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声震法推动煤层气解吸扩散流动机理

收藏本文 2024-04-22 点赞:4678 浏览:13388 作者:网友投稿原创标记本站原创

摘要:论文在教育部科学技术项目“声震法促进煤层气解吸扩散流动的机理研究”的资助下,开展不加声场和加声场作用下甲烷气吸附、解吸、渗流特性的实验研究,声场促进煤层气解吸扩散流动的机理研究,声场作用下煤层气渗流数值模拟,取得的主要成果如下:在不加声场和加声场条件下煤对甲烷的吸附等温曲线规律一致,声场作用下煤对甲烷的吸附量减少,且吸附量随声场强度的增大而减小。吸附特性可以用D-R方程、Langmuir方程、Freundpch方程、BET方程来描述,其D-R方程与Langmuir方程能较好地描述煤对甲烷的吸附特性。声场作用使吸附参数a、K’、Q_m、Q_n减小,且随声场强度的增大而减小。不加声场和加声场条件下煤中甲烷气的解吸动力学曲线规律一致,声场作用于煤中甲烷解吸、扩散。解吸规律可以用经验公式、渗流模型和扩散模型来描述,且扩散模型能较好地描述煤中甲烷的解吸特性。声场作用使解吸模型参数α、Q_(d∞)增大,β、B、b_0减小。不同温度条件下煤中甲烷解吸特性的实验研究,随温度的增加,甲烷分子动能增大,煤对甲烷的吸附能力降低,于甲烷从煤中解吸出来。解吸模型参数α、Qd∞随温度的增加而增大,参数B与b_0随温度的增加而减小。不加声场和加声场条件下煤中甲烷的扩散特性可以用单一扩散模型来描述,声场作用传质毕欧准数减小,声场作用使煤体内部扩散阻力减小,扩散能力增强,气体在煤体内部扩散浓度就越一致,内外扩散浓度差小。声场作用扩散系数增大,即传质傅立叶级数F'_0增大,气体在煤体内扩散速率大,传质速度快,浓度扰动波及范围大。声波促进煤层气解吸、扩散、渗流的机理声波的机械振动和热效应。实验与数值分析结果,煤体的渗透率与所处的应力、孔隙压力、温度、声场作用密切。声场作用能提高煤样的渗透率,其煤层气钻孔抽采中煤层气的渗流与声波的频率、功率作用密切。关键词:声震法论文煤层气论文吸附论文解吸论文扩散论文渗流论文

    中文摘要3-4

    英文摘要4-8

    1 绪论8-22

    1.1 研究8-9

    1.2 国内外研究现状评述9-19

    1.2.1 煤中煤层气的解吸特性9-11

    1.2.2 煤对煤层气的吸附特性11-16

    1.2.3 煤层气的渗流特性16-19

    1.3 主要研究内容19-20

    1.4 研究方法20

    1.5 研究的技术路线20-22

    2 声场作用下煤层气吸附解吸特性的实验研究22-42

    2.1 煤体微观结构的实验研究22-27

    2.2 声场作用下煤层气吸附特性的实验研究27-33

    2.2.1 煤层气的吸附模型27-30

    2.2.2 实验装置与实验方法30-32

    2.2.3 声场作用下甲烷吸附特性的实验研究32-33

    2.3 声场作用下甲烷解吸特性的实验研究33-41

    2.3.1 煤层气的解吸模型33-35

    2.3.2 实验装置与实验方法35

    2.3.3 声场作用下甲烷解吸特性的实验研究35-41

    2.4 小结41-42

    3 声场促进煤层气扩散的机理研究42-52

    3.1 煤层气的扩散模型42-47

    3.1.1 Fick 扩散42-47

    3.1.2 Knudsen 型扩散47

    3.1.3 过渡型扩散47

    3.2 其它扩散模型47-50

    3.2.1 双扩散模型47-49

    3.2.2 表面扩散49

    3.2.3 晶体扩散49-50

    3.3 声场促进煤层气扩散的机理50-51

    3.4 小结51-52

    4 声场作用下煤层气的渗流特性与数值模拟52-68

    4.1 煤层气渗流方程52-53

    4.2 煤体变形特性的实验研究53-55

    4.2.1 实验试件与设备53-54

    4.2.2 煤体的变形特性54-55

    4.3 煤层气渗流特性的实验研究55-62

    4.3.1 实验装置与实验方法55-57

    4.3.2 不加声场作用下煤层气的渗流特性57-62

    4.3.3 声场作用下煤层气的渗流特性62

    4.4 声场作用下煤层气渗流特性的数值模拟62-66

    4.5 小结66-68

    5 68-70

    5.1 主要68-69

    5.2 建议69-70

    致谢70-72

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