页岩气水基钻屑制备低密度支撑剂及性能研究

以页岩气开采中产生的固体废弃物水基钻屑和铝矾土为原料,锰粉为烧结助剂,在一定温度下烧结制备了强度达标的低密度支撑剂。探讨了烧成温度和水基钻屑掺量对支撑剂性能的影响,并利用XRD、SEM对不同水基钻屑掺量的支撑剂进行了微观结构和晶相的分析。结果表明:随烧成温度升高,支撑剂的破碎率先升高后降低,体积密度和视密度与之相反;适量增加水基钻屑的掺量,支撑剂样品的莫来石相衍射峰增强,晶粒尺寸变大,与刚玉相晶粒交织形成网状骨架结构,显著提高了样品强度;当添加20 g水基钻屑、80 g铝矾土和4 g锰粉时,在1350℃下烧结制备的支撑剂性能最佳,在52 MPa闭合压力下破碎率为4.02%,体积密度为1.47 g/cm3,视密度为2.67 g/cm3。     

水基钻屑特性分析及其土地利用关键问题初探

为了合理进行水基钻屑土地利用方案设计,采用X荧光光谱法(XRF)、X衍射光谱法(XRD)、扫描电子显微镜(SEM)等联合测试手段系统分析了水基钻屑的矿物组成、结构体系、理化性质和污染特性,采用改进的层次分析法确定了各指标权重,提出了水基钻屑土地利用面临的关键问题。结果表明:水基钻屑含有大量成土元素和矿物,具有良好的矿物质和养分基础,但其质地砂性强,无微孔结构,结构性差;重金属、苯并(a)芘(Ba P)、可吸附有机卤化物(AOX)等污染物指标满足相关标准,但矿物油质量比超出HJ 350—2007《展览会用地土壤环境质量评价标准限值》0.28倍,高出森林土壤背景值15.43倍;全盐量超出CJ/T 340—2016《绿化种植标准》10.36倍,高出森林土壤背景值16.04倍;矿物组成、结构体系、理化性质及污染特性在土地利用中的权重系数分别为0.055、0.118、0.263、0.564。研究表明,水基钻屑土地利用亟待解决的关键问题是控制污染物累积与扩散、降低盐分、协调增加养分含量、改善结构体系及合理进行工程设计。     

连续管钻塞水平段铁屑运移机理研究

针对水平井段连续管钻磨桥塞时铁屑运移规律尚认识不清,沉积的铁屑堆积在井下工具周围而导致卡钻的问题,在欧拉坐标系下考虑相间滑移速度以及铁屑流参数,建立了三维井眼环空铁屑运移模型,采用Standard κ－ε湍流模型及SIMPLEC算法进行数值计算,研究了环空偏心度、钻塞液排量、铁屑直径、钻塞液粘度和铁屑体积分数对水平段铁屑运移的影响,得到了环空铁屑体积分数和固定铁屑床高度的分布规律。研究表明:增大钻塞液排量、减小铁屑直径、减小环空偏心度、增大钻塞液粘度和减小铁屑体积分数,可提高连续管钻塞水平段铁屑运移效率。水平段铁屑运移机理研究可为连续管钻磨桥塞卡钻问题的解决提供技术支持。     

连续管钻塞水平段铁屑运移机理研究北大核心CSCD

针对水平井段连续管钻磨桥塞时铁屑运移规律尚认识不清,沉积的铁屑堆积在井下工具周围而导致卡钻的问题,在欧拉坐标系下考虑相间滑移速度以及铁屑流参数,建立了三维井眼环空铁屑运移模型,采用Standardκ-ε湍流模型及SIMPLEC算法进行数值计算,研究了环空偏心度、钻塞液排量、铁屑直径、钻塞液粘度和铁屑体积分数对水平段铁屑运移的影响,得到了环空铁屑体积分数和固定铁屑床高度的分布规律。研究表明:增大钻塞液排量、减小铁屑直径、减小环空偏心度、增大钻塞液粘度和减小铁屑体积分数,可提高连续管钻塞水平段铁屑运移效率。水平段铁屑运移机理研究可为连续管钻磨桥塞卡钻问题的解决提供技术支持。     

油田含油污泥掺煤资源化试验研究

为使含油污泥和煤混烧在实际工程中得到应用,实现含油污泥资源化,对含油污泥和煤进行工业分析、元素分析,并对含油污泥的重金属浸出液特性进行分析,同时研究了含油污泥的燃烧特性.结果表明,含油污泥燃烧过程主要分为2个阶段,其中第1阶段为脱水干燥和挥发分析出阶段,在差热分析曲线(DSC曲线)上存在1个吸热峰和1个放热峰,含油污泥减少质量可达75％;第2阶段为挥发分燃烧和固定碳燃烧阶段,在DSC曲线上有1个放热峰,含油污泥的总失重率为92.86％,充分实现了减量化.探讨了掺煤量、粒径和煤种等因素对型煤燃烧性能的影响,发现与含油污泥直接燃烧相比,污泥与大同煤按1∶4质量比混合制得的粒径为15 mm的污泥型小球在马弗炉中燃烧时,起燃时间早,燃烧时间较长,且火焰长度适中稳定,黑烟产生量少,燃烧性能明显改善,同时能够满足在链条炉中燃烧的要求,使含油污泥资源化利用效果更好.     

非均质条件下河流包气带水分运移的原位试验

围绕非均质条件下河流包气带水分运移,选择渭河河漫滩开展原位试验。在渭河原位试验点开挖7 m×1 m×2.8 m的探坑,以一侧剖面为研究面,刨光成垂直平面并对剖面做保护工作,方便观测。在不同层位按不同深度、在不同岩性的层位上打孔,分别安装MP-917时域反射仪与水银压力计,监测含水率及地下水压力势,并采用自制Bauwer渗水仪做持续5 d的有压入渗试验,研究非均质条件下河流包气带水分运移规律及入渗速度与水头高度的关系。结果表明,包气带介质含水率分布与包气带结构有关,受岩性渗透系数制约,其中弱透水层的存在阻滞了水分的运移,包气带很难达到饱和,在弱透水层以上形成上层滞水并以非饱和流形式入渗。入渗速度随水层的厚度增大而增大,且入渗速度与水头高度呈对数关系。     

超临界水中含油污泥与甲醛共氧化研究

在温度为390～450 ℃,压力为25 MPa,反应时间为1～10 min的条件下,在间歇式反应釜中采用超临界水共氧化方法处理含油污泥,考察共氧化添加物种类、时间、甲醛质量浓度和温度对氧化效果的影响.结果表明,添加甲醛对含油污泥的转化具有明显的促进作用,450 ℃反应10 min,含油污泥COD去除率达99.0%.甲醛质量浓度至少要与含油污泥初始COD处于同一数量级时,才具有显著的促进作用.氧化中间产物CO和醋酸产率随甲醛质量浓度提高而增加.反应温度低时甲醛的促进作用明显.随着反应温度的提高,CO产率增加,醋酸产率降低.     

钻爆法施工隧道炮烟运移规律数值模拟研究

为了提高钻爆法施工隧道炮烟排烟效率,改善隧道施工环境,以平顶山隧道某一段爆破施工过程为原型,基于质量守恒定律、Fick定律及Boussineg假设,运用计算流体力学软件FLUENT建立压入式通风条件下组分运输模型,分析风筒口至掌子面的距离及风筒入口风速对隧道内风流流场及炮烟浓度分布规律的影响。结果表明:风筒口至掌子面40 m,入口风速为20 m/s,通风时长为18.5 min时,隧道内风流分布稳定,且炮烟浓度均降至最高允许浓度值以下。将模拟结果与现场实测的炮烟浓度分布情况进行对比分析,数据基本吻合,验证了模拟的有效性。     

活性污泥吸附铀的性能及机理研究

通过静态吸附试验考察了溶液pH值、温度、铀的初始质量浓度及活性污泥投加量等因素对活性污泥吸附处理含铀废水的影响,研究了其吸附过程的热力学、动力学及吸附平衡模式,探讨了活性污泥吸附铀的反应机理.结果表明,活性污泥吸附低浓度铀的最佳条件为: pH值3～4,活性污泥投加量8 g/L,温度10～60 ℃.活性污泥吸附铀的动力学过程可分为3个阶段: 初始阶段(t≤30 min)、过渡阶段(30 min相似文献   

热氨融霜过程多相相变流动液击形成机理研究

热氨融霜多相流动液锤诱发的回气总管频现爆管和穿孔腐蚀事故的预防仍是一项技术挑战。基于进口速度突变和瞬态冷凝与汽化相变直接驱动力,建立了描述多相相变流动液击形成过程的理论模型及其数值模拟算法,研究了回气总管热氨蒸汽与深冷液氨多相分层流动液击的形成机理,研究结果表明:在进口流速突变条件下,瞬态冷凝与汽化相变多相流动诱发的液击压强是无相变多相流动液击压强4倍左右,考虑相变驱动是准确预测多相流动液击的理论前提,多相流动液锤压力显多波型大幅脉动波动变化,且随着氨液剩余填充量增加而增大,而深冷液氨区局部液击压力降至液氨的饱和蒸汽压所诱发的空泡溃灭是导致回气总管频现穿孔腐蚀的直接原因。     

基于钻杆推力法结合钻杆位移预测围岩应力的研究

为准确预测矿井冲击地压的发生规律,基于钻杆推力法结合钻杆位移理论,建立钻杆力学模型,利用新型钻削设备,结合钻削采集测试试验。根据试验数据绘出在不同围压轴压下推力、位移随时间的变化曲线,对应力变化进行预测。根据建立动力学模型及公式推导进而得出预测冲击地压的规律,通过测试钻杆推力估算煤体应力的大小,进而预测冲击地压的危险性。研究结果为煤矿动力灾害预测预报提供一定的理论与实验基础。     

孤岛工作面支承压力影响下顶板破坏机理研究

为了探讨孤岛工作面支承压力影响下顶板破坏机理,通过采用理论分析,建立薄板力学模型,对孤岛工作面顶板弯矩分布规律进行分析,并结合实验室数值模拟手段对工作面顶板支承压力集中系数及顶板围岩塑性区演变规律进行研究。研究结果表明:在支承压力作用下,随着推进距离的增大,顶板支承压力集中系数呈现增大的趋势;工作面顶板煤壁中部弯矩显著大于煤壁两侧弯矩,该结果合理解释了工作面方向上支架工作阻力不相等的规律;顶板断裂的塑性区演变特征存在时空效应及力学特征,顶板四周所形成的横向“O”型破断与横向“X”型破断,共同构成了顶板破断的横“O-X”破断形式。     

HUD状态下飞行员视觉注意资源分配机制研究

为了解决平视显示器（Head Up Display,HUD）飞行中的注意资源分配问题,基于飞行模拟器,设计双作业飞行任务开展相关研究。基于事件相关电位（Event Related Potential,ERP）技术,选取行为绩效和P300成分为评价指标,采用oddball模式,在双作业飞行任务条件下开展实验研究。结果表明:随主任务难度的增加,主、辅任务的作业绩效均显著下降,被试者对HUD上异常信息的正确操作率降低,且反应时间延长;随主任务难度的增加,由辅任务所诱发的P300的波幅显著降低。在实验结果的基础上,最终提出了HUD状态下飞行员视觉注意资源分配机制。     

经济转型期安全生产监管机制研究

安全生产监管机制是否健全对于安全监管工作落实具有非常重要的影响,在当前经济转型发展的特殊背景下,建立科学合理的长效监管机制具有重要现实意义。分析伴随经济转型而来的安全生产快速发展现象,进而涌现出的许多生产安全新问题及其相互关系,对此总结得出安全生产各方面监管机制存在的不足。从安全生产监管机制薄弱环节出发并结合经济转型的发展特点,提出建立宏观调控监管机制体系的发展对策,并重点对该机制下的基层监管运行方式进行相应研究。有关研究内容有助于安全监管长效机制的建立,对提高监管水平具有重要的作用。     

Analysis on relationship between stress and drill cutting weight using numerical modeling - A case study in Jinjiazhuang coal mine

The relationship between stress and drill cutting weight (DCW) is studied with numerical modeling and field testing. Jinjiazhuang coal mine 110403 workface is used as a case study. Stress analysis of the workface is carried out with numerical modeling, with input parameters obtained from laboratory experiments. The stress of workface is examined at one section along the mining direction in terms of the stress distribution. Comparing simulating results of stress and field testing drill cutting weight, the stress and drill cutting weight has good agreement and one formulation is derived in this case.     

氰化物测定机理的研究

研究了酒石酸-硝酸锌法提取易释放氰化物，磷酸-EDTA提取总氰的机理；对异烟酸-吡唑啉酮光度法测定氰化物的条件作了探讨。     

巨厚砾岩下冲击地压发生机理及加固技术研究

针对深部矿井巨厚砾岩下采场冲击地压的易发性和危险性,运用理论分析和室内相似材料模拟试验方法,对华丰煤矿巨厚砾岩下覆岩运动规律及采场冲击地压发生机理进行研究。研究发现:随着工作面的推进,离层自下而上发育,在巨厚砾岩层下部离层空间达到最大。煤层极限平衡区内集中静载荷能量E静和巨厚砾岩破断、垮落释放的集中动载荷能量E动是造成采场冲击地压的根本原因,并且E动诱发冲击地压的强度更高,危险性更大。当E静+E动-Ef min>0时,采场冲击地压启动。在此基础上,提出一种囊袋式离层加固技术,对离层区域进行横向挤压和纵向加固,有效控制巨厚砾岩断裂、垮落,防止冲击地压的发生,减少地表沉陷,实现了煤矿安全绿色开采。     

挡板缓冲下煤与瓦斯突出冲击波传播减能机制研究

为揭示煤与瓦斯突出冲击波在挡板缓冲条件下能量耗散规律,利用流体动力学理论建立突出冲击波在挡板缓冲下的传播特征分析的数学模型,分析突出冲击波沿巷道衰减的影响因素,基于不同的突出压力条件下煤与瓦斯突出物理模拟试验和数值模拟结果,研究沿着直巷道突出冲击波在挡板缓冲下能量的削弱机制和传播规律。研究结果表明：矿井突出冲击波能量的衰减程度主要与突出压力、输运煤粉做功和巷道横截面积有关,突出压力与冲击波传播超压成正相关关系,巷道横截面积是人为削弱冲击波能量最有效的途径;根据不同的突出压力,突出冲击波超压沿巷道主要表现为急剧增大,然后压力逐渐降低;挡板缓冲下反射冲击波与突出入射冲击波叠加的二次加速作用,导致挡板装置断面前后空间局部能量变大,但总体能量是减弱的,降低了突出冲击波的传播距离;通过理论分析、物理试验和数值模拟所得结果基本一致。