הרבה סיוע סופק על ידי מהנדס הכנופיה חן וטאו זאנג. עבודה זו מבחינה כלכלית נתמך על ידי את הגדולות המדינה מחקר פיתוח תוכנית סין (No.2016YFC0600202 גרנט), סין הגיאולוגי של (הרמטכ ל, מס ' גרנט DD20160183). אנו מודים הבודקים אנונימי על הערותיהם בונה את הנייר הזה השתפר מאוד.

1. הכנת הדוגמא
<ol><li>
אפיון מדגם
	<ol>
<li>למדוד את סך קרבון טבעי (TOC) באמצעות מנגנון TOC (ראה טבלה של חומרים) לטמפרטורה של 20 ° C ולחות יחסית של 65% (לפי תקן GB/T 19145-2003).</li>
		<li>לבצע מדידה השתקפות vitrinite במקטעי מלוטשת של פצלות באמצעות מיקרוסקופ photometer (ראה טבלה של חומרים).</li>
	</ol>
</li>
	<li>
ניקוי דגימת וריסוק הערה: כדי למנוע את ההשפעה של גורמים פנימיים וחיצוניים, כמו גם את inhomogeneity של פצלי ככל האפשר, בחר דגימת רוק פצלי גדול של מצעים אופקי המקורי עבור ניסוי זה.<ol>
<li>בחר דגימת רוק פצלי גדולים (בערך 20 ס מ, 15 ס מ רחב, ועוד 2 ס מ) המצעים אופקי המקורי.</li>
		<li>לנקות את הדגימה ואת כלי מוחצת עם סופג כותנה, פינצטה acetaldehyde.</li>
		<li>לרסק את beddingsample פצלי אופקי גדול המקורי לחתיכות קטנות עם פטיש, כך ניתן להניחה לתוך מטחנת חזק הגז שיורית. הפעם מוחצת מתאימים (כ- 3 דקות) ניתן למצוא דרך ניסויים מוקדמים.</li>
		<li>לאחר מכן, ניפוי המדגם לתוך 20-40, 40-60, 60-80, 80-100, 100-120 subsamples על ידי חלקיקים ניפוי הראשון דרך רשת 100-120, אז רשת 80-100, 60-80 רשת, 40-60 רשת, סוף סוף את רשת השינוי 20-40.</li>
		<li>למחוק את כל החלקיקים פצלי לא תואמות. יהיו כמה דוגמאות שהושלכו (כ- 5 גר') מתי הזמן ריסוק הוא 3 דקות.</li>
		<li>תווית כל מדגם כ- 20-40-1, 40-60-1, 60-80-1, 80-100-1, ו- 100-120-1 (זה G1 בתיבה על התוצאות נציג).</li>
		<li>לחזור על הפעולה הנ עם דגימה נוספת (כ-20 ס מ אורך 15 ס מ רחב, ו 2 ס מ; שימוש של פצלי שונים עם הרכב שונה או תוכן עניינים) וליצור ערכת ניסויים. אני חוזר ' ניגוד '. תווית כל מדגם כ- 20-40-2, 40-60-2, 60-80-2, 80-100-2, ו- 100-120-2 (G2 נציג תוצאות).</li>
	</ol>
</li>
</ol>2. שיטות נסיוניות
<ol><li>הגדרת מעבדה
	<ol>
<li>מניחים את המכשירים באזור שקט, ללא רטט של מעבדה נקייה עם הפרעות אלקטרומגנטיות. הטמפרטורה של המעבדה צריכה להיות 10-40 ° C. הערה: הניסוי ייערך בטמפרטורת החדר לתקופות ממושכות של זמן (מספר ימים).</li>
		<li>שימוש זרם חילופין-230 וולט (±10%) 50 הרץ. ודא כל קו אספקת כוח השורש יש זרם גדול מ- 10 A והוא מטופל בבטחה עם חוט הקרקע. אם רשת החשמל הוא עני, ספק כוח נוסף אמור לשמש.</li>
		<li>השתמש בלוני גז בגז טוהר גבוהה (לא פחות מ- 99.999%). לתקן כל הצילינדרים בחוזקה.</li>
		<li>אם הגז מסוכן לניסוי, ודא המעבדה יש מתקני אוורור הפליטה, יחד עם מכשיר אזעקה גז מסוכן. משתמש באופן קבוע בועות סבון כדי לזהות הדלפות של חיבורי צנרת12.</li>
		<li>להמנע מאור שמש ישיר.</li>
	</ol></li>
	<li>להפעיל את המכשיר
	<ol>
<li>כוח על המחשב ולהתחיל התוכנית הראשית.</li>
		<li>פתח את הצילינדר וכוונן אותו על-ידי הפלט המתאים (התאמת הלחץ outgassing 5-6 בר ולחץ גליל גז לבר כ 70).</li>
		<li>הפעל את הכלי. כאשר הבקר צימוד הופעל על, הידית צריכה להישאר במצב כבוי. פתח כוח טורקי וחדר משאבת ואקום שמן.</li>
	</ol></li>
	<li>מדידה ריק
	<ol>
<li>לפרק את הבריכה מדגם, למקם את הדלי הריק מדגם נקי בפנים, ולהתקין את השרוול פורטל מתכת וקבלנות משנה. לבדוק את צימוד מסוג ZP/MP ולהתאים אותו למצב המתאים.</li>
		<li>לשלוט האיזון בבקר צימוד ומעביר אותה למצב כל בתפקידים מסוג ZP/MP1/MP2. לבחון את השינויים בקריאה איזון, ובדקו הקריאה נורמלי ויציב. אם חומר הקריאה שגוי או לא יציב, זה הכרחי כדי לכוונן את הרמות על כל מטר של הראש השטוח, בהתבסס על המצב, או המיקום גבוהות ונמוכות של הבורג תמיכה.</li>
		<li>לטעון את הדגימה, הטמפרטורה בקרה שמן אמבט הז'קט ובריכת כיסוי בידוד חום.</li>
		<li>העבר את כפתור בקר צימוד למצב מסוג ZP.</li>
		<li>להגדיר אותו לתוכנית מדידה ריק בתוכנה.<ol>
<li>לחץ כדי להגדיר את המדידה, שם תואר, בחר גז 2 ונוזלים אחרים ובחר אמבט נוזלים.</li>
			<li>הגדר את הטמפרטורה מדגם 50 ° C, הלחץ המקסימלי 70 בר, הצעד הלחץ ל- 7, לחץ הרמפה כדי בר 2/min, את תרם נוזלים עד 50 מעלות צלזיוס. הערה: עבור הבדיקה ריק, השתמש N2 (מומלץ) או He -הלחץ המתאים (0 - 70 בר). שוקלים הדלי הריק. כאשר הטמפרטורה הוא עקבי עם הטמפרטורה ניסיוני של ספיחה, שלשול תוכנית האתחול, אשר בדרך כלל לוקח 7-8 שעות. בסופו של דבר, האיכות ואת נפח דלי ריק ניתן להשיג באופן ידני כאשר זה נגמר (ראה שלב 2.8.1). התראה: 6 סטים של ברגים-והסתיר הבריכה הדגימה הם פירקו באמצעות ברגים שש-זווית פנימית קבועה ברגים של המכשיר. שים לב כי כאשר הקבוצה האחרונה של ברגים מוסר, הבריכה המדגם צריך שיתקיים להימנע מליפול.</li>
		</ol>
</li>
	</ol></li>
	<li>מכשיר איזון (במקרה הצורך) הערה: תנועה ההפעלה של המכשיר חייב להיות כוח רך, אחיד.<ol>
<li>אל תלחץ חזק את התמיכה איזון (אחרת, זה עלול לערער את האיזון) או להעביר את המיקום של המסגרת. בעת שימוש מפתח ברגים, להיזהר לא להפיל את הצינור חוצה חיישן בקרבת מקום לוהסתיר התפקיד.</li>
		<li>כאשר האיזון הוא אישר, העבר את מסוג ZP למצב כבוי.</li>
		<li>בדוק אם הטבעת O בוהסתיר הבריכה מדגם מותקן. החלף את הטבעת O אם יש נזק חמור או דפורמציה.</li>
		<li>להגדיר את הבריכה מדגם במאונך, כך אוגן עליון ותחתון מחוברים, אשר ישמור על המדינה בסך הכל אנכי.</li>
		<li>לבסוף, התקן 6 קבוצות של ברגים.<ol>
<li>השתמש מפתח ברגים כדי להדק את המנעולים, באמצעות שיטת הצמדה סימטריים על מנת להבטיח כי החיבור של הפנים מקורבות הדוקה, לא מוטה. מידת הצמדה 6 הקבוצות של ברגים צריך להיות עקבי ככל האפשר13.</li>
			<li>נהג כובע ספירלה תחת קבוצות 6 בריחים לשמור מקצה אחד מחוץ והסתיר, כדי למנוע קושי בעת התקנת את הז'קט אמבט שמן אחורי.</li>
		</ol>
</li>
		<li>אם משתמש חימום חשמלי, התקנת בידוד טרקוטה ותקן אותה באמצעות טבעת חישוק ללא חבילת צמר בידוד חיצוני.</li>
		<li>אם באמצעות חימום שמן אמבט, להתקין את הז'קט אמבט שמן מלמטה עד לבריכה לדוגמה, עד העליון ווהסתיר את העליון שטוח. התקן ושלושה ברגים בתחתית כדי לתקן את הז'קט אמבט שמן במקום.</li>
		<li>בדוק אם המיקום מסוג ZP/MP1/MP2 הקריאה לאיזון נורמלי ואז להזיז את הידית בקר צימוד למיקום מסוג ZP.</li>
	</ol></li>
	<li>Preprocessing מדידה
	<ol>
<li>לפרק את הבריכה מדגם ולמקם את הדגימה לתוך החבית הדגימה. לבדוק את צימוד מסוג ZP/MP ולהתאים אותם למצב המתאים.</li>
		<li>לטעון את הדגימה הבריכה ואת כיסוי בידוד חום חשמליים.</li>
		<li>העבר את כפתור בקר צימוד למצב מסוג ZP.</li>
		<li>התוכנית האתחול יפעל באופן אוטומטי. הגדר את תוכנית pretreatment בתוכנה. לחץ על כדי לקבוע תצורה של המדידה, שם כותרת, בחר בחר ואקום, החימום החשמלי, השוכן הטמפרטורה מדגם 150 ° C ו הטמפרטורה צימוד 20 ° C, הגדר את משך הזמן ב דקה 600. שלב זה בדרך כלל לוקח 10 h.</li>
	</ol></li>
	<li>ציפה מדידה
	<ol>
<li>לפרק נדן חימום חשמלי ולהתקין את הטמפרטורה בקרה שמן אמבט הז'קט ואת כיסוי בידוד תרמי, איזה isadhesive.</li>
		<li>הפעלת התוכנית מדידה ציפה בתוכנה, להגדיר את האמבטיה שמן חימום הטמפרטורה ב 50 מעלות צלזיוס, חום במשך כ 4 h 7 נקודות הלחץ יחולקו תחת הלחץ המקסימלי של 70 בר. התוכנית האתחול יפעל באופן אוטומטי. הערה: ציפה המדידה היא זהה לזו של המדידה ריק. התראה: למשוך את מקום האספקה של הכוח חום חשמליים לפני הסרת המפרק חיישן טמפרטורה בתחתית הבריכה הדגימה. לאחר טעינת המדגם, תזכרו לבדוק אם החיישן בטמפרטורה מוכנס.</li>
	</ol></li>
	<li>ספיחה מדידה
	<ol>
<li>הגדר את תוכנית מדידה וספיחה בתוכנה. הפעלת התוכנית וזה יפעל באופן אוטומטי.</li>
		<li>אם יש צורך בתהליך desorption, סידרו את זה בתוכנית המדידה וספיחה, לשמור על הטמפרטורה נוזלים תרם 50 ° C והגדר 19 נקודות הלחץ (למשל0, 10, 20, 40, 60, 80, 100, 150, 200, 250, 200, 150, 100, 80, 60, 40, 20, 10 ובר 0). לאחר מכן התחל את התוכנית, אשר יפעל באופן אוטומטי.</li>
		<li>הגדר את הלחץ באופן ידני, באמצעות משאבה בלחץ, כאשר לחץ הגז לא מצליח להשיג את הערך קבע באופן אוטומטי. התראה: בתום הניסוי, המכשיר באופן אוטומטי פליטה ולשמור על המדינה ואקום במשך תקופה של זמן. התוכנית תסתיים באופן אוטומטי, יהיה סגור כל השסתומים.</li>
	</ol></li>
	<li>חישוב
	<ol>
<li>ניתן לבחור את המערכת כדי לתקן באופן אוטומטי את תוצאות הניסוי באמצעות העקרונות הבאים. הקשר בין משקל הקריאה, מגש הקריאה, דוגמת ציפה, ציפה וספיחה הוא כדלקמן10,11,12,13: זא Δm - mSC - mS + (VSC + VS + VA) X p = זא: המוני של ספיחה גז; Δm: המוני של איזון קריאה; m.SC: המוני של מגש מדגם (מתקבל על ידי מדידה ריק); mS: המוני מדגם (מתקבל על ידי מדידה ציפה); VSC: נפח דגימה מגש (מתקבל על ידי מדידה ריק); VS: נפח דגימה (מתקבל על ידי מדידה ציפה); ויא: נפח של גז ספיחה מדגם (מתקבל על ידי מדידה ספיחה); Ρ(p,T,y): צפיפות שמחושבים משוואת המדינה או לקבוע באמצעות מדידה.</li>
	</ol></li>
	<li>השלמת
	<ol>
<li>צא מהתוכנית וסגור את המחשב. סגור את בלון גז ניסיוני.</li>
		<li>אם רק תקופה קצרה לאחר חוסר פעילות מתרחשת, לא יותר מ 3 ימים, לעצור את הכוח המכשיר, שאינה דרושה כדי לשמר את מצב צריכת החשמל של כל מערכת. אנו ממליצים כי הידית בקר צימוד מועבר למצב כבוי.</li>
		<li>אם הכלי צריך להעצר במשך זמן רב, הכוח של כל מערכת ניתן לבטל. לפני הכוח בקר צימוד כבוי, הידית צריך קודם להעביר למצב כבוי. לאשר אור המנורה כבוי האורות אחרים יוצאים ולאחר מכן סגור את הכוח בקר.</li>
	</ol></li>
</ol>

<ol>
	<li>Strapoc, D., Mastalerz, M., Schimmelmann, A., Drobniak, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geochemical+constraints+on+the+origin+and+volume+of+gas+in+the+New+Albany+Shale+(Devonian-Mississippian),+eastern+Illinois+Basin.">Geochemical constraints on the origin and volume of gas in the New Albany Shale (Devonian-Mississippian), eastern Illinois Basin.</a> AAPG Bulletin. 94, 1713-1740 (2010).</li><li>Loucks, R. G., Ruppel, S. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mississippian+Barnett+Shale:+Lithofacies+and+depositional+setting+of+a+deep-water+shale-gas+succession+in+the+Fort+Worth+Basin,+Texas.">Mississippian Barnett Shale: Lithofacies and depositional setting of a deep-water shale-gas succession in the Fort Worth Basin, Texas.</a> AAPG Bulletin. 91, 579-601 (2007).</li><li>Curtis, J. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fractured+shale-gas+systems.">Fractured shale-gas systems.</a> AAPG Bulletin. 86, 1921-1938 (2002).</li><li>Montgomery, S. L., Jarvie, D. M., Bowker, K. A., Pallastro, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Mississippian+Barnett+Shale,+Fort+Worth+basin,+north-central+Texas:+Gas-shale+play+with+multitrillion+cubic+foot+potential.">Mississippian Barnett Shale, Fort Worth basin, north-central Texas: Gas-shale play with multitrillion cubic foot potential.</a> AAPG Bulletin. 89, 155-175 (2005).</li><li>Jia, C. Z., Zheng, M., Zhang, Y. F. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Unconventional+hydrocarbon+resources+in+China+and+the+prospect+of+explora+exploration+and+development.">Unconventional hydrocarbon resources in China and the prospect of explora exploration and development.</a> Petroleum Exploration and Development. 39 (2), 129-136 (2012).</li><li>Hou, Y. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+pore+structure+on+methane+sorption+potential+of+shales.">Effect of pore structure on methane sorption potential of shales.</a> Petroleum Exploration and Development. 41 (2), 272-281 (2014).</li><li>Chalmers, G. R., Bustin, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+organic+matter+distribution+and+methane+capacity+of+the+lower+cretaceous+strata+of+northeastern+British+Columbia,+Canada.">The organic matter distribution and methane capacity of the lower cretaceous strata of northeastern British Columbia, Canada.</a> International Journal of Coal Geology. 70 (1-3), 223-239 (2007).</li><li>Kang, Y. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+particle+size+on+methane+sorption+capacity+of+shales.">Effect of particle size on methane sorption capacity of shales.</a> Natural Gas Geoscience. 28 (2), 272-279 (2017).</li><li>Wang, R., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+influence+factors+and+characteristics+of+adsorption+isotherm+for+shale+to+methane.">Adsorption influence factors and characteristics of adsorption isotherm for shale to methane.</a> Natural Gas Geoscience. 26 (3), 580-591 (2015).</li><li>Ruppel, T. C. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+of+methane+on+dry+coal+at+elevated+pressure.">Adsorption of methane on dry coal at elevated pressure.</a> Fuel. 53, 152-162 (1974).</li><li>Zhang, G. D., Han, Y. K., He, Z. P., Gao, X. Y., Chen, H. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+sample+particle+size+on+the+adsorption+capacity+of+the+experimental+study+on+the+effect+of+shale+gas.">The sample particle size on the adsorption capacity of the experimental study on the effect of shale gas.</a> Exploration and Development. 6, 110-116 (2016).</li><li>Ross, D. J., Bustin, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Impact+of+mass+balance+calculations+on+adsorption+capacities+in+microporous+shale+gas+reservoirs.">Impact of mass balance calculations on adsorption capacities in microporous shale gas reservoirs.</a> Fuel. 86 (17), 696-706 (2007).</li><li>Gasparik, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=High-pressure+methane+sorption+isotherms+of+black+shales+from+The+Netherlands.">High-pressure methane sorption isotherms of black shales from The Netherlands.</a> Energy &amp; Fuels. 26 (8), 4995-5004 (2012).</li><li>Ji, L. M., Luo, P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effect+of+sample+size+on+volumetric+determination+of+methane+adsorption+in+clay+minerals.">Effect of sample size on volumetric determination of methane adsorption in clay minerals.</a> Natural Gas Geoscience. 23 (3), 535-549 (2012).</li><li>Wang, S., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+methane+sorption+capacity+of+Paleozoic+shales+from+the+Sichuan+Basin,+China.">The methane sorption capacity of Paleozoic shales from the Sichuan Basin, China.</a> Marine and Petroleum Geology. 44 (3), 112-119 (2013).</li><li>Zhang, X. D., Sang, S. X., Qin, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isotherm+adsorption+of+coal+samples+with+different+grain+size.">Isotherm adsorption of coal samples with different grain size.</a> Journal of China University of Mining and Technology. 34, 427-432 (2005).</li><li>Wang, Z. X., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+discussion+on+the+structural+deformation+and+oil/gas+traps+on+the+western+side+of+the+Xuefeng+Mountain.">A discussion on the structural deformation and oil/gas traps on the western side of the Xuefeng Mountain.</a> Geological Bulletin of China. 31 (11), 1812-1825 (2012).</li><li>Xu, Z. Y., Liang, X., Wang, X. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Controlling+factors+for+shale+gas+sweet+spots+distribution+in+the+Upper+Yangtze+region:+a+case+study+of+the+Upper+Ordovician+Wufeng+Fm-Lower+Silurian+Longmaxi+Fm,+Sichuan+Basin.">Controlling factors for shale gas sweet spots distribution in the Upper Yangtze region: a case study of the Upper Ordovician Wufeng Fm-Lower Silurian Longmaxi Fm, Sichuan Basin.</a> Natural Gas Industry. 36 (9), 35-43 (2016).</li><li>Chalmers, G. L., Bustin, R. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Lower+cretaceous+gas+shales+in+northeastern+British+Columbia,+Part+I:+geological+controls+on+methane+sorption+capacity.">Lower cretaceous gas shales in northeastern British Columbia, Part I: geological controls on methane sorption capacity.</a> Bulletin of Canadian Petroleum Geology. 56 (1), 1-21 (2008).</li><li>Tan, J. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Shale+gas+potential+of+the+major+marine+shale+formations+in+the+Upper+Yangtze+Platform,+South+China,+Part+II:+methane+sorption+capacity.">Shale gas potential of the major marine shale formations in the Upper Yangtze Platform, South China, Part II: methane sorption capacity.</a> Fuel. 129 (4), 204-218 (2014).</li><li>Zhao, Y. J., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Study+of+impact+factors+on+shale+gas+adsorption+and+desorption.">Study of impact factors on shale gas adsorption and desorption.</a> Natural Gas Geoscience. 25 (6), 940-946 (2014).</li><li>Xue, H. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+capability+and+aperture+distribution+characteristics+of+shales:+taking+the+Longmaxi+Formation+shale+of+Sichuan+Basin+as+an+example.">Adsorption capability and aperture distribution characteristics of shales: taking the Longmaxi Formation shale of Sichuan Basin as an example.</a> Acta Petrolei Sinca. 34 (5), 826-832 (2013).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=U.S.+Shale+Gas:+An+Unconventional+Resource.+Unconventional+Challenges.">U.S. Shale Gas: An Unconventional Resource. Unconventional Challenges.</a> Halliburton Energy Services. , (2008).</li><li>Zhang, L. H., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Adsorption+capacity+and+controlling+factors+of+the+Lower+Silurian+Longmaxi+Shale+Play+in+southern+Sichuan+Basin.">Adsorption capacity and controlling factors of the Lower Silurian Longmaxi Shale Play in southern Sichuan Basin.</a> Natural Gas Industry. 34 (12), 63-69 (2014).</li><li>Gasparik, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geological+controls+on+the+methane+storage+capacity+in+organic-rich+shales.">Geological controls on the methane storage capacity in organic-rich shales.</a> International Journal of Coal Geology. 123 (2), 34-51 (2014).</li><li>. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Technically+Recoverable+Shale+Oil+and+Shale+Gas+Resources:+An+Assessment+of+137+Shale+Formations+in+41+Countries+Outside+the+United+States.">Technically Recoverable Shale Oil and Shale Gas Resources: An Assessment of 137 Shale Formations in 41 Countries Outside the United States.</a> U.S. Energy Information Administration. , (2013).</li><li>Gao, H. Q., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Isotherm+adsorption+characteristic+of+marine+and+continental+shale+and+its+controlling+factors.">Isotherm adsorption characteristic of marine and continental shale and its controlling factors.</a> Natural Gas Geoscience. 24 (6), 1290-1297 (2013).</li><li>Josh, M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laboratory+characterization+of+shale+properties.">Laboratory characterization of shale properties.</a> Journal of Petroleum Science and Engineering. 88-89 (2), 107-124 (2012).</li><li>Li, W. G., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+new+model+for+shale+adsorption+gas+amount+under+a+certain+geological+condition+of+temperature+and+pressure.">A new model for shale adsorption gas amount under a certain geological condition of temperature and pressure.</a> Natural Gas Geoscience. 23 (4), 791-796 (2012).</li><li>Robens, E., Keller, J. U., Massen, C. H., Staudt, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Sources+of+error+in+sorption+and+density+measurements.">Sources of error in sorption and density measurements.</a> Journal of Thermal Analysis and Calorimetry. 55, 383-387 (1999).</li><li>Keller, J. U., Stuart, R. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Gas Adsorption Equilibria: Experimental Methods and Adsorptive Isotherms. , (2005).</li><li>Ji, W. M., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Geological+controls+and+estimation+algorithms+of+lacustrine+shale+gas+adsorption+capacity:+A+case+study+of+the+Triassic+strata+in+the+southeastern+Ordos+Basin,+China.">Geological controls and estimation algorithms of lacustrine shale gas adsorption capacity: A case study of the Triassic strata in the southeastern Ordos Basin, China.</a> International Journal of Coal Geology. 134-135 (1), 61-73 (2014).</li><li>Liang, M. L., et al. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Evolution+of+pore+structure+in+gas+shale+related+to+structural+deformation.">Evolution of pore structure in gas shale related to structural deformation.</a> Fuel. 197, 310-319 (2017).</li></ol>

המחברים אין לחשוף.

החומרים ששימשו בניסוי זה מוצגים בטבלה של חומרים. לפני הבריכה מדגם מוסר, זה יש לאשר כי טמפרטורה, לחץ בתוך הבריכה מדגם הם-לחץ וטמפרטורה רגילים; אחרת, יש סכנה של פציעה. אם הטמפרטורה גבוהה מדי, המתן הטמפרטורה טיפה ואז להסיר מדגם בריכה. אם הלחץ הוא גבוה מדי או נמוך מדי, באופן ידני להגדיר ל...

פצלי הוא סלע חימר עם סדין דק שמיכות, מבנה, אשר משמש גם סלע מקור פצלי גז וגם מאגר. פצלי יש חיזקו חזק המורכב של מיקרון-בקנה מידה ננו נקבוביות, graptolite מאובנים בדרך כלל מזוהה1,2,3.
פצלי גז הוא מנוצל באופן מסחרי בצלוחית יאנגצה, בדרום סין. כמו מערכת הדלק לא שגרתית המגישה סלע המקור והן מאגר עבור גז מתאן, פצלי גז נגזרת של החומר האורגני בתוך פצלות באמצעות תהליכים אימונופרוביוטיים ו/או תרמוגנית4,5. חנויות מאגרי הגז הטבעי נמצא באחת בשלוש צורות: חינם בתוך הנקבוביות ושברים, הספוחה הגז על פני השטח של חומר אורגני או מינרלים אורגניים, והגז התפרקה גז ב6,של ביטומן ומים -7. מחקרים קודמים מצביעים כי גז הספוחה חשבונות עבור 20-85% של הגז הכולל פצלי תצורות6. לפיכך, מחקר על יכולת ספיחה של פצלי, גורמי השליטה משמעותי חקר ופיתוח של משאב פצלי גז.
יכולת ספיחה מתאן של פצלי נרחב הוכר משתנה באופן משמעותי עם טמפרטורה, לחץ, לחות, בגרות, בהרכב המינרלים, חומר אורגני, סגולי1,4,5 6, ,7; מחקרים קודמים אישרו מתאם גדולה וברורה בין גורמים חיצוניים כמו טמפרטורה, לחץ, חום ולחות מתאן ספיחה.
עם זאת, מחקרים על הקשר בין גורמים פנימי כמו גודל החלקיקים, מתאן ספיחה שנויים במחלוקת. קאנג ג'י להציע כי קיבולת ספיחה מתאן של פצלי אותם דוגמאות גדל עם ירידה של חלקיקים בגודל8,14, בעוד Rupple, ג'אנג מאמינים הרלוונטיות בין גודל החלקיקים ספיחה הינה מוגבלת מבוסס על10,119,עקומות ספיחה איזותרמי. בנוסף, ללא תקנים עבור פרוטוקול הערכה פצלי גז ספיחה, מעבדות בסין החל בדרך כלל הפרוטוקולים הערכה ספיחה פחם להערכת פצלי גז ספיחה. כדי להבהיר את הקשר בין גודל החלקיקים ספיחה, כמו גם לחקור את אזור חיפושי פוטנציאליים, אנו להשיג דגימות פצלי ההפקדות פצלי ימיים עבים יצאתם Wuling בצלחת יאנגצה העליון. מנתח וספיחה gravimetric הוחל לנהל את איזותרמי. אני לא יודע ספיחה להשיג את הקשר בין גודל החלקיקים ספיחה.
השיטות נפחי ו- gravimetric הן השיטות העיקריות שנועדה לבדוק את ספיחה איזותרמי של פצלי. אחסון הוא הפרמטר מפתח השיטה נפחי, אשר מושפע בקלות טמפרטורה ולחץ12,13,14. בגלל חוסר הוודאות בניתוח שגיאה, התפשטות המצטבר במדידות ישירה באמצעות השיטה הנפחי לחישוב כמויות ספיחה מוביל טעות גדולה בתוצאות המדידה, הגורמת איזותרמה ספיחה חריגה של14 ,15. לעומת השיטה נפחי, שיטת gravimetric דורש פחות פרמטרים ותוצאות שגיאות קטנות יותר: כי המסה כולו, משקל ומסה של השיטה gravimetric אינם מושפעים הטמפרטורה ולחץ12. היא נחשבת שיטה מדעית יותר מדויק למדידת כמות theadsorption של ספיחה כיום.
מנתח וספיחה gravimetric משמש בניסוי זה, אשר יש לכל היותר בדיקות הלחץ של 70 MPa (700 בר), בטמפרטורה של 150 מעלות צלזיוס. טמפרטורה, הלחץ הנוצר על ידי מכשירים ישנים יותר נמוכים מדי toaccurately לדמות של טמפרטורה ולחץ של היווצרות עמוק מתחת לאדמה. המפתח באמצעות מנגנון ניתוח וספיחה מגיע האיזון ההשעיה מגנטי עבור מדויק במשקל דגימת החומר, עם דיוק של 10 µg. המנגנון מאמצת את מצב חימום במחזור שמן אמבט, טווח הטמפרטורות שבו יכול להיות נשלט במשך זמן רב בתוך 0.2 ° C. הדיוק של מכשירים ישנים הוא נמוך, ובכך השגיאה יהיה גדול מזה שהושג עם מכשירים חדשים. הפעולות ניסיוני מבוצעים עם התוכנה שסופקו על-ידי המנגנון. מערכת ההפעלה יעודכנו באופן קבוע כדי להבטיח שהניתוח קרוב תנאי המחתרת בפועל12.
איזון ההשעיה מגנטי (MSB) משמש בשיטה gravimetric כדי לבדוק את ספיחה איזותרמי מתאן של פצלי ללא מגע ישיר בין הדגימה את הציוד, בטמפרטורה רגילה ובלחץ. המדגם מונחת בבריכה מדידה, שבו ניתן להעביר את המשקל של המדגם האיזון דרך השעיה ללא מגע צימוד מנגנון12,13. תחת האיזון, יש מגנט על תנאי, נשלט על ידי הקונטרולרים שתוכנן במיוחד המאפשר התליה חינם של המגנט הקבוע להלן. המגנט הקבוע מחבר את חיישן מיקום, הדגימה עם המסגרת צימוד. הפונקציה של המסגרת צימוד היא זוג או הזיווג שבין המכולה מדגם מגנט קבוע התליה מוט14,15,16.
הדגימות נמדד שלנו הם שחור אורגני עשיר שיילס שהופקדו facies ימית של היווצרות מקסי ארוכות, Silurian נמוך ב- Daozhen, בפרובינצית. לתחום המחקר נמצא סאג Wuling, הלוח העליון יאנגצה, שגובל אגן סיצ'ואן צפון-מערב, אזור ההר Xuefeng טקטוניים מערב17. סאג Wuling אזור מעבר בין אגן סיצ'ואן אזור טקטוניים Xuefeng הרים, שזכה ים רדוד-עמוק מדף פיקדונות, והעברת מבניים, ימית פצלי שחור נרחב פיתחה את סילור מוקדם; סאג היה אז בחריפות נקודות המגע המוצגים על-ידי אירועים טקטוניים כמו הודו-סין תנועה, תנועה Yanshan והתנועה ההימליה, שבו נוצר קפלי multistage, תקלות, unconformities18. ימית פצלות שחור בסאג Wuling משמעותית הושפעה התנאים גיאולוגי מורכב, שבו נוצר עתודות פצלי הגז. כמו אזור העברה מבניים, סאג הוא הנקודה המתוקה לחקר פצלי גז, אשר מאופיין על ידי עיוות חלש יותר, טוב יותר פצלי גז דור שימור, וכל התנאים ההתאמה שבר טבעי יותר של מלכודות19.
וספיחה בלחץ גבוה המדידות נערכות בהתבסס על הליך סטנדרטית עם ההדרכה של פרוטוקול המנגנון ספיחה איזותרמי, אשר היה באופן מקיף הרחיב על פרסומים מספר10,11 , 12 , 13 , 14 , 15 , 16. הניסויים ספיחה איזותרמי הושלמו ב מעבדה מפתח של פצלי שמן, גז החקירה, הערכה של האקדמיה הסינית של מדעי. מדידה gravimetric מתבצעת עם איזון ההשעיה מגנטי (MSB) מבוצעת בארבעה שלבים: מדידה ריק, preprocessing, מדידה ציפה, ומדידה של ספיחה, desorption (איור 1, איור 2).

<table><tbody><tr><td>XRF D8 DISCOVER X-Ray diffractometer</td><td>Brook,Germany</td><td>204458</td><td>For mineralogy X-ray diffraction</td></tr><tr><td>EBSD three element integration system with spectrum&amp;nbsp;</td><td>EDAX,USA</td><td>Trident XM4</td><td>For nanoscale imaging (SEM)</td></tr><tr><td>Mercury injection capillary pressure (MICP)</td><td>USA micromeritics Instrument company</td><td>AutoPore IV 9520</td><td>For the immersion method to measure macropores(Porosity)</td></tr><tr><td>Nitrogen gas adsorption at low temperature</td><td>USA micromeritics Instrument company</td><td>ASAP2460/2020</td><td>For the low pressure nitrogen gas adsorption to measure mesopores and micropores(BET)</td></tr><tr><td>Finnigan MAT-252 mass spectrometer</td><td>ThermoFinnigan,USA</td><td>TRQ/Y2008-004</td><td>For C isotope</td></tr><tr><td>LECO CS-230 analyzer&amp;nbsp;</td><td>Research Institute of Petroleum Exploration and Development</td><td>617-100-800</td><td>TOC apparatus</td></tr><tr><td>3Y-Leica MPV-SP photometer microphotometric system&amp;nbsp;</td><td>Leica,Germany</td><td>M090063016</td><td>Ro apparatus</td></tr><tr><td>Magnetic Suspension Balance Isothermal adsorption analyzer</td><td>Rubotherm,Germany</td><td>2015-1974CHN</td><td>For methane adsorption tests</td></tr><tr><td>Sieve(20/40/60/80/100/120mesh)</td><td>Sinopharm Chemical Reagent Beijing Co.Ltd</td><td>200*50GB6003.102012</td><td>Used to screen samples</td></tr><tr><td>Absorbent cotton, hammer, tweezers and acetaldehyde</td><td>Sinopharm Chemical Reagent Beijing Co.Ltd</td><td>standard</td><td>Used to clean materials</td></tr><tr><td>Residual gas tight grinder</td><td>Nantong Huaxing Petroleum Instrument Co., Ltd</td><td>TY2013000237</td><td>Sample smasher</td></tr></tbody></table>

experimental study of the relationship between particle size and methane sorption capacity in shale

כמות הספוחה פצלי גז הוא פרמטר מפתח בשימוש משאב פצלי גז והערכת בחירה באזור היעד, וזה גם תקן חשוב להערכת ערך כריית פצלי גז. כיום, מחקרים על הקשר בין חלקיקים בגודל של מתאן ספיחה שנויים במחלוקת. במחקר זה, משמש מנגנון ספיחה איזותרמי, במנתח וספיחה gravimetric, לבדוק את קיבולת ספיחה של גודל החלקיקים שונים פצלי כדי לקבוע את היחס בין גודל החלקיקים לבין יכולת ספיחה של פצלי. שיטת Thegravimetric דורש פחות פרמטרים, מפיקה תוצאות טובות יותר מבחינת דיוק ועקביות מאשר שיטות כמו השיטה הנפחי. מדידות gravimetric מתבצעים בארבעה שלבים: מדידה ריק preprocessing, מדידה ציפה, מדידות ספיחה, desorption. מדידה gravimetric נחשב כיום להיות שיטה יותר מדעי ומדויק של מדידת כמות ספיחה; עם זאת, זה זמן רב ודורש טכניקה מדידה קפדנית. איזון ההשעיה מגנטי (MSB) היא המפתח כדי לאמת את דיוק ועקביות של שיטה זו. התוצאות שלנו להראות כי קיבולת ספיחה, גודל החלקיקים נמצאים בקורלציה, אך לא מתאם ליניארי, את adsorptions של חלקיקים sieved לתוך רשתות 40-60, 60-80 נוטים להיות גדולים יותר. אנו מציעים כי מרבית ספיחה התואמים גודל החלקיקים הוא כ 250 מיקרומטר (60 mesh), שבירה פצלי גז.

<img alt="Figure 1" class="xfigimg" src="/files/ftp_upload/57705/57705fig1.jpg"> איור 1 : הגדרת ניסיוני עבור גז gravimetric ספיחה-טמפרטורה גבוהה ולחץ. איור זה מציג את הסידור לניסוי ספיחה איזותרמי: () השמן אמבט חימום התקן על האמבטיה נוזלים; (b) חימום חשמלי מכשיר לחימום חשמ...

Watch this Scientific Journal Video about Experimental Study of the Relationship Between Particle Size and Methane Sorption Capacity in Shale at JoVE.com

Experimental Study of the Relationship Between Particle Size and Methane Sorption Capacity in Shale

ניסויי חקר הקשר בין גודל החלקיקים מתאן וספיחה מתוקף פצלי

אנו משתמשים מכשירים ספיחה איזותרמי, במנתח וספיחה gravimetric, כדי לבחון את יכולת ספיחה של גודל החלקיקים שונים של פצלי, כדי לברר את הקשר בין גודל החלקיקים לבין יכולת ספיחה של פצלי.

The amount of adsorbed shale gas is a key parameter used in shale gas resource evaluation and target area selection, and it is also an important standard ...

experimental-study-relationship-between-particle-size-methane

Research

JoVE Journal

Environment

7.5K Views.  Chinese Academy of Geological Sciences. אנו משתמשים מכשירים ספיחה איזותרמי, במנתח וספיחה gravimetric, כדי לבחון את יכולת ספיחה של גודל החלקיקים שונים של פצלי, כדי לברר את הקשר בין גודל החלקיקים לבין יכולת ספיחה של פצלי.

Video: Experimental Study of the Relationship Between Particle Size and Methane Sorption Capacity in Shale

Protocol for Measuring the Thermal Properties of a Supercooled Synthetic Sand-water-gas-methane Hydrate Sample

Methane hydrates (MHs) are present in large amounts in the ocean floor and permafrost regions. Methane and hydrogen hydrates are being studied as future energy resources and energy storage media. To develop a method for gas production from natural MH-bearing sediments and hydrate-based technologies, it is imperative to understand the thermal properties of gas hydrates.
The thermal properties' measurements of samples comprising sand, water, methane, and MH are difficult because the melting heat of MH may affect the measurements. To solve this problem, we performed thermal properties' measurements at supercooled conditions during MH formation. The measurement protocol, calculation method of the saturation change, and tips for thermal constants' analysis of the sample using transient plane source techniques are described here.
The effect of the formation heat of MH on measurement is very small because the gas hydrate formation rate is very slow. This measurement method can be applied to the thermal properties of the gas hydrate-water-guest gas system, which contains hydrogen, CO2, and ozone hydrates, because the characteristic low formation rate of gas hydrate is not unique to MH. The key point of this method is the low rate of phase transition of the target material. Hence, this method may be applied to other materials having low phase-transition rates.

We present a protocol for measuring the thermal properties of synthetic hydrate-bearing sediment samples comprising sand, water, methane, and methane hydrate.

פרוטוקול למדידת התכונות התרמיות של מדגם סודה בקירור סינתטי חול-מים-גז מתאן

Methane hydrates (MHs) are present in large amounts in the ocean floor and permafrost regions. Methane and hydrogen hydrates are being studied as future ...

Preparation of Authigenic Pyrite from Methane-bearing Sediments for In Situ Sulfur Isotope Analysis Using SIMS

Different sulfur isotope compositions of authigenic pyrite typically result from the sulfate-driven anaerobic oxidation of methane (SO4-AOM) and organiclastic sulfate reduction (OSR) in marine sediments. However, unravelling the complex pyritization sequence is a challenge because of the coexistence of different sequentially formed pyrite phases. This manuscript describes a sample preparation procedure that enables the use of secondary ion mass spectroscopy (SIMS) to obtain in situ &#948;34S values of various pyrite generations. This allows researchers to constrain how SO4-AOM affects pyritization in methane-bearing sediments. SIMS analysis revealed an extreme range in &#948;34S values, spanning from -41.6 to +114.8&#8240;, which is much wider than the range of &#948;34S values obtained by the traditional bulk sulfur isotope analysis of the same samples. Pyrite in the shallow sediment mainly consists of 34S-depleted framboids, suggesting early diagenetic formation by OSR. Deeper in the sediment, more pyrite occurs as overgrowths and euhedral crystals, which display much higher SIMS &#948;34S values than the framboids. Such 34S-enriched pyrite is related to enhanced SO4-AOM at the sulfate-methane transition zone, postdating OSR. High-resolution in situ SIMS sulfur isotope analyses allow for the reconstruction of the pyritization processes, which cannot be resolved by bulk sulfur isotope analysis.

Preparation of Authigenic Pyrite from Methane-bearing Sediments for In Situ Sulfur Isotope Analysis Using SIMS

Analyses of the sulfur isotopic composition (&#948;34S) of pyrite from methane-bearing sediments have typically focused on bulk samples. Here, we applied secondary ion mass spectroscopy to analyze the &#948;34S values of various pyrite generations to understand the diagenetic history of pyritization.

הכנה של פיריט Authigenic ממשקעים מתאן מניבי בחיי עיר גופרית איזוטופ ניתוח באמצעות סימס

Different sulfur isotope compositions of authigenic pyrite typically result from the sulfate-driven anaerobic oxidation of methane (SO4-AOM) and ...

Lab-Scale Model to Evaluate Odor and Gas Concentrations Emitted by Deep Bedded Pack Manure

A lab-scaled simulated bedded pack model was developed to study air quality and nutrient composition of deep-bedded packs used in cattle mono-slope facilities. This protocol has been used to effectively evaluate many different bedding materials, environmental variables (temperature, humidity), and potential mitigation treatments that can improve air quality in commercial deep-bedded mono-slope facilities. The model is dynamic and allows researchers to easily collect many chemical and physical measurements from the bedded pack. Weekly measurements, collected over the course of six to seven weeks, allows sufficient time to see changes in air quality measurements over time as the bedded pack matures. The data collected from the simulated bedded packs is within the range of concentrations previously measured in commercial deep-bedded mono-slope facilities. Past studies have demonstrated that 8 - 10 experimental units per treatment are sufficient to detect statistical differences among the simulated bedded packs. The bedded packs are easy to maintain, requiring less than 10 minutes of labor per bedded packs per week to add urine, feces, and bedding. Sample collection using the gas sampling system requires 20 - 30 minutes per bedded pack, depending on the measurements that are being collected. The use of lab-scaled bedded packs allows the researcher to control variables such as temperature, humidity, and bedding source that are difficult or impossible to control in a research or commercial facility. While not a perfect simulation of &#34;real-world&#34; conditions, the simulated bedded packs serve as a good model for researchers to use to examine treatment differences among bedded packs. Several lab-scale studies can be conducted to eliminate possible treatments before trying them in a research or commercial-sized facility.

A protocol has been developed to measure gases, odors, and nutrient composition in lab-scaled bedded manure packs, which can be used to study ways to improve air quality in commercial cattle facilities using deep-bedded manure packs.

המעבדה-מודל להערכת ריח וריכוזי גזים הנפלטת עמוק עם מיטות Pack זבל

A lab-scaled simulated bedded pack model was developed to study air quality and nutrient composition of deep-bedded packs used in cattle mono-slope ...

Design and Use of a Full Flow Sampling System (FFS) for the Quantification of Methane Emissions

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas industry faces continued scrutiny for methane emissions from across the supply chain, due to methane&#39;s relatively high global warming potential (25-84x that of carbon dioxide, according to the Energy Information Administration). Currently, a variety of techniques of varied uncertainties exists to measure or estimate methane emissions from components or facilities. Currently, only one commercial system is available for quantification of component level emissions and recent reports have highlighted its weaknesses.
In order to improve accuracy and increase measurement flexibility, we have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases based on transportation emissions measurement principles. The FFS is a modular system that consists of an explosive-proof blower(s), mass airflow sensor(s) (MAF), thermocouple, sample probe, constant volume sampling pump, laser based greenhouse gas sensor, data acquisition device, and analysis software. Dependent upon the blower and hose configuration employed, the current FFS is able to achieve a flow rate ranging from 40 to 1,500 standard cubic feet per minute (SCFM). Utilization of laser-based sensors mitigates interference from higher hydrocarbons (C2+). Co-measurement of water vapor allows for humidity correction. The system is portable, with multiple configurations for a variety of applications ranging from being carried by a person to being mounted in a hand drawn cart, on-road vehicle bed, or from the bed of utility terrain vehicles (UTVs). The FFS is able to quantify methane emission rates with a relative uncertainty of &#177; 4.4%. The FFS has proven, real world operation for the quantification of methane emissions occurring in conventional and remote facilities.

Design and Use of a Full Flow Sampling System FFS for the Quantification of Methane Emissions

We have designed, developed, and implemented a novel full flow sampling system (FFS) for quantification of methane emissions and greenhouse gases from across the natural gas supply chain.

עיצוב ושימוש מערכת דגימה זרימה מלאה (FFS) עבור כימות פליטות מתאן

The use of natural gas continues to grow with increased discovery and production of unconventional shale resources. At the same time, the natural gas ...

Engineering

A Uniaxial Compression Experiment with CO2-Bearing Coal Using a Visualized and Constant-Volume Gas-Solid Coupling Test System

Injecting carbon dioxide (CO2) into a deep coal seam is of great significance for reducing the concentration of greenhouse gases in the atmosphere and increasing the recovery of coalbed methane. A visualized and constant-volume gas-solid coupling system is introduced here to investigate the influence of CO2 sorption on the physical and mechanical properties of coal. Being able to keep a constant volume and monitor the sample using a camera, this system offers the potential to improve instrument accuracy and analyze fracture evolution with a fractal geometry method. This paper provides all steps to perform a uniaxial compression experiment with a briquette sample in different CO2 pressures with the gas-solid coupling test system. A briquette, cold-pressed by raw coal and sodium humate cement, is loaded in high-pressure CO2, and its surface is monitored in real-time using a camera. However, the similarity between the briquette and the raw coal still needs improvement, and a flammable gas such as methane (CH4) cannot be injected for the test. The results show that CO2 sorption leads to peak strength and elastic modulus reduction of the briquette, and the fracture evolution of the briquette in a failure state indicates fractal characteristics. The strength, elastic modulus, and fractal dimension are all correlated with CO2 pressure but not with a linear correlation. The visualized and constant-volume gas-solid coupling test system can serve as a platform for experimental research about rock mechanics considering the multifield coupling effect.

A Uniaxial Compression Experiment with CO2-Bearing Coal Using a Visualized and Constant-Volume Gas-Solid Coupling Test System

This protocol demonstrates how to prepare a briquette sample and conduct a uniaxial compression experiment with a briquette in different CO2 pressures using a visualized and constant-volume gas-solid coupling test system. It also aims to investigate changes in terms of coal&#8217;s physical and mechanical properties induced by CO2 adsorption.

הניסוי דחיסה Uniaxial עם שיתוף2-הנושאת פחם באמצעות דמיינו ובאופן קבוע נפח גז-מוצק צימוד מערכת בדיקה

Injecting carbon dioxide (CO2) into a deep coal seam is of great significance for reducing the concentration of greenhouse gases in the atmosphere and ...

Methane Hydrate Crystallization on Sessile Water Droplets

This paper describes a method to form methane hydrate shells on water droplets. In addition, it provides blueprints for a pressure cell rated to 10 MPa working pressure, containing a stage for sessile droplets, a sapphire window for visualization, and temperature and pressure transducers. A pressure pump connected to a methane gas cylinder is used to pressurize the cell to 5 MPa. The cooling system is a 10 gallon (37.85 L) tank containing a 50% ethanol solution cooled via ethylene glycol through copper coils. This setup enables the observation of the temperature change associated with hydrate formation and dissociation during cooling and depressurization, respectively, as well as visualization and photography of the morphologic changes of the droplet. With this method, rapid hydrate shell formation was observed at ~-6 &#176;C to -9 &#176;C. During depressurization, a 0.2 &#176;C to 0.5 &#176;C temperature drop was observed at the pressure/temperature (P/T) stability curve due to exothermic hydrate dissociation, confirmed by visual observation of melting at the start of the temperature drop. The "memory effect" was observed after repressurizing to 5 MPa from 2 MPa. This experimental design allows the monitoring of pressure, temperature, and morphology of the droplet over time, making this a suitable method for testing various additives and substrates on hydrate morphology.

We describe a method to form gas hydrate on sessile water droplets to study the effects of various inhibitors, promoters, and substrates on the hydrate crystal morphology.

מתאן הידרציה התגבשות על טיפות מים יסילי

This paper describes a method to form methane hydrate shells on water droplets. In addition, it provides blueprints for a pressure cell rated to 10 MPa ...

Surface Properties of Synthesized Nanoporous Carbon and Silica Matrices

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) with a 4.6 nm pore size, and ordered silica porous matrix, SBA-15, with a 5.3 nm pore size. This work describes the surface properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the differently ordered porous materials with similar pore sizes. For this purpose, OMC and SBA-15 with highly ordered nanoporous structures are synthesized via impregnation of the silica matrix by applying a carbon precursor and by the sol-gel method, respectively. The porous structure of investigated systems is characterized by an N2 adsorption-desorption analysis at 77 K. To determine the electrochemical character of the surface of synthesized materials, potentiometric titration measurements are conducted; the obtained results for OMC shows a significant pHpzc shift toward the higher values of pH, relative to SBA-15. This suggests that investigated OMC has surface properties related to oxygen-based functional groups. To describe the surface properties of the materials, the contact angles of liquids penetrating the studied porous beds are also determined. The capillary rise method has confirmed the increased wettability of the silica walls relative to the carbon walls and an influence of the pore roughness on the fluid/wall interactions, which is much more pronounced for silica than for carbon mesopores. We have also studied the melting behavior of D2O confined in OMC and SBA-15 by applying the dielectric method. The results show that the depression of the melting temperature of D2O in the pores of OMC is about 15 K higher relative to the depression of the melting temperature in SBA-15 pores with a comparable 5 nm size. This is caused by the influence of adsorbate/adsorbent interactions of the studied matrices.

Here we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon (with a 4.6 nm pore size) and SBA-15 (with a 5.3 nm pore size). The work describes the surface and textural properties of nanoporous molecular sieves, their wettability, and the melting behavior of D2O confined in the materials.

מאפייני משטח של פחמן Nanoporous מסונתז סיליקה מטריצות

In this work, we report the synthesis and characterization of ordered nanoporous carbon material (also called ordered mesoporous carbon material [OMC]) ...

Chemistry

Quantitative Analysis by Thermogravimetry-Mass Spectrum Analysis for Reactions with Evolved Gases

During energy conversion, material production, and metallurgy processes, reactions often have the features of unsteadiness, multistep, and multi-intermediates. Thermogravimetry-mass spectrum (TG-MS) is seen as a powerful tool to study reaction features. However, reaction details and reaction mechanics have not been effectively obtained directly from the ion current of TG-MS. Here, we provide a method of an equivalent characteristic spectrum analysis (ECSA) for analyzing the mass spectrum and giving the mass flow rate of reaction gases as precise as possible. The ECSA can effectively separate overlapping ion peaks and then eliminate the mass discrimination and temperature-dependent effect. Two example experiments are presented: (1) the decomposition of CaCO3 with evolved gas of CO2 and the decomposition of hydromagnesite with evolved gas of CO2 and H2O, to evaluate the ECSA on single-component system measurement and (2) the thermal pyrolysis of Zhundong coal with evolved gases of inorganic gases CO, H2, and CO2, and organic gases C2H4, C2H6, C3H8, C6H14, etc., to evaluate the ECSA on multi-component system measurement. Based on the successful calibration of the characteristic spectrum and relative sensitivity of specific gas and the ECSA on mass spectrum, we demonstrate that the ECSA accurately gives the mass flow rates of each evolved gas, including organic or inorganic gases, for not only single but multi-component reactions, which cannot be implemented by the traditional measurements.

Precise determination of the evolved gases&#39; flow rate is key to study the details of reactions. We provide a novel quantitative analysis method of equivalent characteristic spectrum analysis for thermogravimetry-mass spectrum analysis by establishing the calibration system of the characteristic spectrum and relative sensitivity, for obtaining the flow rate.

ניתוח כמותי על-ידי ניתוח הספקטרום Thermogravimetry-המונית לתגובות עם גזים מפותחת

During energy conversion, material production, and metallurgy processes, reactions often have the features of unsteadiness, multistep, and ...

A Practical and Low-Cost Setup to Measure Methane in Aqueous Samples

Measuring Dissolved Methane in Aquatic Ecosystems Using An Optical Spectroscopy Gas Analyzer

Measuring greenhouse gas (GHG) fluxes and pools in ecosystems are becoming increasingly common in ecological studies due to their relevance to climate change. With it, the need for analytical platforms adaptable to measuring different pools and fluxes within research groups also grows. This study aims to develop a procedure to use portable optical spectroscopy-based gas analyzers, originally designed and marketed for gas flux measurements, to measure GHG concentrations in aqueous samples. The protocol involves the traditional headspace equilibration technique followed by the injection of a headspace gas subsample into a chamber connected through a closed loop to the inlet and outlet ports of the gas analyzer. The chamber is fabricated from a generic mason jar and simple laboratory supplies, and it is an ideal solution for samples that may require pre-injection dilution. Methane concentrations measured with the chamber are tightly correlated (r2 &#62; 0.98) with concentrations determined separately through gas chromatography-flame ionization detection (GC-FID) on subsamples from the same vials. The procedure is particularly relevant for field studies in remote areas where chromatography equipment and supplies are not readily available, offering a practical, cheaper, and more efficient solution for measuring methane and other dissolved greenhouse gas concentrations in aquatic systems.

This study demonstrates an approach to measure methane gas concentrations in aqueous samples using portable optical analyzers coupled to an injection chamber in a closed loop. The results are similar to conventional gas chromatography, presenting a practical and low-cost alternative particularly suitable for remote field studies.

Measuring greenhouse gas (GHG) fluxes and pools in ecosystems are becoming increasingly common in ecological studies due to their relevance to climate ...

הספגה והשתלה של תרכובות מודבקות על מצעי סיליקה

A Synthetic Methodology for Preparing Impregnated and Grafted Amine-Based Silica Composites for Carbon Capture

Recently, there has been a significant effort towards reducing or mitigating CO2 emissions through the use of carbon capture materials for point source or direct air capture (DAC) methods. This work focuses on amine-functionalized CO2 adsorbents for DAC. These materials show promise for CO2 removal because they have low regeneration energy consumption and high adsorption capacity. The incorporation of amine species into a porous substrate combines the advantages of the amine species&#39; affinity to CO2 with the large pore volumes and surface areas of the porous substrate. There are three methods commonly used to prepare amine-based CO2 sorbents, depending on the selection of the amine species, material support, and preparation method. These methods are impregnation, grafting, or chemical synthesis. Silica is a prevalent choice of substrate material because of its adjustable pore size, moisture tolerance, temperature stability, and ability to adsorb CO2 in low concentrations for DAC applications. Typical synthetic procedures and primary attributes of both impregnated and grafted amine-silica composites are described herein.

Author Spotlight: Standardizing the Development of Amine based silica composites as CO2 adsorbents for direct air capture 

This work aims to facilitate the development of standardized techniques for impregnating or grafting aminated compounds onto silica substrates, which are often broadly described in the literature. Specific amounts of solvent, substrate, amines, and the values of other important experimental parameters will be discussed in detail.

מתודולוגיה סינתטית להכנת חומרים מרוכבים מבוססי אמין ספוג ומושתל ללכידת פחמן

Recently, there has been a significant effort towards reducing or mitigating CO2 emissions through the use of carbon capture materials for point source or ...