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煤化工企业苯泄漏的渗流扩散及实验分析

广州化工 2015年第2期43卷 48-50,69页

作者：邓祥国中国神华煤制油化工有限公司北京工程分公司北京100083

针对液态苯的渗流扩散利用comsol软件进行了数值模拟,并进行了实验分析,结果表明:苯在液相扩散25天后在水平方向和垂直方向上达到峰值,渗透到地下水饱和区,其中以10天以内的扩散量增幅较大,同时纵向扩散量小于横向扩散量;当时间超过15天... 详细信息

针对液态苯的渗流扩散利用comsol软件进行了数值模拟,并进行了实验分析,结果表明:苯在液相扩散25天后在水平方向和垂直方向上达到峰值,渗透到地下水饱和区,其中以10天以内的扩散量增幅较大,同时纵向扩散量小于横向扩散量;当时间超过15天时,扩散量的增幅逐渐减小;随着放置温度的升高,苯在同一层位的扩散量随之增大;随着放置湿度增大,苯的扩散量会随之降低;随着水泥在水泥块中所占比例的上升,苯由内层向外层的扩散量逐渐减小。

关键词：苯泄漏渗流扩散

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枯竭油气藏地下储氢技术挑战及展望

油气储运 2023年第9期42卷 1009-1023页

作者：罗小明贾子寒张宏阳中国石油大学(华东)储运与建筑工程学院

H2作为清洁高效的能源载体和燃料,面临大规模存储需求。盐穴、枯竭油气藏及含水层3种地下储氢库兼顾安全性与经济性,是目前可行性最高的解决方案,其中枯竭油气藏地下储氢最具发展前景。通过对比H_(2)与CH_(4)、CO_(2)的物性差异,探讨了... 详细信息

H2作为清洁高效的能源载体和燃料,面临大规模存储需求。盐穴、枯竭油气藏及含水层3种地下储氢库兼顾安全性与经济性,是目前可行性最高的解决方案,其中枯竭油气藏地下储氢最具发展前景。通过对比H_(2)与CH_(4)、CO_(2)的物性差异,探讨了地下储氢的特殊性,重点梳理了枯竭油气藏地下储氢面临的技术挑战及应对策略:对于不稳定驱替与渗流扩散引起的气体泄漏,需控制注气速率,优化注采及垫层气布置方案,开展盖层突破压力、表界面特性及流动传质机理研究;对于耗氢的地球化学反应与微生物催化作用,选址应避免高含氢敏感性矿物、离子及微生物的地层,防止大量H2被消耗;对于圈闭与人工材料完整性失效问题,应基于地层宏观、微观的变形及破裂演化特征,评估地层损伤与气体泄漏风险,合理选材以加强人工设施抗腐蚀、抗氢脆性能。最后,指出了未来地下储氢技术研究的攻关方向,分别为多尺度多场耦合H2损耗机制研究、地下储氢场地尺度数值模拟研究、地下储氢气体运移及泄漏监测技术研究,以期为推动地下储氢工程实践提供参考。

关键词：地下储氢枯竭油气藏渗流扩散地球化学反应监测技术

岩石破裂过程中裂隙流体X射线造影试验及应用

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清华大学学报（自然科学版） 2021年第8期61卷 778-791页

作者：孙欢刘晓丽王恩志张建民王思敬刘驰海南大学土木建筑工程学院海口570228 清华大学水沙科学与水利水电工程国家重点实验室北京100084

裂隙流体是水岩系统工程灾变的主要影响因素,直观可视化岩石破坏与裂隙流体的相互作用过程,是揭示不同工程背景条件下水岩互馈灾变机理的关键。该文提出了岩石破裂过程中裂隙流体X射线造影方法,开展了岩溶滑坡、红层边坡失稳及煤矿采空... 详细信息

裂隙流体是水岩系统工程灾变的主要影响因素,直观可视化岩石破坏与裂隙流体的相互作用过程,是揭示不同工程背景条件下水岩互馈灾变机理的关键。该文提出了岩石破裂过程中裂隙流体X射线造影方法,开展了岩溶滑坡、红层边坡失稳及煤矿采空区涌水灾害背景下的岩石材料尺度试验。试验研究结果表明:岩溶管道-裂隙流过渡过程中流态经历了从层流到过渡流或紊流的演化过程,多级应力荷载作用下碳酸盐岩管道流体至裂隙流体的变化过程具有分形演化特征。水动力循环和多级应力荷载作用下红层泥岩损伤因子呈非线性增长,采取控制或降低渗流扩散系数的加固措施可有效治理或调控红层边坡灾害。煤岩破裂过程中裂隙水均方根流量具有分数指数演化规律,裂隙水演化经历了超-扩散流动向亚-扩散流动的变化过程,得出开采扰动作用下煤岩裂隙水的非线性流动和异常扩散现象是诱发采空区突涌水灾害的本质原因。

关键词：裂隙流 X射线影像管道破裂渗流扩散均方根流量

枯竭油气藏型储气库用CO_2作垫层气的研究现状与展望

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油气储运 2016年第2期35卷 130-139页

作者：胡书勇李勇凯王梓蔚彭国奇西南石油大学油气藏地质及开发工程国家重点实验室中国石油西南油气田公司蜀南气矿

采用CO2作为天然气地下储气库的垫层气,对于减少建库成本,节约资金,实现碳的有效地质埋存具有重要的战略意义与社会意义。基于文献调研,对CO2与天然气的物理性质、作垫层气的CO2与工作气的混气机理、CO2作垫层气的储气库的渗流扩散耦合... 详细信息

采用CO2作为天然气地下储气库的垫层气,对于减少建库成本,节约资金,实现碳的有效地质埋存具有重要的战略意义与社会意义。基于文献调研,对CO2与天然气的物理性质、作垫层气的CO2与工作气的混气机理、CO2作垫层气的储气库的渗流扩散耦合问题及最优运行控制方式的研究现状进行总结,并对其发展前景作了展望,提出了今后研究的重点、难点,包括:1实验研究CO2、地层水、储层岩石相互作用机理,混气区变化特征及气-气互驱渗流特征;2建立考虑CO2及天然气混合的吸附、扩散、对流三维气-气驱动及气-液流动的综合模型,补充并完善目前国际上流行的商品化数值模拟软件对以CO2作垫层气的储气库运行的适应性;3研究多次注采过程中气库的库容变化规律,优化气库运行控制,保证气库安全高效运行。

关键词：储气库垫层气混气机理渗流扩散运行控制

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埋地液烃管道泄漏扩散及泄漏量测算研究进展

油气储运 2017年第1期36卷 8-20页

作者：何国玺梁永图李岩松吴梦雨方利民高杰李丰刘胜利中国石油大学(北京)/城市油气输配技术北京市重点实验室中石化北海液化天然气有限责任公司

液烃管道发生泄漏时,泄漏量和泄漏扩散区域的有效预测是停输、封堵方案优化设计的基础,也是实现其安全、环保、经济运行的可靠保证。总结了管道泄漏时管内流动和管外扩散相关研究(水热力瞬变、液柱分离、土壤中的渗流扩散)的现状和局限... 详细信息

液烃管道发生泄漏时,泄漏量和泄漏扩散区域的有效预测是停输、封堵方案优化设计的基础,也是实现其安全、环保、经济运行的可靠保证。总结了管道泄漏时管内流动和管外扩散相关研究(水热力瞬变、液柱分离、土壤中的渗流扩散)的现状和局限性。发现泄漏过程中管内流动涉及气体释放、空穴流和液柱分离等气液两相快瞬变过程和准稳态慢瞬变过程,存在流动传热相变耦合以及多种约束条件影响等问题,其过程及机理尚未得到完整有效揭示。同时,泄漏管段外的环境条件对管流和管道破损处出流的影响,以及泄漏液烃在环境中的渗流扩散规律尚未得到完整揭示。评述了液烃管道泄漏过程中流动传热及泄漏量计算的国内外研究成果,并梳理了相关的实验研究。最后指出了考虑液烃相变的气液两相瞬变流动、管道破损处的出流特性、泄漏液烃在复杂环境条件下流动扩散和渗流规律、计算泄漏量、以泄漏量最小为目标优化停输方案是该领域今后研究的关键问题和发展方向。

关键词：液烃管道泄漏水热力瞬变渗流扩散泄漏量停输优化研究进展

合阳矿区煤体孔隙结构对瓦斯吸附-渗流特性影响的实验研究

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煤矿安全 2018年第8期49卷 19-22页

作者：张俭让卢亚楠刘恒许世维马彦龙何伟西安科技大学安全科学与工程学院陕西西安710054 教育部西部矿井开采及灾害防治重点实验室陕西西安710054

为了研究合阳矿区煤体的孔隙结构对瓦斯吸附-渗流特性的影响,采用低温液氮吸附实验、压汞实验及扫描电镜实验相结合的方法测试了该矿区原生结构煤和软分层煤全孔径孔隙结构特征。结果表明:低温液氮吸附实验得出软分层煤样比原生结构煤... 详细信息

为了研究合阳矿区煤体的孔隙结构对瓦斯吸附-渗流特性的影响,采用低温液氮吸附实验、压汞实验及扫描电镜实验相结合的方法测试了该矿区原生结构煤和软分层煤全孔径孔隙结构特征。结果表明:低温液氮吸附实验得出软分层煤样比原生结构煤样脱附曲线的拐点更加明显,软分层煤样含有更多的狭缝平板孔和墨水瓶孔孔隙。压汞实验测得软分层煤样总孔容是原生结构煤样总孔容的2倍多,应力破坏作用使得软分层煤样中孔、小孔及微孔孔容增大,而大孔孔容减小。扫描电镜实验显示软分层煤的储层物性发生了改变、惰质组破裂产生角砾且孔隙表面有多个气孔密集发育。通过分析得出,合阳矿区煤体孔隙结构中多以微孔和小孔为主,利于煤层瓦斯吸附而不利于渗流扩散。

关键词：软煤体孔隙结构特征低温液氮吸附法压汞法扫描电镜法渗流扩散

石泉煤矿101综放工作面采空区瓦斯运移规律及其应用

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石泉煤矿101综放工作面采空区瓦斯运移规律及其应用

作者：刘浩辽宁工程技术大学

学位级别：硕士

针对襄垣地区石泉煤矿101综放工作面瓦斯超限问题，根据采空区岩石垮落的特性以及数值模拟结果，本文提出了埋管分叉抽采采空区瓦斯治理方案，分叉主要是针对瓦斯上浮特性。通过井下实测数据分析，可以得知采面的瓦斯容易积聚在上隅角... 详细信息

针对襄垣地区石泉煤矿101综放工作面瓦斯超限问题，根据采空区岩石垮落的特性以及数值模拟结果，本文提出了埋管分叉抽采采空区瓦斯治理方案，分叉主要是针对瓦斯上浮特性。通过井下实测数据分析，可以得知采面的瓦斯容易积聚在上隅角，采空区瓦斯浓度由外向里逐渐增加。101工作面煤层瓦斯含量与埋深有较好的线性关系，采用分源预测法计算了采空区瓦斯涌出量，与实际结果较吻合;分析了综放工作面岩体垮落特征以及瓦斯在采空区的运移状态，在此基础上利用Gambit建立了自由流场与渗流场耦合模型，模拟了瓦斯在采空区中的分布规律及抽放状态下运移的流体特性。根据数值模拟结果得出101工作面瓦斯上隅角超限是由于工作面压差以及漏风流造成的，在回风侧后方埋管可以解决上隅角瓦斯超限问题;设计了101综放工作面采空区瓦斯抽采方法，强调在工作面后方“边采边抽”。根据现场效果检验和数值模拟分析，确定了合理的抽采参数。石泉煤矿101综放工作面采空区瓦斯治理的方法可以推广到类似条件矿井使用。

关键词：瓦斯梯度渗流扩散多孔介质数值模拟

综放工作面瓦斯防治技术研究——以耿村煤矿为例

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综放工作面瓦斯防治技术研究——以耿村煤矿为例

作者：王鹏内蒙古科技大学

学位级别：硕士

瓦斯灾害造成的人员伤亡、设备损坏，在所有煤矿灾害中所占比例还属较大。瓦斯灾害导致生产停滞，并且带来了巨大的经济损失。防止瓦斯灾害的发生，对煤矿安全正常生产具有非常重要的意义。论文针对耿村煤矿2-3煤12220综放工作面瓦斯... 详细信息

瓦斯灾害造成的人员伤亡、设备损坏，在所有煤矿灾害中所占比例还属较大。瓦斯灾害导致生产停滞，并且带来了巨大的经济损失。防止瓦斯灾害的发生，对煤矿安全正常生产具有非常重要的意义。论文针对耿村煤矿2-3煤12220综放工作面瓦斯超限问题进行研究。得知12220工作面瓦斯来源于以下几个方面：煤壁、落煤、采空区。通过计算得出采空区瓦斯涌出量占全部涌出量的69.9%。所以，解决采空区这部分瓦斯就显得尤为重要。根据瓦斯在采空区内的渗流扩散的特点，通过几种不同的治理方式对其工作面瓦斯超限问题进行治理。利用FLUENT软件对该问题进行数值模拟，依据模拟结果云图进行比对，以直观、简单的方式，将采空区瓦斯分布状态呈现出来，也为工作人员对本工作面瓦斯超限问题的治理提供依据。论文通过模拟U型通风、外错瓦斯尾巷以及走向高抽巷三种不同的方式治理瓦斯的结果进行比对，得到如下结果：工作面进口风速设定为3.5m/s，U型通风中回风巷和上隅角瓦斯浓度分别在1.8%和4.15%左右，超过规定的浓度值。当借助外错瓦斯尾巷手段进行治理时，依据模拟结果显示，工作面上隅角瓦斯浓度较之前有明显下降，在0.95%左右，但是距离安全上限1%太接近，而且瓦斯尾巷中瓦斯浓度高达8.2%左右，不符合相关规定。当采用走向高抽巷时，依据模拟结果显示，高抽巷瓦斯浓度在0.89%左右，回风巷和上隅角瓦斯浓度分别在0.5%和0.6%左右，有效的解决耿村煤矿12220工作面瓦斯浓度超限问题，为本工作面安全、正常、有序的生产提供可靠的保障。

关键词：瓦斯灾害渗流扩散数值模拟高抽巷

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孔隙介质渗流过程的地电场响应特征研究

孔隙介质渗流过程的地电场响应特征研究

作者：杨礼宁中国矿业大学

学位级别：硕士

本文构建了不同孔隙结构介质的组合物理模型,采用地下水和化学浆液两种粘滞性流体进行了不同条件的孔隙介质渗透试验研究。试验中通过监测地下水和化学浆液在孔隙介质中渗流过程沿渗流路径自然电位、激励电流、视电阻率等物理参数的瞬... 详细信息

本文构建了不同孔隙结构介质的组合物理模型,采用地下水和化学浆液两种粘滞性流体进行了不同条件的孔隙介质渗透试验研究。试验中通过监测地下水和化学浆液在孔隙介质中渗流过程沿渗流路径自然电位、激励电流、视电阻率等物理参数的瞬态响应和动态变化,研究其渗流扩散与相关物性参数的时空域变化的关联性,为物理探测流体孔隙渗流提供了类比依据。试验研究主要取得了以下试验发现和成果:(1)不同孔隙赋水状态的对比试验结果表明,孔隙渗透的物性响应程度主要取决于流体对孔隙空间的充填程度:孔隙介质饱水状态下,地下水和化学浆液渗透路径沿途的自然电位、激励电流及视电阻率显现的变化比较微弱;而对于非饱和状态导渗体,流体渗透过程中孔隙导渗体的自然电位、激励电流及视电阻率均随渗流扩散动态显现明显变化,流体渗流所及自然电位、激励电流随之升高,视电阻率随之降低。其中,自然电位反映的变化缓慢且幅度较小,激励电流和视电阻率响应剧烈,变化幅度较大。(2)化学浆液在固化前的渗流过程中,路径沿途自然电位、激励电流及视电阻率响应的时空特点基本与地下水渗流过程一致,响应幅度无明显差异,表明孔隙渗流的物性响应机制受流体物化性质的影响较小。(3)化学浆液在导渗体内固化前后的物性响应程度差异明显,固化前沿渗流路径视电阻率显现明显降低,但固化后的导渗体转而呈现高阻状态,即浆液固结体的视电阻率呈现高阻响应,反映出拟注体固结状态的物性响应机制。因此,可以将视电阻率这种动态响应特点作为浆液充填固结效果的物理探测依据,将其作为标示性控制参数。(4)与无压渗透相比,地下水和化学浆液在孔隙介质中承压渗透的物性响应相对明显。分析认为,这种现象一定程度反映出渗流压力对导渗体结构状态的影响一定程度可以通过物性响应予以体现。

关键词：地下水化学浆孔隙导渗介质渗流扩散地电场响应物理机制