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有井式气化点火系统设计与燃烧面扩展规律
1
作者 王建华 王沉 关金锋 《中国科技论文》 2026年第1期45-53,共9页
为了研究煤炭地下气化点火过程中燃烧面在点火巷轴向上的扩展规律,在介绍山脚树矿气化项目进排气系统、引燃材料、点火器布置并得到炉内12个位置的温度变化曲线和煤气组分变化曲线的基础之上,对排气钻孔阻力、燃烧面沿点火巷轴向扩展过... 为了研究煤炭地下气化点火过程中燃烧面在点火巷轴向上的扩展规律,在介绍山脚树矿气化项目进排气系统、引燃材料、点火器布置并得到炉内12个位置的温度变化曲线和煤气组分变化曲线的基础之上,对排气钻孔阻力、燃烧面沿点火巷轴向扩展过程和燃烧面扩展速度进行了分析。结果表明:排气钻孔阻力对炉内燃烧过程、燃烧面扩展过程和燃烧面扩展速度都有很大的影响。在排气钻孔阻力小的位置,燃烧过程比较平顺,各引燃层燃烧时间短;在排气阻力大的位置,燃烧不充分,各引燃层过渡期间的温度曲线会出现较大的跳跃。在点火巷轴向上,燃烧面向排气阻力大的位置扩展时,主要通过燃烧面蔓延的方式进行扩展;向排气阻力小的位置扩展时,可以通过燃烧面的蔓延燃烧和高温气体的轴向移动2种方式进行扩展。煤气中有H2出现并呈现增大趋势,且O_(2)含量降低至0.5%以下时,表明块煤和煤壁被点燃。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 点火系统 点火过程 燃烧面 排气钻孔阻力
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煤炭地下气化燃空区CO_(2)地质封存的研究进展及未来探索
2
作者 辛林 谭一 +8 位作者 杨敏 王若男 牛茂斐 闵令冉 刁垌彤 杨冰玉 张凯榕 宋永坤 李欣颖 《矿产保护与利用》 2025年第5期50-64,共15页
在能源结构转型与“双碳”目标驱动下,煤炭地下气化(UCG)作为煤炭清洁化利用的关键技术备受关注。UCG完成后形成的燃空区凭借其独特的高渗透裂隙网络、残焦强吸附性及高温高压地质环境,展现出作为新兴CO_(2)地质封存储载体的显著潜力。... 在能源结构转型与“双碳”目标驱动下,煤炭地下气化(UCG)作为煤炭清洁化利用的关键技术备受关注。UCG完成后形成的燃空区凭借其独特的高渗透裂隙网络、残焦强吸附性及高温高压地质环境,展现出作为新兴CO_(2)地质封存储载体的显著潜力。本研究基于此,系统探究了燃空区形成机制与空间演化规律,揭示了CO_(2)在腔体内的多相态运移特征:早期受浮力驱动在盖层下聚集形成构造圈闭,中期通过扩散作用被多孔残焦物理吸附,长期则与碱性灰渣发生矿化反应生成稳定碳酸盐。为评估封存安全性,采用热−流−固−化(Thermo−Hydro−Mechanical−Chemical,以下简称THMC)多场耦合数值模拟技术,刻画了CO_(2)迁移诱发的岩体应力场畸变与裂隙扩展行为,并识别出盖层完整性、注入压力阈值及腔体规模为影响长期稳定性的核心控制参数。关键结论表明:燃空区封存技术通过耦合碳捕集(CCS)可显著降低UCG碳足迹,为煤炭低碳开发提供新范式;但当前仍面临残渣非均质分布导致的注气效率衰减、CO_(2)−围岩热力化耦合损伤机制不明、盖层裂隙长期演化预测精度不足等瓶颈。未来研究需重点突破多相态运移—矿化反应动力学量化模型构建,研发裂隙动态监测与“回形充填体”优化技术,以推动该技术从潜力认知迈向工程应用。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 燃空区 CO_(2)封存 地质封存 CO_(2)迁移规律 多场耦合
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煤炭地下气化过程中固相污染物析出规律研究
3
作者 辛林 刁垌彤 +4 位作者 杨敏 张付强 王若男 牛茂斐 王博伟 《矿产保护与利用》 2025年第5期65-72,共8页
煤炭地下气化(UCG)过程中,待气化煤层区(干馏干燥带与还原带)的固相污染物组成及演化规律对环境影响显著。通过管式加热炉模拟两区域反应条件,并设置热解−还原对照实验,重点采用X射线衍射(XRD)技术,系统揭示了肥煤固相污染物的矿物相变... 煤炭地下气化(UCG)过程中,待气化煤层区(干馏干燥带与还原带)的固相污染物组成及演化规律对环境影响显著。通过管式加热炉模拟两区域反应条件,并设置热解−还原对照实验,重点采用X射线衍射(XRD)技术,系统揭示了肥煤固相污染物的矿物相变规律及重金属赋存特征。结果表明:(1)干馏干燥带固相产物以高岭石、石英及无定形碳为主,高温(500℃以上)促使高岭石脱羟基转化为非晶态硅铝酸盐,同时Pb、Mn等重金属以氧化物形式存在;(2)还原带中检测到方铁矿(FeO)、金属铅(Pb^(0))及硫化铅(PbS),证实强还原环境促使重金属硫化或单质化;(3)热解温度显著影响重金属迁移性,低温(300℃)下Pb以PbS为主,高温(700℃)时Pb^(0)结晶度显著提升。此外,Mn、Cu等重金属在热解过程中迁移能力较强,而Zn、Cd迁移能力较弱。本研究通过XRD技术明确了UCG固相污染物的矿物相变路径及重金属固定机制,为预测污染物环境行为及开发原位矿化封存技术提供了关键科学依据。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 固相污染物 X射线衍射(XRD) 重金属赋存形态
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基于深部煤炭地下气化的CO_(2)地质封存潜力及研究进展 被引量：4
4
作者 王炜彬 刘淑琴 +4 位作者 戚川 刘岳明 杨瑞召 蒋斌斌 李井峰 《洁净煤技术》 北大核心 2025年第4期14-23,共10页
深部煤炭地下气化耦合CO_(2)封存(UCG-CCS)是实现煤炭清洁开发与碳减排的关键技术,在提高燃空腔利用率的同时,将CO_(2)进行地质封存,具有注入性好、密闭性复杂、节约运输成本和埋存潜力巨大等特点,近年来成为CO_(2)封存研究的热点。从... 深部煤炭地下气化耦合CO_(2)封存(UCG-CCS)是实现煤炭清洁开发与碳减排的关键技术,在提高燃空腔利用率的同时,将CO_(2)进行地质封存,具有注入性好、密闭性复杂、节约运输成本和埋存潜力巨大等特点,近年来成为CO_(2)封存研究的热点。从机理研究、稳定性评价、封存效能及泄漏监测4个维度系统综述其研究进展:①深部煤炭地下气化燃空腔深度、温度有利于超临界CO_(2)封存,燃空腔的高渗透性可保证CO_(2)良好注入;气化残焦、灰渣和垮落的岩石具有吸附和矿化能力;与燃空腔内咸水层的长期相互作用有利于CO_(2)溶解封存。②空腔密闭性与气化煤层厚度、气化面宽度、留存煤柱宽度、地层深度和地质构造等因素有关,通过气化炉结构综合设计确保密闭性;需控制CO_(2)注入压力避免突破盖层压力;CO_(2)地质封存长期运移依赖于长周期数值模拟及工程观测;注入井和生产井是CO_(2)泄漏的重要途径。③地下气化燃空腔封存能力取决于燃空腔形貌、产气量和产气组分,目前亟需一种准确的煤炭地下气化燃空腔封存CO_(2)封存能力评价模型。④泄漏监测是工程封存CO_(2)必不可少的风险管控环节,CO_(2)封存需长期监测地表变形、井筒泄漏及污染物迁移,但面临地层非均质性、高温腐蚀、信号衰减等挑战,需构建多相渗流模型及环境可持续性指数评估体系保障安全。 展开更多
关键词 深部煤炭地下气化 燃空腔 CO_(2) 地质封存 封存机理
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煤气化渣在水泥碱环境中的火山灰活性与力学性能研究 被引量：1
5
作者 郭巍 刘欢 +2 位作者 朱秀栋 张盈盈 房奎圳 《中国矿业》 北大核心 2025年第4期262-269,共8页
煤气化渣(GS)富含具有火山灰活性的非晶态硅铝酸盐矿物,可作为一种潜在的水泥基材料使用。为能深入理解和量化评估煤气化渣的火山灰活性,提高其建材资源化利用率,研究通过构建简化的GS-Ca(OH)_(2)-H_(2)O体系模拟水泥碱环境下的反应,采... 煤气化渣(GS)富含具有火山灰活性的非晶态硅铝酸盐矿物,可作为一种潜在的水泥基材料使用。为能深入理解和量化评估煤气化渣的火山灰活性,提高其建材资源化利用率,研究通过构建简化的GS-Ca(OH)_(2)-H_(2)O体系模拟水泥碱环境下的反应,采用酸溶法对GS粉的化学未溶解量和反应速率进行定量分析,进而建立GS的活性反应动力学模型,并分析了GS反应程度与体系强度间的关系。结果表明,GS自身不具备水硬性,有CaO参与反应时表现出一定的火山灰活性。水泥碱环境中,GS活性组分早期溶出速率较低,导致其火山灰反应在7 d前较慢,但7 d后活性显著提升,28 d后反应速率趋于平缓。通过除碳除铁预处理和延长有效粉磨时间,GS的火山灰活性可得到有效提高。CaO可显著激发GS活性,不同C/GS(CaO与GS质量比)条件下,GS火山灰反应均符合一级动力学模型。C/GS为0.25时,体系展现出较优的反应程度、力学强度和水化产物结构。随着CaO含量进一步增加,虽然有助于促进活性硅铝组分的溶出,但过量的Ca^(2+)可能会阻碍后期渣体颗粒表面反应和Ca^(2+)的扩散渗透,影响结构稳定性和后期力学强度。GS粉末的反应程度与体系强度间呈现出良好的e指数关系,当反应速率大约超过10%时,浆体强度提高明显。煤气化渣火山灰活性和力学强度的提升,为其在水泥基材料中的应用提供了更多的可能性。 展开更多
关键词 煤气化渣 物理改性 煤基固废 反应程度 火山灰活性
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扎赉诺尔煤田煤炭地下气化地质评价与有利区优选 被引量：1
6
作者 崔义 陶树 +8 位作者 王志珩 吴亚宁 井庆贺 李寿君 李德军 郭洁 闫寿庆 焦扬 邹迪 《煤炭学报》 北大核心 2025年第5期2596-2609,共14页
煤炭地下气化(UCG)技术是一种将原位煤层在地下进行有控制的燃烧,以获取可燃合成气的技术,该技术有望发展成为弥补我国天然气供需缺口的重要技术。UCG过程的选址问题需综合考虑煤岩自身特性及煤层地质环境等诸多因素,客观的选址评价工... 煤炭地下气化(UCG)技术是一种将原位煤层在地下进行有控制的燃烧,以获取可燃合成气的技术,该技术有望发展成为弥补我国天然气供需缺口的重要技术。UCG过程的选址问题需综合考虑煤岩自身特性及煤层地质环境等诸多因素,客观的选址评价工作是地下气化稳定运行的基本保障。在查明扎赉诺尔煤田地质条件的基础上,从煤岩煤质特征、煤炭赋存条件、构造条件和水文地质条件4个方面综合分析伊敏组主煤层UCG的可行性。运用层次分析(AHP)法和模糊数学评价法,优选4个一级评价指标和13个二级评价指标以构建多层次模糊数学评价模型,明确扎赉诺尔煤田UCG有利区分布特征。结果表明:该煤田Ⅱ_(2-1)和Ⅱ_(3)煤层为褐煤,以中等全水分含量、低灰分产率、高挥发分产率煤为主,煤中氮、硫等有害元素含量低;2层煤的发热量平均值(Q_(net,ar))分别为23.41和23.73 MJ/kg;气化活性(CO_(2),900℃)的平均值分别为91.90%和79.64%;热稳定性(TS-6)的平均值分别为58.95%和58.20%;煤灰熔点分别为1145和1170℃。煤层厚度大且侧向分布稳定(煤厚变异系数10.14%~33.55%)、埋深适中,断层复杂程度较低,煤层平均单位涌水量整体较低,含煤层系发育良好且稳定的隔水层。整体而言,扎赉诺尔煤田Ⅱ_(2-1)和Ⅱ_(3)煤层具有实施UCG项目的可行性,其中,灵东煤矿南部为Ⅱ_(2-1)煤层UCG的Ⅰ类有利区,灵东煤矿、灵东煤矿南部和灵泉煤矿南部为Ⅱ_(3)煤层UCG的Ⅰ类有利区,建议进一步开展有利区内煤炭气化物理模拟试验,获取气化产物及气化效率等关键参数,并落实气化炉建设方案、优化气化工艺。 展开更多
关键词 煤炭地下气化(UCG) 有利区 多层次模糊数学评价 扎赉诺尔煤田
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富油煤原位热解面临的挑战与技术对策
7
作者 东振 陈艳鹏 +9 位作者 鲍敬伟 张梦媛 王兴刚 薛俊杰 龚万兴 赵宇峰 蔡承政 陈超 周小淞 陈浩 《矿产保护与利用》 2025年第5期14-29,共16页
富油煤原位热解是一项立足国家化石能源禀赋特点的煤基油气开发新技术,目前该技术处于从室内攻关迈向现场试验的过渡阶段,存在理论技术体系不完善、技术攻关方向不明确、协同开发路径不清晰等问题。为加快产业发展,剖析了富油煤原位热... 富油煤原位热解是一项立足国家化石能源禀赋特点的煤基油气开发新技术,目前该技术处于从室内攻关迈向现场试验的过渡阶段,存在理论技术体系不完善、技术攻关方向不明确、协同开发路径不清晰等问题。为加快产业发展,剖析了富油煤原位热解的技术优势,搭建了理论技术框架,在梳理国内外研究现状基础上,厘清了现阶段主要理论技术挑战和对策。研究表明:(1)富油煤原位热解具有资源潜力大、丰度高,地质风险小,技术衔接性好等3项技术优势。(2)“生流变”是富油煤原位热解的核心科学问题,地质适宜性、热解高效性、生产安全性、经济可行性的“四性”问题是富油煤原位热解的核心技术问题,按照技术流程梳理出甜点区段优选与密闭性评价、钻完井与储层改造、原位加热与温压调控、开发方案优化与增产提采、油气举升与地面集输处理5个关键技术环节。(3)中国在富油煤原位热解的理论技术攻关、现场试验方面处于世界领先地位,但目前仍面临“技术关”和“效益关”的挑战,在机理研究方面,应加强“变温变压变相态”流动机理与热−流−固−化多场耦合机理的研究;在关键技术方面,应聚焦煤层复杂体积缝网无水改造技术、原位复合加热技术、温压调控技术、风险评估与监测防控技术的攻关;在经济性提升方面,建议通过“绿电就地消纳、煤层气提采、气化接续开发、CO_(2)原位埋存、化工原料制备”等路径,实现富油煤原位热解与新能源、煤层气、煤炭地下气化、CCUS、现代煤化工的协同发展,提高经济竞争力。 展开更多
关键词 富油煤 富油煤原位热解 煤炭地下气化 研究现状 技术挑战 对策
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煤炭地下气化与碳捕集利用技术的集成:实现碳中和的清洁能源路径
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作者 薛俊杰 东振 +4 位作者 卢海兵 陈艳鹏 陈浩 张梦媛 赵宇峰 《矿产保护与利用》 2025年第5期1-13,共13页
“碳中和”与“碳达峰”目标推动我国能源结构向可再生能源转型,煤炭作为主体能源需兼顾清洁利用与能源保障。我国超半数中深层煤炭资源不具备矿井开采条件,煤炭地下气化技术(Underground Coal Gasification,UCG)成为开发关键。为解决UC... “碳中和”与“碳达峰”目标推动我国能源结构向可再生能源转型,煤炭作为主体能源需兼顾清洁利用与能源保障。我国超半数中深层煤炭资源不具备矿井开采条件,煤炭地下气化技术(Underground Coal Gasification,UCG)成为开发关键。为解决UCG产物中H_(2)储运成本高及CO_(2)处理难题,研究设计了三段式煤炭地下气化(Three−stage Underground Coal Gasification,UCG−Ⅲ)与近井端CO_(2)加氢制甲醇的耦合技术方案。UCG−Ⅲ是新一代煤炭清洁转化技术,其核心是将CO_(2)既作为产物又作为气化剂,通过三个阶段的工艺设计实现煤炭的高效利用与CO_(2)的内部循环。该技术旨在解决当前UCG产业化面临的H_(2)储运成本高、CO_(2)排放未闭环问题——通过优化气化反应路径,生成富氢合成气直接用于井口CO_(2)催化转化,同步实现氢能就地消纳与碳资源高值利用。该技术大幅缩减储运成本并降低CO_(2)排放,验证了煤炭“能源服务”与“碳基材料供应”的双重价值,有望实现“环保优先、经济可行”的煤炭清洁化利用目标。当前技术仍面临三段式气化过程可控性、低成本撬装甲醇转化装备研发等挑战,未来需通过多物理场模型耦合优化过程控制,研发高效催化剂并完善系统集成,以推动工业化应用。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 氢气储运 CO_(2)加氢制甲醇 碳基材料
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富油煤原位热解U型水平井产能预测:试验与数值模拟 被引量：6
9
作者 东振 陈艳鹏 +8 位作者 张梦媛 王兴刚 焦立新 冯烁 任博 陈浩 薛俊杰 赵宇峰 黄蝶芳 《煤炭学报》 北大核心 2025年第2期1175-1191,共17页
“双碳”目标下“取氢留碳”成为煤炭清洁利用的必然选择,煤炭原位热解为国内油气增产提供了新思路,科学预测富油煤原位热解产能对于项目经济性和能量回报率评估至关重要。目前针对中深层富油煤原位热解的研究较少,考虑真实围压条件的... “双碳”目标下“取氢留碳”成为煤炭清洁利用的必然选择,煤炭原位热解为国内油气增产提供了新思路,科学预测富油煤原位热解产能对于项目经济性和能量回报率评估至关重要。目前针对中深层富油煤原位热解的研究较少,考虑真实围压条件的块煤热解试验尚未见到报道,为预测中深层富油煤原位热解产能、查明油气生产规律,提出基于中深层煤炭原位热解特点的水平井开发方式,开展了三塘湖盆地2套主力煤层的块煤覆压热解试验,建立了基于Boltsmann函数的八道湾组富油煤覆压热解产率评价模型和U型水平井产能预测方法,并对油气产能变化规律、能量回报率进行了讨论。结果表明:①煤炭原位热解具有资源丰度高、气体产物清洁低碳、地质风险小等优势,U型、L型、多分支水平井可采用间歇或连续方式生产。②八道湾组煤比西山窑组煤具有更高的焦油和煤气产率,焦油在400~500℃时产量达到峰值,围压具有降低热解产物传质能力的负面作用和提高传热效率的正向作用,温度低于400℃时负面作用占据主导,随着温度升高,正向作用逐渐占据主导。煤气在300~400℃时产量快速增大,400~600℃时产量增速减缓,600℃后产量快速降低,煤气中H_(2)和CO随温度增加单调递增,CH_(4)和CO_(2)随温度先增后减,施加围压后更有利于八道湾组煤的煤气生产。③富油煤热解产物产率随温度增加呈现“缓慢增大—快速增大—趋于平稳”的S形变化规律,Boltsmann函数能够较好的拟合富油煤热解产物产率变化规律,直线形和三角形井网分别形成类矩形和类圆形的温度场,井间煤层达到有效热解温度(350℃)所需的水平井井距分别为4.5、5.5 m,三角形井网的加热效果优于直线形井网。④油气产能分为“初期低产、中期快速上产、后期稳产”3个阶段,按照煤的导热系数为1 W/(m·℃)预测,单口U型井生产5 a的焦油、CH_(4)、H_(2)产能有望达到1.56×10^(4)t/a、260.21×10^(4)m^(3)/a和201.83×10^(4)m^(3)/a,能量回报率能达到2.09,热解水和焦油在热解产物中质量比最大、产能最先企稳,煤气中CH_(4)和CO_(2)质量比最高,CO_(2)随生产年限先增后降,CO和H_(2)随生产年限单调递增,加热后期的产能贡献主要来自于煤气中CO和H_(2)。⑤等热值情况下,煤炭原位热解相比地面煤燃烧减碳97%,理想情况下热解产生的CO_(2)能够通过半焦层吸附埋存以实现自身“碳中和”。总体来看,煤炭原位热解具备规模发展的资源基础、技术可行性以及良好的经济前景,是一项具有发展潜力的化石能源清洁低碳开发新技术。 展开更多
关键词 煤炭原位热解 富油煤 水平井 产能预测 能量回报率
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煤炭地下气化工程水文地质风险分析
10
作者 贾宏伟 王单华 付建茁 《煤炭工程》 北大核心 2025年第8期72-78,共7页
针对煤炭地下气化工程水文地质条件评价中的涌水量风险问题,结合新疆北部某研究区的水文地质条件,开展了气化腔水源分析,研究了气化煤层顶底板隔水层安全厚度标准,并探讨了底板含水层/隔水层组合特点和气化安全性。研究表明:研究区水文... 针对煤炭地下气化工程水文地质条件评价中的涌水量风险问题,结合新疆北部某研究区的水文地质条件,开展了气化腔水源分析,研究了气化煤层顶底板隔水层安全厚度标准,并探讨了底板含水层/隔水层组合特点和气化安全性。研究表明:研究区水文地质条件总体有利于煤炭地下气化,内源水涌水量为0.27 m^(3)/t,对气化腔安全生产的威胁有限,在无地表或地下露头区的淡水补给的情况下,主要考虑气化煤层顶底板含水层中的外源水影响。结合前人研究成果和研究区实际,顶板隔水层的厚度大于36 m相对安全,大于42 m基本安全;底板隔水层厚度大于20 m相对安全,大于30 m基本安全。研究认为,在研究区大部分井点区开展地下气化,煤系含水层不会对气化腔的安全产生威胁。当底板隔水层组合的厚度小于30 m且底板含水层厚度大于30 m的井点区,气化腔的涌水量才有可能超过安全值。 展开更多
关键词 地下气化 水文地质条件 涌水量 含水层/隔水层组合 内源水 外源水
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中国煤储层渗透率主控因素和煤层气开发对策 被引量：63
11
作者 康永尚 孙良忠 +5 位作者 张兵 顾娇杨 叶建平 姜杉钰 王金 毛得雷 《地质论评》 CAS CSCD 北大核心 2017年第5期1401-1418,共18页
我国煤储层渗透率比美国煤储层渗透率低1~2个数量级,低渗透率是制约我国煤层气勘探开发的主要因素之一,本文系统分析了我国煤储层渗透率的主控因素。研究表明,煤储层的渗透率主要受煤体结构、宏观裂隙以及割理/裂隙系统充填状况和现今... 我国煤储层渗透率比美国煤储层渗透率低1~2个数量级,低渗透率是制约我国煤层气勘探开发的主要因素之一,本文系统分析了我国煤储层渗透率的主控因素。研究表明,煤储层的渗透率主要受煤体结构、宏观裂隙以及割理/裂隙系统充填状况和现今地应力等因素的控制,适度构造变形产生的碎裂煤中因宏观裂隙发育导致其渗透率高于原生结构煤的渗透率,但强烈构造变形形成的碎粒煤和糜棱煤则使渗透率降低;割理/裂隙系统矿物充填和高应力不利于渗透率保存。在不同地区,控制煤储层渗透率的关键因素不同,针对性对策是煤层气开发的关键:针对复杂煤体结构,在压裂井层优选时要在煤体结构测井解释的基础上考虑避开糜棱煤;针对我国华北地区石炭—二叠系煤层割理/裂隙普遍以方解石充填为主的煤储层低渗透成因,建议探索和开发酸化压裂一体化储层增透技术;针对高应力和地应力类型在垂向上的转换,在压前搞清应力强度和类型的基础上,控制水力压裂隙高度以避免沟通煤层围岩含水层;针对煤储层的应力敏感性和高应力状态,建议采用逐级降压制度,以提高单井的累计产气量。 展开更多
关键词 煤层气 渗透率 煤阶 煤体结构 割理/裂隙 地应力 开发对策
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不同煤种地下气化特性研究 被引量：43
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作者 刘淑琴 梁杰 +1 位作者 余学东 余力 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第6期624-628,共5页
在地下气化模型试验及理论分析的基础上,研究了不同煤种的地下气化特性.比较了空气连续气化及纯氧-水蒸汽气化条件下的煤气组成,并从气化煤层升温速率、气化速率、煤气产率、气化效率等方面比较了不同煤种的地下气化特性.试验结果表明,... 在地下气化模型试验及理论分析的基础上,研究了不同煤种的地下气化特性.比较了空气连续气化及纯氧-水蒸汽气化条件下的煤气组成,并从气化煤层升温速率、气化速率、煤气产率、气化效率等方面比较了不同煤种的地下气化特性.试验结果表明,煤种的不同组成决定了空气煤气中CO,H_2,CH_4含量的不同,鼓风量影响着空气煤气的组成.在适宜的汽氧比条件下,不同煤种纯氧-水蒸汽地下气化均可以获得中热值煤气.对于试验煤种,褐煤具有高的气化活性、气化速率及低的煤气产率,其纯氧-水蒸汽气化效率达87％,最适于地下气化;瘦煤地下气化,气化煤层温度上升缓慢,其气化活性较低,气化速率变化平缓,纯氧-水蒸汽气化效率为74％,但气化过程稳定,且具有高的煤气产率,可以进行地下气化;气肥煤煤层升温速率最快,煤气产率仅次于瘦煤,但在煤挥发分析出后,气化速率减小,气化稳定性变差. 展开更多
关键词 煤炭地下气化 纯氧-水蒸汽气化 气化速率 检测系统
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煤炭地下气化温度场动态扩展对顶板热应力场及稳定性的影响 被引量：17
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作者 席建奋 梁杰 +3 位作者 王张卿 朱汉青 段永亮 边啸林 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2015年第8期1949-1955,共7页
为探索煤炭地下气化过程中煤层温度场扩展对顶板应力的热影响,利用相似材料制作大尺度顶板模拟内蒙古乌兰察布褐煤层顶板泥质软岩,对煤层温度场动态扩展条件下,顶板应力场扩展过程及顶板稳定性进行实验研究。结果表明,在模型实验中,顶... 为探索煤炭地下气化过程中煤层温度场扩展对顶板应力的热影响,利用相似材料制作大尺度顶板模拟内蒙古乌兰察布褐煤层顶板泥质软岩,对煤层温度场动态扩展条件下,顶板应力场扩展过程及顶板稳定性进行实验研究。结果表明,在模型实验中,顶板热应力的最大值可达1.5 MPa。在氧化区培育阶段和气化阶段,煤层温度场沿通道轴向平均扩展速率分别为0.018,0.028 9 m/h,顶板热应力场沿通道轴向扩展速率分别为0.015和0.027 m/h。氧化区培育阶段煤层温度场扩展主方向与裂隙方向一致,煤层温度场动态扩展与顶板热弥散的双重作用使顶板应力场的扩展速率逐渐趋近于煤层温度场扩展速率。同时,泥岩顶板受高温影响在垂直气化通道方向形成稳定的拱形结构,可维持顶板在垂直气化通道方向的区域稳定。 展开更多
关键词 煤炭地下气化 温度场 热应力场 扩展 稳定性
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二氧化碳咸水层封存和利用 被引量：16
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作者 李义曼 庞忠和 +1 位作者 李捷 孔彦龙 《科技导报》 CAS CSCD 北大核心 2012年第19期70-79,共10页
CO2咸水层封存是减少人为CO2排放最有效的选择之一,是人工制造巨量碳汇的新型地质工程。全球商业化规模CO2封存项目和中试尺度的现场试验10年以上的平稳运行表明,CO2咸水层封存在技术上是可行的。本文从CO2咸水层的封存机制、储量评价... CO2咸水层封存是减少人为CO2排放最有效的选择之一,是人工制造巨量碳汇的新型地质工程。全球商业化规模CO2封存项目和中试尺度的现场试验10年以上的平稳运行表明,CO2咸水层封存在技术上是可行的。本文从CO2咸水层的封存机制、储量评价、监测和预测、安全评价和利用方面作了系统评述。水热实验和数值模拟是目前水-岩-CO2相互作用过程和CO2封存机制研究的重要方法,但需要现场试验数据的验证。储量评价主要基于CO2溶解捕获原理,参数的确定方法及不同尺度上方法的选择仍需进一步研究。以地震法为代表的地球物理方法能够有效监测储层中CO2晕的形态,但价格昂贵不宜广泛应用,新方法的试验很有必要;地球化学方法能够及时反映CO2注入后的运移及储层的响应,简单易行,成本较低,但需要监测孔;数值模拟方法能为CO2晕的运移形态和方向提供依据;需要依托一套适用性强的多种方法联用监测技术。安全评价技术包括数值模拟、岩石力学参数测定及各种模型建立,还需从公众认可度及加入大规模项目数据角度提高和完善。考虑到成本问题,CO2咸水层利用值得重视,特别是实现地热可持续开发利用的CO2-EATER技术的发展。国外在CO2海相咸水层封存的技术发展较快,国内沉积盆地可用于CO2封存的咸水层多以陆相沉积为主,储层水化学、水文地质和矿物岩性特征与海相咸水层有很大差异,非均质性也较突出,需要在借鉴和学习国外经验的同时突出自己的特色和重点。 展开更多
关键词 CO地质封存 咸水层 水-岩相互作用 储量评价 监测方法
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华亭煤纯氧-水蒸汽地下气化模型试验研究 被引量：15
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作者 刘淑琴 梁杰 +2 位作者 常建 杨榛 余力 《东南大学学报（自然科学版）》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第3期355-358,共4页
通过地下气化模型试验 ,获得了华亭煤纯氧水蒸汽地下气化过程的一般规律 .研究了汽氧比对煤气组成的影响、气化过程的稳定性以及试验条件下的煤层气化速率变化 ,进行了相同条件下的物料衡算 .试验结果表明 ,纯氧煤炭地下气化 ,可以利用... 通过地下气化模型试验 ,获得了华亭煤纯氧水蒸汽地下气化过程的一般规律 .研究了汽氧比对煤气组成的影响、气化过程的稳定性以及试验条件下的煤层气化速率变化 ,进行了相同条件下的物料衡算 .试验结果表明 ,纯氧煤炭地下气化 ,可以利用煤层含水或顶板淋水生产水煤气 .华亭煤纯氧水蒸汽地下气化可以获得合格的合成氨原料气 ,但需根据气化工作面的移动及煤气组成变化 ,采用移动点供风气化维持气化过程连续稳定进行 .气化过程的物料衡算可以用来预测气化煤气的基本组成 .汽氧比影响煤气组成变化 ,试验条件下适宜的汽氧比范围为 1 5～ 2 .煤层气化速率在供风点附近出现最大值 ,试验条件下的平均水平气化速率为 4cm/h ,平均横向气化速率为 1 .5cm/h . 展开更多
关键词 煤炭地下气化 纯氧-水蒸汽气化 气化速率
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鄂庄薄煤层富氧地下气化模型试验 被引量：16
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作者 梁杰 席建奋 +2 位作者 孙加亮 梁新星 娄元娥 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2007年第10期1031-1035,共5页
研究了不同富氧浓度下,出口煤气有效组分含量、热值、产气率及热效率的变化规律.试验结果表明:随着氧气浓度的增加,煤气中H2,CO含量及热值增加,但当O2浓度大于84%时,煤气中有效气体组分含量及热值上升幅度减小;随着富氧浓度的提高煤气... 研究了不同富氧浓度下,出口煤气有效组分含量、热值、产气率及热效率的变化规律.试验结果表明:随着氧气浓度的增加,煤气中H2,CO含量及热值增加,但当O2浓度大于84%时,煤气中有效气体组分含量及热值上升幅度减小;随着富氧浓度的提高煤气产率下降,气化效率在44.47%~64.91%之间;薄煤层富氧-水蒸汽气化能够连续生产有效气体组分(H2+CO+CH4)大于59.56%、热值在8.2 MJ/m3以上的煤气,并能有效地控制气化炉温度,保持煤气组分和热值的稳定. 展开更多
关键词 薄煤层 地下气化 富氧
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煤炭地下气化中CO_2化学反应特性及影响因素 被引量：18
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作者 刘淑琴 梁杰 余力 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2000年第6期606-609,共4页
从气化反应过程的热力学及动力学方面分析了地下气化中 CO2 的化学反应特性 ,总结了影响 CO2 化学反应过程的气化因素 ,并在现场试验的基础上得出了鼓风量、气化炉进水量及气化通道长度对出口煤气中 CO2
关键词 地下煤碳气化 气化炉 进水量 化学反应特性 二氧化碳 鼓风量
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煤生物成气过程中溶解性有机物的光谱特征研究 被引量：9
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作者 赵同谦 李鹏 +5 位作者 邰超 象豫 李虹妍 马永霞 齐永安 张国成 《煤炭学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2017年第S2期525-534,共10页
为进一步探讨煤生物成气过程中有机中间产物的变化特征,使用富集驯化后的底泥对3种煤样进行了煤生物成气模拟实验。对产气过程中产气量、液相样品中的可溶性有机质含量(总有机碳,TOC含量)、紫外和三维荧光光谱进行测定,并分析其耦合关... 为进一步探讨煤生物成气过程中有机中间产物的变化特征,使用富集驯化后的底泥对3种煤样进行了煤生物成气模拟实验。对产气过程中产气量、液相样品中的可溶性有机质含量(总有机碳,TOC含量)、紫外和三维荧光光谱进行测定,并分析其耦合关系。结果表明:3种煤样的产气过程均可分为3个产气周期:快速期、慢速期和产气停止期。成气过程中TOC含量总体下降,产气停止后含量有少量增高,TOC含量变化周期与产气时期具有一致性。紫外光谱及特征值显示产气过程中DOM分子量逐渐增大,芳构化程度增高,同时芳香环取代基上含氧官能团增多。荧光光谱显示成气过程中类蛋白荧光峰迅速降低,煤中的腐殖酸类物质转移到液相中,荧光基团中羰基、胺基和羟基含量增加。紫外和荧光光谱的变化与成气过程具有很好的耦合性,均表明煤中的有机质在微生物作用下进入液相并参与产气,但不同种类的物质对产气的作用不同。研究结论与此前GC-MS的相关研究结果相一致,且为煤生物成气过程中液相成分和性质的变化提供了参考。 展开更多
关键词 煤 生物成气 溶解性有机物 紫外光谱 三维荧光光谱
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水平井二维非均质不稳定渗流场数值解法 被引量：7
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作者 陈玉祥 彭苏萍 +1 位作者 刘福平 孟昭平 《中国矿业大学学报》 EI CAS CSCD 北大核心 2003年第1期31-33,43,共4页
为解决水平井开采煤成气时出现的渗流问题 ,利用渗流方程和皮斯曼 (Peaceman)方程给出了水平井二维非均质不稳定渗流场的迭代解法 ,用二维各向同性均匀介质的理论解进行了计算验证 ,结果表明差分解与理论解符合得很好 ,并给出了数值算... 为解决水平井开采煤成气时出现的渗流问题 ,利用渗流方程和皮斯曼 (Peaceman)方程给出了水平井二维非均质不稳定渗流场的迭代解法 ,用二维各向同性均匀介质的理论解进行了计算验证 ,结果表明差分解与理论解符合得很好 ,并给出了数值算例。这一差分解的求得 ,解决了理论解无法解决的含水平井的复杂地质体流体渗流问题 。 展开更多
关键词 数值解法 渗透率 孔隙度 水平井 迭代解 煤成气
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煤炭地下气化残焦中污染物的浸出规律 被引量：7
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作者 邢宝林 陈焕利 +4 位作者 谌伦建 叶云娜 徐冰 仪桂云 张传祥 《煤炭转化》 CAS CSCD 北大核心 2016年第3期51-56,共6页
采用煤炭地下气化实验系统模拟鹤壁烟煤地下气化过程,收集气化后残留半焦(气化残焦),研究了气化残焦中污染物在地下水中的浸出规律.研究表明,煤炭地下气化残焦浸出液中含有挥发酚等有机污染物及镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)、铬(Cr)、铜(Cu)... 采用煤炭地下气化实验系统模拟鹤壁烟煤地下气化过程,收集气化后残留半焦(气化残焦),研究了气化残焦中污染物在地下水中的浸出规律.研究表明,煤炭地下气化残焦浸出液中含有挥发酚等有机污染物及镉(Cd)、铅(Pb)、砷(As)、铬(Cr)、铜(Cu)、镍(Ni)和锌(Zn)等10余种重金属无机污染物.浸出温度和浸出时间是影响煤炭地下气化残留半焦浸出液中污染物质量浓度的重要因素.当浸出温度为45℃,浸出时间为8h时,气化残焦浸出液中挥发酚、总有机碳(TOC)及化学需氧量(COD)的质量浓度分别为0.03mg/L,5.07mg/L,7.48mg/L;Cr,V,Cu,Se,Ni及Zn等重金属离子的质量浓度介于4.0μg/L^73.4μg/L之间.大规模进行煤炭地下气化可能会对地下水造成潜在污染. 展开更多
关键词 煤炭地下气化 气化残焦 地下水 污染物
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