含瓦斯煤低温取芯过程瓦斯解吸特性研究
发布时间：2020-09-03 16:49
基于常规取芯管取芯法在取样过程中管壁与煤层摩擦生热致使煤芯温度升高、加速瓦斯解吸,造成瓦斯损失量较多的情况,提出了低温(0℃及以下)取芯技术,通过改造取芯管,添加制冷剂,将煤芯封存在低温环境中。使用低温取芯技术采集的煤芯受到取芯过程摩擦传热和制冷剂吸热的共同作用,导致煤芯温度发生变化,必然会对煤芯瓦斯解吸造成影响。本文通过搭建低温取芯模拟平台,依托自制取芯管取芯过程管壁温度测定装置,采集在不同取样深度条件下的取芯管取芯过程管壁温度变化数据,并以此为基础,设定模拟低温取芯过程外部热量输入程序,采用干冰作为制冷剂,开展不同吸附平衡压力、不同取样深度下煤芯温度实验与瓦斯解吸实验,研究其变温及瓦斯解吸特性。研究结论如下:(1)常规取芯管取芯过程中管壁温度变化分为三个阶段:缓慢上升阶段、快速上升阶段和缓慢下降阶段,分别对应着进钻、采集煤样和退钻过程。当取芯深度一定时,进钻所需时长少于退钻所需时长,进钻时的升温速率高于退钻时的降温速率;不同取芯深度采集煤样过程所需时长基本一致;(2)低温取芯过程中煤芯温度变化分为快速降温、低温维持和缓慢升温三个阶段。随着取样深度的增加,煤芯降温时间、低温持续时间均呈现减小趋势,降温速度呈增加趋势,升温时间没有明显变化趋势;随着初始吸附平衡压力的增大,降温时间呈减小趋势,降温速度存在增大趋势,升温时间呈增大趋势,低温维持时间没有明显变化趋势;(3)低温取芯过程中煤芯瓦斯解吸量变化分为前期快速增加阶段、中期稳定阶段、后期缓慢增加阶段。吸附平衡压力一定时,随着取样深度的增加,煤芯瓦斯解吸量在前期快速增加阶段无明显变化;取样深度一定时,随着吸附平衡压力的增加,前期快速增加阶段的解吸量增大,“停止”解吸所需时间越长;(4)低温取芯过程中煤芯瓦斯解吸速度变化分为四个阶段:快速衰减阶段、中期稳定阶段、缓慢增大阶段、缓慢衰减阶段。吸附平衡压力一定时,随着取样深度的增加,煤芯瓦斯解吸速度在快速衰减阶段无明显变化。取样深度一定时,随着吸附平衡压力的增加,在快速衰减阶段,相同时刻的瓦斯解吸速度越大,解吸速度降为0mL/(g?min)所需时间越长;在缓慢增大阶段,吸附平衡压力越大,解吸速度在该阶段所能增加到的最大值越大;(5)低温取芯过程中存在倒吸现象。吸附平衡压力一定时,随着取样深度的增加,倒吸速度加快,倒吸时间缩短,倒吸量没有明显变化趋势;取样深度一定时,随着吸附平衡压力的增加,倒吸量减少,倒吸时间呈缩短趋势,倒吸速度呈加快趋势。
【学位单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD712
【部分图文】：
at图 2-2 低温取芯管示意图Fig.2-2 Schematic diagram of cryogenic coringtube，既需要隔绝打钻过程摩擦热量对煤芯温度，提出了低温取芯技术。如图 2-2 所示，通之间预留一定体积的空仓，添加制冷剂为煤于两个方面：（1）该技术能否在有限的时间过程的瓦斯解吸速度；（2）该技术能否将煤持较低瓦斯解吸速率。在进行现场应用之前，行研究。行性，在实验室搭建模拟低温取芯实验平台，1-煤样；2-取芯管外壁；3-冷冻剂；4-隔热层；5-加热带
图 2-4 定量充气系统 图 2-5 模拟系统Fig.2-4 Quantitative inflating system Fig.2-5 Simulation system图 2-6 真空脱气系统 图 2-7 数据采集系统Fig.2-6 Vacuum degassing system Fig.2-7 Data acquisition unit基于以上系统，低温取芯模拟装置可实现以下几个功能：（1） 模拟低温取芯过程中的冷冻罐及煤芯温度变化；
图 2-4 定量充气系统 图 2-5 模拟系统Fig.2-4 Quantitative inflating system Fig.2-5 Simulation system图 2-6 真空脱气系统 图 2-7 数据采集系统Fig.2-6 Vacuum degassing system Fig.2-7 Data acquisition unit基于以上系统，低温取芯模拟装置可实现以下几个功能：（1） 模拟低温取芯过程中的冷冻罐及煤芯温度变化；
本文编号：2811700
【学位单位】：河南理工大学
【学位级别】：硕士
【学位年份】：2018
【中图分类】：TD712
【部分图文】：
at图 2-2 低温取芯管示意图Fig.2-2 Schematic diagram of cryogenic coringtube，既需要隔绝打钻过程摩擦热量对煤芯温度，提出了低温取芯技术。如图 2-2 所示，通之间预留一定体积的空仓，添加制冷剂为煤于两个方面：（1）该技术能否在有限的时间过程的瓦斯解吸速度；（2）该技术能否将煤持较低瓦斯解吸速率。在进行现场应用之前，行研究。行性，在实验室搭建模拟低温取芯实验平台，1-煤样；2-取芯管外壁；3-冷冻剂；4-隔热层；5-加热带
图 2-4 定量充气系统 图 2-5 模拟系统Fig.2-4 Quantitative inflating system Fig.2-5 Simulation system图 2-6 真空脱气系统 图 2-7 数据采集系统Fig.2-6 Vacuum degassing system Fig.2-7 Data acquisition unit基于以上系统，低温取芯模拟装置可实现以下几个功能：（1） 模拟低温取芯过程中的冷冻罐及煤芯温度变化；
图 2-4 定量充气系统 图 2-5 模拟系统Fig.2-4 Quantitative inflating system Fig.2-5 Simulation system图 2-6 真空脱气系统 图 2-7 数据采集系统Fig.2-6 Vacuum degassing system Fig.2-7 Data acquisition unit基于以上系统，低温取芯模拟装置可实现以下几个功能：（1） 模拟低温取芯过程中的冷冻罐及煤芯温度变化；
【参考文献】
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2 祁晨君;冷冻取芯过程煤芯变温规律模拟测试研究[D];河南理工大学;2016年
本文编号：2811700
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