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浓凝胶转换法制备纳米SAPO-34及其CH4/N2吸附分离性能研究

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高等学校化学学报 2020年第11期41卷 2511-2518页

作者：刘佳奇唐轩吴罗钢杨江峰李立博李晋平太原理工大学化学化工学院精细化工研究所太原030024 气体能源高效清洁利用山西省重点实验室太原030024

通过浓凝胶转换法合成了一种厚度约为50 nm,大小约为200 nm的纳米片状SAPO-34分子筛,经XRD,SEM,ICP和氮气(77 K)吸附-脱附等方法对其进行了表征,结果显示,相比于微米级立方体形的SAPO-34(2μm),本文合成的纳米片状SAPO-34表现出更高的... 详细信息

通过浓凝胶转换法合成了一种厚度约为50 nm,大小约为200 nm的纳米片状SAPO-34分子筛,经XRD,SEM,ICP和氮气(77 K)吸附-脱附等方法对其进行了表征,结果显示,相比于微米级立方体形的SAPO-34(2μm),本文合成的纳米片状SAPO-34表现出更高的比表面积(818.68 m^2/g)和孔容(0.57 cm^3/g).比表面和孔容积的增大使其气体吸附容量得到较大的提升,其中CH4的吸附容量达到25.74 cm^3/g,提升了60%,高于绝大多数分子筛吸附剂,同时CH4/N2的吸附选择性未出现明显下降(3.1),且达到商用吸附剂水平(>3.0).通过CH4/N2(体积比1∶1,298 K)混合气体穿透测试证明所合成的纳米SAPO-34是一种有效的CH4/N2分离吸附剂,在煤层气富集脱氮工业中具有极大的应用潜力.

关键词： SAPO-34 纳米分子筛浓凝胶 CH4/N2分离

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沁南煤层气合层排采有利开发地质条件

中国矿业大学学报 2014年第6期43卷 1019-1024页

作者：张政秦勇傅雪海中国矿业大学煤层气资源与成藏过程教育部重点实验室江苏徐州221008

针对沁水盆地南部山西组3#与太原组15#煤层煤层气合层排采'整体产能低'及'区域性差异大'的产能特征,探索适合合层排采的有利开发地质条件.以沁水盆地南部22口合层排采煤层气井的产气、产水资料,试井储层压力、试井渗透率、含气量等测试... 详细信息

针对沁水盆地南部山西组3#与太原组15#煤层煤层气合层排采'整体产能低'及'区域性差异大'的产能特征,探索适合合层排采的有利开发地质条件.以沁水盆地南部22口合层排采煤层气井的产气、产水资料,试井储层压力、试井渗透率、含气量等测试数据为依据,采用地质研究与探采测试数据分析相结合的方法,分析了不同地质因素对合层排采井产能特征的控制作用,提出了适合沁南3#与15#煤层合层排采的有利开发地质条件的参数指标.结果表明:平均埋深为500~650m;平均含气量大于14m3/t;储层压力梯度差小于0.08 MPa/hm;渗透率较高且差值不超过1mD;3#煤层的临界解吸压力高于15#煤层,且差值小于0.9MPa,满足合层排采的地质条件要求,可为今后进行规模性开发提供借鉴.

关键词：沁水盆地南部煤层气合层排采控制因素有利地质条件

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煤粉源集合体对水力压裂效果的影响

中国矿业大学学报 2015年第3期44卷 526-531页

作者：陈立超王生维何俊铧张业畅胡奇吕帅峰中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430074 国家能源煤与煤层气共采技术重点实验室山西晋城048006

煤粉颗粒在压裂液中发生“造浆”及“聚集”作用是影响煤层气藏水力压裂效果的关键．构造煤粉源集合体对压裂效果影响显著，研究结果表明：原位状态下，煤粉以构造煤粉源和原生裂缝煤粉源集合体两种形式赋存．前者体积在20～30m^3之间... 详细信息

煤粉颗粒在压裂液中发生“造浆”及“聚集”作用是影响煤层气藏水力压裂效果的关键．构造煤粉源集合体对压裂效果影响显著，研究结果表明：原位状态下，煤粉以构造煤粉源和原生裂缝煤粉源集合体两种形式赋存．前者体积在20～30m^3之间，呈顺层和断层两种产状，其明显受煤储层小微构造的控制；后者规模很小，主要分布在内生裂隙缝间，其受煤变质程度和煤岩类型影响．煤层气完井期间，井筒附近构造煤坍塌扩径，构造煤粉源卸压膨胀，煤粉颗粒启动难度降低；压裂期间，在压裂液动压、紊流搅动作用下，煤粉颗粒均匀混合在流体中形成浆体；排采期间，回排的压裂液中煤粉含量较高，导致气井近井部位压裂裂缝及炮眼较早地堵塞，气井减产．而原生裂缝内煤粉在压裂液中通过颗粒疏水相互作用发生聚集，在压裂裂缝内形成堵塞，但堵塞程度较轻．稳定压裂液注入排量、减小流速，利用煤储层小微构造解剖技术预测构造煤粉源集合体发育部位能够降低近井部位堵塞的风险，改善水力压裂效果．

关键词：煤层气水力压裂煤粉造浆与聚集堵塞防控

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微生物降解褐煤产气实验研究

煤炭转化 2019年第3期42卷 49-54页

作者：赵娜韩作颖煤与煤层气共采国家重点实验室山西晋城无烟煤矿业集团有限责任公司山西晋城工程师048000

对内蒙古神华胜利褐煤(NM)、云南昭通露天煤矿新揭褐煤(YN)和河南义马褐煤(YM)进行了生物强化产气研究,通过检测甲烷体积分数、产甲烷量、气体组分变化探讨微生物产甲烷特征。结果表明:煤层气井产出水经过富集培养,菌群数量明显增长,产... 详细信息

对内蒙古神华胜利褐煤(NM)、云南昭通露天煤矿新揭褐煤(YN)和河南义马褐煤(YM)进行了生物强化产气研究,通过检测甲烷体积分数、产甲烷量、气体组分变化探讨微生物产甲烷特征。结果表明:煤层气井产出水经过富集培养,菌群数量明显增长,产甲烷作用明显被激活,产甲烷能力显著增强。经过多次加煤驯化,富集菌群可以适应加煤条件并进行较强的产甲烷作用,为后续实验提供了稳定高产的菌源。三种褐煤均能被微生物降解产甲烷,但产甲烷高峰期出现时间不同,YN实验组有一个峰期,YM实验组有两个峰期,NM实验组有三个峰期。三种褐煤产甲烷效率由高到低的顺序为YM,NM,YN。微生物降解煤产生的生物气主要有CH_4,CO_2和H_2。整个成气过程中CO_2体积分数和CH_4体积分数呈现负相关关系,H_2由于消耗大在体系中几乎没有留存。

关键词：褐煤生物强化生物气驯化富集培养煤层气

CH4-N2在自支撑颗粒型Silicalite-1上的吸附分离及PSA模拟

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化工学报 2020年第5期71卷 2088-2098页

作者：尚华白洪灏刘佳奇杨江峰李晋平太原理工大学化学化工学院精细化工研究所山西太原030024 气体能源高效清洁利用山西省重点实验室山西太原030024

纯硅分子筛Silicalite-1原粉(Si/Al>470)在6 MPa压力下制成自支撑颗粒状吸附剂,经XRD和77 K氮气吸脱附表征表明自支撑颗粒型的Silicalite-1保留了原粉的晶体结构和比表面。静态重量法测试了273/298/313 K下CH4和N2在其上的吸附等温线,... 详细信息

纯硅分子筛Silicalite-1原粉(Si/Al>470)在6 MPa压力下制成自支撑颗粒状吸附剂,经XRD和77 K氮气吸脱附表征表明自支撑颗粒型的Silicalite-1保留了原粉的晶体结构和比表面。静态重量法测试了273/298/313 K下CH4和N2在其上的吸附等温线,利用理想吸附溶液理论(IAST)法计算了吸附剂对CH4/N2的选择性。动态气体穿透实验测试了颗粒型Silicalite-1吸附剂对不同浓度CH4/N2混合气的分离效果,结果表明该吸附剂更适合于低浓度甲烷(20%/80%CH4/N2)的富集脱氮。通过总传质模型利用数值模拟预测了颗粒型Silicalite-1吸附剂的变压吸附分离(PSA)富集低浓度煤层气中甲烷的效果。模拟结果显示20%/80%的CH4/N2混合气经一次提浓,CH4浓度可以提升至37%~41%,回收率达到60%~92%;30%/70%的CH4/N2混合气经一次提浓,CH4浓度可以提升至50%~53%,回收率达到58%~92%。

关键词：甲烷氮气变压吸附纯硅分子筛

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煤层气藏非均质性及其对气井产能的控制

中国矿业大学学报 2016年第1期45卷 105-110页

作者：陈立超王生维何俊铧张晓飞胡奇张业畅中国地质大学(武汉)资源学院湖北武汉430074 国家能源煤与煤层气共采技术重点实验室山西晋城048006

为查明煤层气藏内部非均质性特征,基于煤层气井生产数据,对沁水盆地南部郑庄区块3#煤层气藏非均质性及其对气井产能的影响进行研究,发现研究区3#煤层气藏在裂隙系统、岩石骨架及内部流体赋存方面均存在显著的空间分布差异性,且煤层气井... 详细信息

为查明煤层气藏内部非均质性特征,基于煤层气井生产数据,对沁水盆地南部郑庄区块3#煤层气藏非均质性及其对气井产能的影响进行研究,发现研究区3#煤层气藏在裂隙系统、岩石骨架及内部流体赋存方面均存在显著的空间分布差异性,且煤层气井产能受小微褶曲构造密切控制,提出了煤层气藏非均质程度评价参数及方法.结果表明:裂隙方面,通过气井产水量分析得出煤储层裂隙系统发育优势方位受喜山期构造应力场控制表现为NNE及NW向,且靠近寺头断层带部位煤储层裂隙发育密度高;岩石骨架方面,研究区小微褶曲带煤层段水平主应力差大,煤岩受构造应力剪切破坏,储层骨架松软破碎,气井产粉严重;流体赋存方面,煤层气藏流体分异主要受小微构造形态及储层渗透性控制.按照气水比高低,将研究区划分为:富气富水区、富气贫水区、富水贫气区、贫水贫气区4个大类共6块,其中小微背斜(鼻状构造)轴部构造应力呈拉张状态,煤岩卸压膨胀甲烷气解吸逸散,煤层含气低含水高为富水贫气区,气井产能效果差;小微向斜(舟状构造)轴部构造应力挤压,煤岩收缩甲烷气吸附保存,煤层含气高含水低为富气贫水区,气井产能效果好.综合压降速率、解吸梯度、水平主应力差、含气量等参数构建气藏成熟度指标,并通过气藏成熟度分异系数定量表征煤层气藏空间非均质程度,据此可为煤层气靶区优选及后期煤层气井加密布署提供理论依据.

关键词：沁水盆地煤层气藏非均质性压降速率分异系数产能

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煤炭地质综合勘查模式的构建与应用

煤田地质与勘探 2018年第3期46卷 41-46页

作者：舒建生中煤科工集团西安研究院有限公司陕西西安710077

在分析总结近年来煤炭地质勘查理论和技术创新进展基础上,结合勘查工程实践经验,确立了"快速扫面、点面结合、综合勘查"的工作思路,充实了煤炭综合勘查模式的定义,强调煤炭与煤层气等共伴生资源的协调勘查,强调保障绿色安全勘查开发一... 详细信息

在分析总结近年来煤炭地质勘查理论和技术创新进展基础上,结合勘查工程实践经验,确立了"快速扫面、点面结合、综合勘查"的工作思路,充实了煤炭综合勘查模式的定义,强调煤炭与煤层气等共伴生资源的协调勘查,强调保障绿色安全勘查开发一体的开采技术条件的共同探查,提出了煤炭勘查综合模式构建原则和流程。通过典型勘查工程实例,系统总结了深部新区选择以"物探快速扫面、分析评价资源前景,钻探点面结合,有利区块重点勘查"为主,同时辅助多种勘查方法手段的煤炭综合勘查模式,突出剖析了其勘查技术手段的综合应用、有序实施和精细控制。

关键词：煤炭地质综合勘查模式煤炭协调勘查

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煤层气井水力压裂液分析与展望

煤田地质与勘探 2017年第5期45卷 33-40页

作者：陈海汇范洪富郭建平何煦蔚中国地质大学(北京)能源学院北京100083

对目前煤层气常用的压裂液体系进行了分析,对比各自的优缺点及其适用性,并重点分析了泡沫压裂液与清洁压裂液的性能,通过实验室数据与实际应用效果得出,泡沫压裂液体系应优选N_2为其气相;清洁压裂液需要降低合成条件与成本,并研究清洁... 详细信息

对目前煤层气常用的压裂液体系进行了分析,对比各自的优缺点及其适用性,并重点分析了泡沫压裂液与清洁压裂液的性能,通过实验室数据与实际应用效果得出,泡沫压裂液体系应优选N_2为其气相;清洁压裂液需要降低合成条件与成本,并研究清洁压裂液内部破胶技术,以减少破胶剂的使用,保护环境。目前煤层气压裂液存在的主要问题有:传统压裂液对地层伤害大,先进的技术难以推广应用,新型压裂液成本高,工艺复杂等;针对存在的问题提出相应的对策:传统压裂液应针对不同敏感性地层条件研制出合适的破胶体系,优化工艺,加强配套工艺技术的研究等。最后指出高效、低伤害、低成本是今后煤层气压裂液的发展方向,开展疏水缔合聚合物–黏弹性表面活性剂清洁压裂液体系、纳米技术的研究,也是今后煤层气压裂、提高煤层气产量的重要手段。

关键词：煤层气活性水压裂液冻胶压裂液泡沫压裂液清洁压裂液

高稳定双金属MOF材料用于低浓度乙烷的高效分离

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化工学报 2020年第9期71卷 4211-4218页

作者：刘普旭贺朝辉李立博李晋平太原理工大学化学化工学院山西太原030024 气体能源高效清洁利用山西省重点实验室山西太原030024 太原理工大学煤科学与技术重点实验室山西太原030024

针对乙烷/乙烯分离过程中,缺乏高效稳定的乙烷选择吸附剂,采用溶剂热法合成了一种具有高稳定性的双金属微孔MOF材料MUV-10(Mn),通过吸附分离的方式,实现了乙烯中低浓度乙烷的高效分离。采用XRD、SEM、TGA、比表面分析等表征手段对所制... 详细信息

针对乙烷/乙烯分离过程中,缺乏高效稳定的乙烷选择吸附剂,采用溶剂热法合成了一种具有高稳定性的双金属微孔MOF材料MUV-10(Mn),通过吸附分离的方式,实现了乙烯中低浓度乙烷的高效分离。采用XRD、SEM、TGA、比表面分析等表征手段对所制备材料的结构及形貌进行了确认和分析,详细测试了MUV-10(Mn)对乙烷和乙烯单组分气体的吸附性能,并进行了选择性和吸附热的计算。结果表明,MUV-10(Mn)在室温下的乙烷吸附量高于乙烯对于乙烷/乙烯混合气的选择性为1.42,且具有高的酸、碱和水蒸气稳定性。混合气体穿透实验表明,MUV-10(Mn)能够高效去除乙烯中的低浓度乙烷,得到高纯乙烯气体,在乙烯提纯方面显示出良好的应用前景。

关键词：低碳烃乙烷乙烯吸附分离金属有机骨架材料