CO2地质埋存后的逃逸问题研究进展

CO2地质埋存是温室气体资源化利用及减少大气温室气体排放量的有效途径之一,埋存后CO2的逃逸会引起地表的隆起或凹陷、污染水源、破坏海洋生态系统、加剧温室气体效应等。本文重点对CO2埋存问题以及埋存后逃逸问题的研究现状作综述。重点阐述了CO2埋存后的逃逸方式以及重要的控制参数。通过分析,认为进一步需要研究的问题有:在CO2逃逸方面除要考虑扩散、渗流效应外,还要考虑井口分布的影响、高气压引起的劈裂导致的渗透性急剧增加的效应等因素的影响。      

超临界CO_2作用后煤微观结构与渗透率变化规律实验研究

在宏观超临界CO_2增透实验基础上进行微观成像实验,提取煤微观孔隙特征,自编Matlab程序,计算孔隙率,得到煤各微区孔隙率和渗透率矩阵,绘制孔隙率和渗透率等值线图。结果表明:增透实验前后煤微观结构差别显著,经超临界CO_2作用后,煤微观孔隙充分发育,孔隙的数量、尺寸明显增加,孔隙率是增透前的9.11倍;随着孔隙压力的增大,煤中粒间孔隙数量增多,孔隙之间的连通性增加,孔隙率呈指数增大的趋势,煤体各微区孔隙率等值线密集程度增加;煤体的渗透率随着孔隙率的增加呈正指数递增的趋势,且随着孔隙压力的增加,渗透率呈指数递增的变化规律,渗透率等值线的密集程度增加,宏微观实验结果是一致的,随着注入超临界CO_2孔隙压力的增加,煤微观孔隙结构的发育程度提高,为煤层气的运移提供更多的通道,有效提高了煤体的渗透性。     

超临界CO2在低渗透煤层中渗流规律的实验研究

利用自主研发的THM三场耦合渗流实验系统,进行不同孔隙压力和温度条件下的超临界CO2在低渗透煤层中的渗流实验,得出不同温度下流速和压力梯度之间的关系,从而得到了低渗透煤层注入超临界CO2的非达西渗流规律,即流速与压力梯度变化规律呈现正指数关系.随着压力梯度的增大,渗透系数也不断的增大,且呈现正指数关系;在同一体积应力和压力梯度的条件下,温度越高,流速越快;温度在临界点附近,流速和渗透系数增加很快.     

超临界CO_2-水两相流与CO_2毛细捕获:微观孔隙模型实验与数值模拟研究

CO_2毛细捕获机制是CO_2地质封存中的关键科学问题,然而有关孔隙尺度下(微米极)超临界CO_2毛细捕获的研究较少.采用高压流体-显微镜-微观模型实验装置,开展超临界CO_2条件(8.5 MPa,45?C)下CO_2驱替水(排水)和水驱替CO_2(吸湿)实验,采用高分辨率照相机采集CO_2水两相流运动图像,并借助光学显微镜直接观测孔隙尺度下CO_2毛细捕获特征.同时,采用计算流体动力学方法对实验过程进行三维数值模拟.数值模拟不仅反映了实验过程中两相流驱替锋面的推进过程,还刻画了孔隙尺度下被捕获的CO_2液滴/团簇三维空间形态特征.最后,基于数值模拟给出了CO_2初始饱和度与残余饱和度曲线,即毛细捕获曲线,并对比分析了3种毛细捕获曲线预测模型(即Jurauld模型、Land模型和Spiteri模型)的优劣.分析表明,Jurauld模型的描述能力稍优于Land模型,Spiteri模型的描述能力较弱.由于Land模型只需单个参数,且参数具有明确的物理意义,因此在实际工程中,建议优先采用Land模型.     

煤炭地下气化腔CO2埋存的研究进展及发展趋势

CO₂捕集与埋存(CCS)可助力碳达峰、碳中和战略目标实现,是解决温室效应的重要手段.在众多地质埋存空间中,煤炭地下气化(UCG)后的气化腔近年来成为埋存研究的热点,但与传统埋存方式相比,相关工作仍处于理论探索阶段,缺乏现场实施案例.为推动该埋存方式的发展,文章从以下3方面开展工作.(1)介绍UCG和CO₂气化腔埋存的国内外研究进展,并将后者的发展划分为概念提出阶段、潜力评价和可行性分析阶段以及机理分析阶段,目前尚处于理论探索阶段.(2)从注入性、密闭性、经济性、储容量和CO₂埋存机理等多个角度出发,通过与其他埋存方式对比,分析了气化腔埋存的特点与优势:注入性良好;密闭性与未开发煤层类似,但更为复杂;显著节约CO₂运输成本;埋存潜力巨大;埋存机理非常复杂,需要考虑气化腔形态、边壁性质以及超临界CO₂与气化腔流体间复杂相互作用对注入和长期埋存过程的影响.(3)阐明CO₂气化腔埋存所涉及的关键科学问题和工程问题,并指出未来发展趋势.在以上工作的基础上,建议国家...     

超临界CO_2作用时间对煤渗透率和孔隙率的影响规律研究

为研究超临界CO_2作用后煤渗透率和孔隙率的变化规律,在超临界CO_2增透实验基础上进行了微观成像实验,提取煤微观孔隙特征,计算孔隙率,得到了煤孔隙率和渗透率变化的等值线图。结果表明:经超临界CO_2作用后,煤的渗透率较作用前提高了一个数量级,并随超临界CO_2作用时间的延长呈正指数增加,当作用时间为20h时,煤的渗透率较增透前提高了20.2倍;随超临界CO_2作用时间的增加,蜂窝状孔隙逐渐向更为细小的颗粒空间发展,孔隙数量明显增加。增透煤微观孔隙定量结果显示,随着超临界CO_2作用时间的增加,孔隙率等值线密集程度增加,煤各微区孔隙逐渐发育,孔隙率增加,当作用时间增加到20h时,孔隙率较增透前提高了17.20倍。煤的渗透率随孔隙率的增加呈正指数递增,说明宏微观结果是一致的,超临界CO_2增透促进了煤微观结构的有效发育,提高了煤的渗透率。     

二氧化碳地质埋存中套管-水泥环-地层二维模型分析

在二氧化碳被注入地层过程中,井下温度和流体压力的变化会导致套管-水泥环-地层模型发生渗透性变化,从而导致二氧化碳泄漏。针对此问题,本文通过计算机软件FLAC,建立了套管-水泥环-地层的二维模型,并分析了界面处的温度变化、流体压力、固体变形对二维模型的影响,给出了当界面处发生拉伸破坏时孔底内压与界面破坏单元数目的变化关系,得到安全系数随井筒内部压力变化关系:当压力介于8 MPa和750 MPa之间时,安全系数的绝对值大于1,此时二氧化碳注入将处于安全状态,否则将会发生渗漏的风险。以此结果为实际工程提供理论依据。     

初始温度对CO2抑爆作用的影响

将CO₂充入的液化石油气中并进行点火,研究不同初始温度下CO₂对多元混合气液化石油气爆炸的抑制作用。实验显示:初始温度15℃时CO₂体积分数达到36%时,混合气体退出可爆范围,临界氧浓度为12.8%;初始温度50℃时CO₂体积分数达到39%时,混合气体退出可爆范围,临界氧浓度为12.2%。结果表明:CO₂对液化石油气爆炸的抑制效果在一定程度上要受环境温度的影响。     

超临界CO_2作用下煤体膨胀变形规律试验研究

为解决采用应变片对超临界CO_2作用下煤体膨胀变形进行点测量时,试验结果离散性大、超临界CO_2作用导致应变片易脱离破损等问题,自主研发了具有施加热流力载荷功能的膨胀体积应变测量装置,对不同温度、压力的超临界CO_2作用下,煤体膨胀体积变形规律进行研究。结果表明:煤体膨胀体积应变随超临界CO_2作用时间增加呈现先增大后趋于稳定的变化规律;当孔隙压力不变时,膨胀体积应变随超临界温度的升高而增加,温度越高,达到稳定膨胀变形所需时间越长;当温度不变时,随着超临界孔隙压力增加,膨胀体积应变也随之增大,但达到稳定膨胀变形所需时间随孔隙压力的升高呈先增加后减少的趋势;超临界CO_2作用下,煤体体积应变随温度和孔隙压力均呈"S型"Logistic函数规律变化;膨胀体积应变对超临界温度和孔隙压力的变化率具有分区性,其变化率大小排序依次为:近临界区跨临界区高临界区。     

N2/CO2混合气体对甲烷爆炸的影响

将N2和CO2按一定比例混合,从极限氧体积分数、爆炸极限和抑爆效果3个方面研究了N2/CO2混合气体对甲烷爆炸的影响。结果表明:(1)随着惰性混合气中N2含量的增加,极限氧体积分数呈线性下降;(2)任何配比的惰性混合气对爆炸上、下限的影响都可以近似认为是线性变化的;(3)惰性混合气中CO2含量越高,抑爆效果越好。同时,得到的拟合公式能预测N2和CO2任何配比时甲烷的爆炸极限。实验结果能对甲烷实际生产时的惰化处理提供基础数据和依据。     

摆动液压缸圆环螺旋流的流动及内泄漏研究

考虑液压油的黏度随温度与压强的变化, 以连续性方程、N-S方程、能量方程为基础,推导出螺旋摆动液压缸内部圆环螺旋流的速度方程及泄漏量方程. 运用大型通用CFD仿真软件fluent对螺旋摆动液压缸内部的圆环螺旋流流场及泄漏规律进行数值仿真. 对螺旋摆动液压缸内螺旋流动的理论计算与仿真结果进行对比分析, 结果表明理论推导正确, 从而为螺旋摆动缸内泄漏及容积耗损提供理论依据.     

十三陵蓄能电站下库河床粘土层渗透特征及其成因模式研究

为解决十三陵抽水蓄能电站下库库尾渗漏问题, 拟在库尾半壁山附近做一防渗墙。由于河床覆盖层内存在着一厚约20m的粘性土层, 如做一悬挂式防渗墙, 把粘性土层做为防渗墙下界, 可比以下部基岩做为下界节约资金约三分之二以上。本文在以往勘探资料的基础上, 通过钻孔、物探、水文地质特征等方面的资料, 分析论证了粘土层在库盆内的连续性, 然后给出了十三陵盆地粘土层的成因及分布模式。     

透平机械叶尖间隙流场研究的进展

叶尖间隙流动对透平机械性能有很大影响。长期以来,叶尖间隙流动机理一直是透平机械领域研究的一个热点,同时也是一个尚未认识清楚的难点。把叶尖间隙内流动的研究进展分成两个部分:一部分是透平叶栅和透平转子内部叶尖间隙流场的研究进展,另一部分是压气机叶栅和压气机转子内部叶尖间隙流场的研究进展。对目前叶尖间隙研究集中的问题,如泄漏涡系结构,泄漏流动模型,泄漏涡旋涡强度的变化,泄漏涡和激波的相互作用等进行了简要的总结。文中还对透平机械叶尖间隙泄漏流动常用的数值计算方法进行了总结。认为今后应进一步对以下问题进行研究,其中包括研究高速透平机械叶尖泄漏涡旋涡强度变化问题,径流式叶轮机械叶尖间隙泄漏流动过程及泄漏涡发生发展规律问题,泄漏涡与激波相互作用产生阻塞区域的大小问题。      

袋型阻尼密封泄漏流动和转子动力特性的研究进展

袋型阻尼密封可以有效地减弱密封间隙内泄漏流体的周向流动, 从而使转子具有优良的动力特性. 本文简介了袋型阻尼密封的发展历程, 详细综述了袋型阻尼密封的泄漏和转子动力特性的理论分析、实验测量和数值预测的研究进展. 介绍了袋型阻尼密封转子动力特性的系统阻抗法和腔室动态压力响应法两种实验测试技术及其应用. 最后在袋型阻尼密封研究综述的基础上, 展望了袋型阻尼密封的研究重点和发展方向.      

三峡工程对下游及河口环境的影响分析

本文概括了三峡建库后引起下游水沙动力因子的基本变化,论述了三峡水库对下游及河口生态和环境的主要影响,并通过对目前仍难以确定的一些问题的仔细分析,为长江中下游及河口地区的综合开发和环境保护提供准确的科学依据     

滑坡灾害防治工程中施工组织设计对工程投资概算影响的研究

本文通过对具体地质灾害防治工程初步设计阶段的施工组织设计与工程投资概算之间关系分析, 指出施工组织对工程投资概算的影响不小于工程设计和地质勘查资料的影响, 施工组织设计对概算可靠度的提高有很重要的意义。     

THE EFFECT OF BILINEAR BEHAVIOUR ON THE DIRECTION AND MAGNITUDE OF THE PEELING MOMENT IN A BI-MATERIAL BEAM

In this work a bi-material beam exhibiting partly bilinear behaviour under a uniform temperature change is analyzed. The essence of solution is based on the approach of Timoshenko’s mechanics of materials. The main aim of the present analysis is to understand the effect of the bilinear behaviour on the peeling moment. This theoretical mechanics model mentioned here can give us useful insights to improve the resistance against the delamination.     

地质环境与城市发展研究综述

该文概述了城市地质环境与城市发展国内外研究现状,指出了我国城市工程地质工作存在的问题,论证了地质环境与城市发展中主要问题的解决途径,提出了地质环境与城市发展研究与工作的一些建议。论文还介绍了与地质环境与城市发展密切相关的我国工程地质专业设置现状与发展趋势。