Name: a uniaxial compression experiment with co2-bearing coal using a visualized and constant-volume gas-solid coupling test system
Uploaded: 2019-06-12T13:00:00
Description: Watch this Scientific Journal Video about A Uniaxial Compression Experiment with CO2-Bearing Coal Using a Visualized and Constant-Volume Gas-Solid Coupling Test System at JoVE.com

Dit werk werd gesteund door het China National Major Scientific Instruments ontwikkelings project (Grant No. 51427804) en de Shandong Province National Natural Science Foundation (Grant No. ZR2017MEE023).

1. monstervoorbereiding
<ol><li>Verzamel ruwe kolen blokken van de 4671B6 werk gezicht van de Xinzhuangzi kolenmijn. Merk op dat, vanwege de geringe sterkte en de losheid van de structuur, de ruwe kolen gebroken zijn en waarschijnlijk vermengd met onzuiverheden. Om de invloed van deze interne en externe factoren te vermijden en de inhomogeniteit van steenkool zoveel mogelijk te verminderen, selecteert u grote kolen blokken (ongeveer 15 cm lang, 10 cm breed en 10 cm hoog).</li>
	<li>Gebruik een pincet om onzuiverheden i...

<ol>
	<li>Mazzotti, M., Pini, R., Storti, G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Enhanced+coalbed+methane+recovery.">Enhanced coalbed methane recovery.</a> Journal of Supercritical Fluids. 47 (3), 619-627 (2009).</li><li>Litynski, 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=U.S.+Department+of+Energy&#8217;s+Regional+Carbon+Sequestration+Partnership+Program:+Overview.">U.S. Department of Energy&#8217;s Regional Carbon Sequestration Partnership Program: Overview.</a> Energy Procedia. 1 (1), 3959-3967 (2009).</li><li>Lackner, K. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+Guide+to+CO2+Sequestration.">A Guide to CO2 Sequestration.</a> Science. 300 (5626), 1677-1678 (2015).</li><li>Zhou, F. D., 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+feasibility+study+of+ECBM+recovery+and+CO2,+storage+for+a+producing+CBM+field+in+Southeast+Qinshui+Basin,+China.">A feasibility study of ECBM recovery and CO2, storage for a producing CBM field in Southeast Qinshui Basin, China.</a> International Journal of Greenhouse Gas Control. 19 (19), 26-40 (2013).</li><li>Zhou, F., Hussain, F., Cinar, Y. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Injecting+pure+N2+and+CO2+to+coal+for+enhanced+coalbed+methane:+Experimental+observations+and+numerical+simulation.">Injecting pure N2 and CO2 to coal for enhanced coalbed methane: Experimental observations and numerical simulation.</a> International Journal of Coal Geology. 116 (5), 53-62 (2013).</li><li>Pini, R., Ottiger, S., Storti, G., Mazzotti, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Pure+and+competitive+adsorption+of+CO2,+CH4+and+N2+on+coal+for+ECBM.">Pure and competitive adsorption of CO2, CH4 and N2 on coal for ECBM.</a> Energy Procedia. 1 (1), 1705-1710 (2009).</li><li>Nie, B. S., Li, X. C., Cui, Y. J., Lu, H. Q. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Theory and application of gas migration in coal seam. , (2014).</li><li>Scott, A. R., Mastalerz, M., Glikson, M., Golding, S. D. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Improving+coal+gas+recovery+with+microbially+enhanced+coalbed+methane.">Improving coal gas recovery with microbially enhanced coalbed methane.</a> Coalbed Methane: Scientific, Environmental and Economic Evaluation. , 89-110 (1999).</li><li>Gorucu, F., 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=Effects+of+matrix+shrinkage+and+swelling+on+the+economics+of+enhanced-coalbed-methane+production+and+CO2+sequestration+in+coal.">Effects of matrix shrinkage and swelling on the economics of enhanced-coalbed-methane production and CO2 sequestration in coal.</a> Spe Reservoir Evaluation Engineering. 10 (4), 382-392 (2007).</li><li>Liu, S. M., Wang, Y., Harpalani, S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Anisotropy+characteristics+of+coal+shrinkage/swelling+and+its+impact+on+coal+permeability+evolution+with+CO2+injection.">Anisotropy characteristics of coal shrinkage/swelling and its impact on coal permeability evolution with CO2 injection.</a> Greenhouse Gases Science &amp; Technology. 6 (5), 615-632 (2016).</li><li>Larsen, J. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effects+of+dissolved+CO2,+on+coal+structure+and+properties.">The effects of dissolved CO2, on coal structure and properties.</a> International Journal of Coal Geology. 57 (1), 63-70 (2004).</li><li>Mastalerz, M., Gluskoter, H., Rupp, J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+dioxide+and+methane+sorption+in+high+volatile+bituminous+coals+from+Indiana,+USA.">Carbon dioxide and methane sorption in high volatile bituminous coals from Indiana, USA.</a> International Journal of Coal Geology. 60 (1), 43-55 (2004).</li><li>Li, X. C., Nie, B. S., He, X. Q., Zhang, X., Yang, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+gas+adsorption+on+coal+body.">Influence of gas adsorption on coal body.</a> Journal of China Coal Society. 36 (12), 2035-2038 (2011).</li><li>Du, Q. H., Liu, X. L., Wang, E. Z., Wang, S. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Strength+Reduction+of+Coal+Pillar+after+CO2+Sequestration+in+Abandoned+Coal+Mines.">Strength Reduction of Coal Pillar after CO2 Sequestration in Abandoned Coal Mines.</a> Minerals. 7 (2), 26-41 (2017).</li><li>Zhao, B., 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=Similarity+criteria+and+coal-like+material+in+coal+and+gas+outburst+physical+simulation.">Similarity criteria and coal-like material in coal and gas outburst physical simulation.</a> International Journal of Coal Science and Technology. 5 (2), 167-178 (2018).</li><li>Xu, J., Ye, G. -. b., Li, B. -. b., Cao, J., Zhang, M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+study+of+mechanical+and+permeability+characteristics+of+moulded+coals+with+different+binder+ratios.">Experimental study of mechanical and permeability characteristics of moulded coals with different binder ratios.</a> Rock and Soil Mechanics. 36 (1), 104-110 (2015).</li><li>Barbara, D., 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=Balance+of+CO2/CH4+exchange+sorption+in+a+coal+briquette.">Balance of CO2/CH4 exchange sorption in a coal briquette.</a> Fuel Processing Technology. 106 (2), 95-101 (2013).</li><li>Benk, A., Coban, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Molasses+and+air+blown+coal+tar+pitch+binders+for+the+production+of+metallurgical+quality+formed+coke+from+anthracite+fines+or+coke+breeze.">Molasses and air blown coal tar pitch binders for the production of metallurgical quality formed coke from anthracite fines or coke breeze.</a> Fuel Processing Technology. 92 (5), 1078-1086 (2011).</li><li>Zhao, H. B., Yin, G. Z. <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+acoustic+emission+characteristics+and+damage+equation+of+coal+containing+gas.">Study of acoustic emission characteristics and damage equation of coal containing gas.</a> Rock and Soil Mechanics. 32 (3), 667-671 (2011).</li><li>Cao, S. G., Li, Y., Guo, P., Bai, Y. J., Liu, Y. B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Comparative+research+on+permeability+characteristics+in+complete+stress-strain+process+of+briquette+and+coal+samples.">Comparative research on permeability characteristics in complete stress-strain process of briquette and coal samples.</a> Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering. 29 (5), 899-906 (2010).</li><li>Wang, H. P., 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=Development+of+a+similar+material+for+methane-bearing+coal+and+its+application+to+outburst+experiment.">Development of a similar material for methane-bearing coal and its application to outburst experiment.</a> Rock and Soil Mechanics. 36 (6), 1676-1682 (2015).</li><li>Ulusay, 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> The ISRM Suggested Methods for Rock Characterization, Testing and Monitoring: 2007-2014. , (2015).</li><li>Ranathunga, A. S., Perera, M. S. A., Ranjith, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Influence+of+CO2+adsorption+on+the+strength+and+elastic+modulus+of+low+rank+Australian+coal+under+confining+pressure.">Influence of CO2 adsorption on the strength and elastic modulus of low rank Australian coal under confining pressure.</a> International Journal of Coal Geology. 167, 148-156 (2016).</li><li>Ranjith, P. G., Perera, M. S. A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Effects+of+cleat+performance+on+strength+reduction+of+coal+in+CO2,+sequestration.">Effects of cleat performance on strength reduction of coal in CO2, sequestration.</a> Energy. 45 (1), 1069-1075 (2012).</li><li>Masoudian, M. S., Airey, D. W., El-Zein, A. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Experimental+investigations+on+the+effect+of+CO2,+on+mechanics+of+coal.">Experimental investigations on the effect of CO2, on mechanics of coal.</a> International Journal of Coal Geology. 128 (3), 12-23 (2014).</li><li>Wang, S. G., Elsworth, D., Liu, J. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Rapid+decompression+and+desorption+induced+energetic+failure+in+coal.">Rapid decompression and desorption induced energetic failure in coal.</a> Journal of Rock Mechanics and Geotechnical Engineering. 7 (3), 345-350 (2015).</li><li>Hadi Mosleh, M., Turner, M., Sedighi, M., Vardon, P. J. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Carbon+dioxide+flow+and+interactions+in+a+high+rank+coal:+Permeability+evolution+and+reversibility+of+reactive+processes.">Carbon dioxide flow and interactions in a high rank coal: Permeability evolution and reversibility of reactive processes.</a> International Journal of Greenhouse Gas Control. 70, 57-67 (2018).</li><li>Abhijit, M., Harpalani, S., Liu, S. M. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Laboratory+measurement+and+modeling+of+coal+permeability+with+continued+methane+production:+Part+1+&#8211;+Laboratory+results.">Laboratory measurement and modeling of coal permeability with continued methane production: Part 1 &#8211; Laboratory results.</a> Fuel. 94 (1), 110-116 (2012).</li><li>Li, Q. C., 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=Development+and+application+of+a+gas-solid+coupling+test+system+in+the+visualized+and+constant+volume+loading+state.">Development and application of a gas-solid coupling test system in the visualized and constant volume loading state.</a> Journal of China University of Mining &amp; Technology. 47 (1), 104-112 (2018).</li><li>Allen, T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Particle Size Measure. , (1984).</li><li>Wang, H. P., 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=Coal+and+gas+outburst+simulation+system+based+on+CRISO+model.">Coal and gas outburst simulation system based on CRISO model.</a> Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering. 34 (11), 2301-2308 (2015).</li><li>Zhang, Q. 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=Exploration+of+similar+gas+like+methane+in+physical+simulation+test+of+coal+and+gas+outburst.">Exploration of similar gas like methane in physical simulation test of coal and gas outburst.</a> Rock and Soil Mechanics. 38 (2), 479-486 (2017).</li><li>Xia, G. Z. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=.">.</a> Study on density and refractive index of near-critical fluid. , (2009).</li><li>Ruppel, T. C., Grein, C. T., Bienstock, D. <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 (3), 152-162 (1974).</li><li>Ranjith, P. G., Jasinge, D., Choi, S. K., Mehic, M., Shannon, B. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+CO2+saturation+on+mechanical+properties+of+Australian+black+coal+using+acoustic+emission.">The effect of CO2 saturation on mechanical properties of Australian black coal using acoustic emission.</a> Fuel. 89 (8), 2110-2117 (2010).</li><li>Viete, D. R., Ranjith, P. G. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=The+effect+of+CO2,+on+the+geomechanical+and+permeability+behaviour+of+brown+coal:+Implications+for+coal+seam+CO2+sequestration.">The effect of CO2, on the geomechanical and permeability behaviour of brown coal: Implications for coal seam CO2 sequestration.</a> International Journal of Coal Geology. 66 (3), 204-216 (2006).</li><li>Jiang, Y. D., Zhu, J., Zhao, Y. X., Liu, J. H., Wang, H. W. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Constitutive+equations+of+coal+containing+methane+based+on+mixture+theory.">Constitutive equations of coal containing methane based on mixture theory.</a> Journal of China Coal Society. 32 (11), 1132-1137 (2007).</li><li>Xie, H. P., Gao, F., Zhou, H. W., Zuo, J. P. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=Fractal+fracture+and+fragmentation+in+rocks.">Fractal fracture and fragmentation in rocks.</a> Journal of Seismology. 23 (4), 1-9 (2003).</li><li>Miao, T. J., Yu, B. M., Duan, Y. G., Fang, Q. T. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+fractal+analysis+of+permeability+for+fractured+rocks.">A fractal analysis of permeability for fractured rocks.</a> International Journal of Heat &amp; Mass Transfer. 81 (81), 75-80 (2015).</li><li>Liu, R. C., Jiang, Y. J., Li, B., Wang, X. S. <a target="_blank" href="http://www.ncbi.nlm.nih.gov/entrez/query.fcgi?db=PubMed&cmd=Search&doptcmdl=Citation&defaultField=Title+Word&term=A+fractal+model+for+characterizing+fluid+flow+in+fractured+rock+masses+based+on+randomly+distributed+rock+fracture+networks.">A fractal model for characterizing fluid flow in fractured rock masses based on randomly distributed rock fracture networks.</a> Computers &amp; Geotechnics. 65, 45-55 (2015).</li><li>Pan, J. N., 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=Micro-pores+and+fractures+of+coals+analysed+by+field+emission+scanning+electron+microscopy+and+fractal+theory.">Micro-pores and fractures of coals analysed by field emission scanning electron microscopy and fractal theory.</a> Fuel. 164, 277-285 (2016).</li></ol>

Gezien het gevaar van hogedruk gassen zijn enkele kritische stappen belangrijk tijdens de test. De kleppen en O-ringen moeten regelmatig worden geïnspecteerd en vervangen, en elke ontstekingsbron mag niet in het laboratorium worden toegelaten. Bij gebruik van de handmatige Drukregelklep moet de experimenteerder de klep langzaam draaien om de druk in het gevisualiseerde vat geleidelijk te laten toenemen. Demonteer het vat niet tijdens de test. Wanneer het experiment is voltooid, moet de achterdeur van het vat worden geop...

De toenemende concentratie van CO2 in de atmosfeer is een directe factor die het broeikaseffect veroorzaakt. Vanwege de sterke sorptiecapaciteit van kolen wordt CO2 -sekwestratie in een steenkool naad beschouwd als een praktisch en milieuvriendelijk middel om de mondiale emissie van broeikasgassen1,2,3te verminderen. Tegelijkertijd kan de geïnjecteerde co2 CH4 vervangen en resulteren in gasproductie promotie in coalbed methaan Recovery (ecbm)4,5,6. De ecologische en economische vooruitzichten van CO2 -sekwestratie hebben onlangs wereldwijd aandacht gekregen onder onderzoekers, evenals tussen verschillende internationale milieubeschermings groepen en overheidsinstanties.
Steenkool is een heterogene, structureel anisotrope rots die bestaat uit een porie, breuk en kolen matrix. De poriënstructuur heeft een grote specifieke oppervlakte, die een grote hoeveelheid gas kan adsoreren, die een vitale rol speelt in gassekwestratie, en de breuk is het hoofdpad voor vrije gasstroom7,8. Deze unieke fysieke structuur leidt tot een grote gasadsorptie capaciteit voor CH4 en co2. Mijn gas wordt in een paar vormen in coalbed gestort: (1) geadsorberen op het oppervlak van micro poriën en grotere poriën; (2) geabsorbeerd in de steenkool moleculaire structuur; (3) als vrij gas in fracturen en grotere poriën; en (4) opgelost in stort water. Het sorptie gedrag van steenkool tot en met CH4 en co2 veroorzaakt matrix zwelling, en verdere studies tonen aan dat het een heterogeen proces is en gerelateerd is aan de kolen litho's9,10,11. Bovendien kan gassorptie leiden tot schade in de constitutieve relatie van kolen12,13,14.
Het ruwe steenkool monster wordt over het algemeen gebruikt in kolen-en CO2 -koppelings experimenten. Concreet wordt een groot stukje ruwe kolen van het werkvlak in een kolenmijn gesneden om een monster te bereiden. De fysische en mechanische eigenschappen van ruwe kolen hebben echter onvermijdelijk een hoge dispersiegraad als gevolg van de willekeurige ruimtelijke verdeling van natuurlijke poriën en fracturen in een kolen naad. Bovendien is de gas-dragende kolen zacht en moeilijk te Hervorm. Volgens de principes van de orthogonale experimentele methode wordt de briquette, die wordt gereconstitueerd met ruw kolen poeder en cement, beschouwd als een ideaal materiaal dat wordt gebruikt in de steenkool sorptie test15,16. Omdat het koudgeperst is met metalen matrijzen, kan de sterkte vooraf worden ingesteld en blijft het stabiel door de hoeveelheid cement aan te passen, wat de vergelijkende analyse van het enkele variabele effect ten voorkomt. Bovendien is, hoewel de porositeit van het Briket monster ~ 4-10 keer is, die van het ruwe steenkool monster, soortgelijke adsorptie-en desorptie-eigenschappen en stress-strain curve gevonden in het experimentele onderzoek17,18 , 19 , 20. voor de bereiding van de Briket21is in dit document een regeling van soortgelijk materiaal voor kolen met gas vastgesteld. De ruwe kolen werden genomen uit de 4671B6 werk gezicht in de Xinzhuangzi kolenmijn, Huainan, Anhui Province, China. De kolen naad is ongeveer 450 m onder de grond en 360 m onder zeeniveau, en het dips op ongeveer 15 ° en is ongeveer 1,6 m dik. De hoogte en diameter van het Briket monster zijn respectievelijk 100 mm en 50 mm, wat de aanbevolen maat is die door de International Society for Rock Mechanics (isrm)22wordt voorgesteld.
De vorige uniaxiale of triaxiaal laadtest instrumenten voor steenkool experimenten met gaslagers onder laboratoriumomstandigheden hebben een aantal tekorten en beperkingen, gepresenteerd als Fellows23,24,25,26 ,27,28: (1) tijdens het laadproces neemt het volume van het vaartuig af naarmate de zuiger beweegt, waardoor schommelingen in de gasdruk en verstoringen in de gassorptie ontstaan; (2) de real-time beeld bewaking van monsters, evenals omtrek vervorming metingen in een hoge gasdruk omgeving, is moeilijk te voeren; (3) ze zijn beperkt tot stimulatie van dynamische last verstoringen op vooraf geladen monsters om hun mechanische reactie kenmerken te analyseren. Om de precisie van het instrument en het verzamelen van gegevens in de gasvaste koppelings toestand te verbeteren, is een gevisualiseerd en constant-volume testsysteem29 ontwikkeld (Figuur 1), inclusief (1) een gevisualiseerd laad schip met een constante volume kamer, de kerncomponent; (2) een gasvulmodule met een vacuüm kanaal, twee vulkanalen en een vrijgave kanaal; (3) een axiale laadmodule bestaande uit een elektrohydraulische servo-universele testmachine en besturings computer; (4) een module voor gegevensverwerving die bestaat uit een meetapparaat voor omtrek verplaatsing, een gasdruk sensor en een camera in het venster van het gevisualiseerde laad schip.
Het kern gevisualiseerde vat (Figuur 2) is speciaal ontworpen zodat twee instel cilinders op de bovenste plaat worden bevestigd en hun zuigers tegelijkertijd met de laad knop worden verplaatst door een straal, en het sectionaalgedeelte van de laad zuiger is gelijk aan de de som van die van de instel cilinders. Stroomt door een binnenste gat en zachte pijpen, het hogedrukgas in het vat en de twee cilinders is aangesloten. Daarom, wanneer de zuiger voor het laden van het vat naar beneden beweegt en het gas comprimeert, kan deze structuur de verandering in volume compenseren en de druk interferentie elimineren. Bovendien wordt de enorme door gas veroorzaakte contra kracht op de zuiger tijdens de test verhinderd, waardoor de veiligheid van het instrument aanzienlijk wordt verbeterd. De ramen, die zijn uitgerust met gehard borosilicaatglas en gelegen aan drie zijden van het vat, bieden een directe manier om een foto van het monster te maken. Dit glas is met succes getest en bewezen tot 10 MPa gas te weerstaan met een lage expansie snelheid, hoge sterkte, lichtdoorlatendheid en chemische stabiliteit29.
Dit artikel beschrijft de procedure voor het uitvoeren van een uniaxiaal compressie experiment van co2-dragende kolen met het nieuwe gevisualiseerde en constante volume-gasvaste koppelings testsysteem, dat de beschrijving bevat van alle stukken die een Briket bereiden monster met behulp van ruwe kolen poeder en natrium Humate, evenals de opeenvolgende stappen om hogedruk CO2 te injecteren en uniaxiale compressie uit te voeren. Het hele monster vervormingsproces wordt bewaakt met behulp van een camera. Deze experimentele aanpak biedt een alternatieve manier om de door adsorptie veroorzaakte schade en breuk evolutie die kenmerkend zijn voor koolstofdragende kolen, kwantitatief te analyseren.

<table>
	<tbody>
		<tr>
			<td>3Y-Leica MPV-SP photometer microphotometric system</td>
			<td>Leica,Germany</td>
			<td>M090063016</td>
			<td>Used for vitrinite 
			reflectance measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Automatic isotherm adsorption instrument</td>
			<td>BeiShiDe Instrument Technology (Beijing)CO.,Ltd.</td>
			<td>3H-2000PH</td>
			<td>Isothermal adsorption test</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Electro hydraulic servo universal testing machine</td>
			<td>Jinan Shidaishijin testing machine CO.,Ltd</td>
			<td>WDW-100EIII</td>
			<td>Used to provide 
			axial pressure</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas pressure sensor</td>
			<td>Beijing Star Sensor Technology CO.,LTD</td>
			<td>CYYZ11</td>
			<td>Gas pressure monitoring</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Gas tank(carbon dioxide/helium)</td>
			<td>Heifei Henglong Gas.,Ltd</td>
			<td></td>
			<td>Gas resource</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>high-speed camera</td>
			<td>Sony corporation</td>
			<td>FDR-AX30</td>
			<td>Image monitoring</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Incubator</td>
			<td>Yuyao YuanDong Digital Instrument Factory</td>
			<td>XGQ-2000</td>
			<td>Briquette drying</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>jaw crusher</td>
			<td>Hebi Tianke Instrument CO.,Ltd</td>
			<td>EP-2</td>
			<td>Coal grinding</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Manual pressure reducing valve</td>
			<td>Shanghai Saergen Instrument CO.,Ltd</td>
			<td>R41</td>
			<td>Outlet gas pressure adjustment</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Proximate Analyzer</td>
			<td>Changsha Kaiyuan Instrument CO.,Ltd</td>
			<td>5E-MAG6700</td>
			<td>Coal industrial analysis</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Resistance strain gauge</td>
			<td>Jinan Sigmar Technology CO.,LTD</td>
			<td>ASMB3-16/8</td>
			<td>Poisson ratio measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Sieve shaker (6,16mesh)</td>
			<td>Hebi Tianguan Instrument CO.,Ltd</td>
			<td>GZS-300</td>
			<td>Coal powder shelter</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Soft pipe</td>
			<td>Jinan Quanxing High pressure pipe CO.,Ltd</td>
			<td></td>
			<td>Inner diameter=5 mm 
			maximal pressure=30 MPa</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Standard rock sample circumferential deformation test apparatus</td>
			<td>Huainan Qingda Machinery CO.,Ltd</td>
			<td></td>
			<td>Circumferential deformation 
			acquisition</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Strain controlled 
			direct shear apparatus</td>
			<td>Beijing Aerospace Huayu Test Instrument CO.,LTD</td>
			<td>ZJ-4A</td>
			<td>Tensile strength, cohesion, internal friction 
			angle measurement</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Vaccum pump</td>
			<td>Fujiwara,Japan</td>
			<td>750D</td>
			<td>Used to vaccumize the vessel</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Valve</td>
			<td>Jiangsu Subei Valve Co.,Ltd</td>
			<td>S4 NS-MG16-MF1</td>
			<td>Gas seal</td>
		</tr>
		<tr>
			<td>Visual loading vessel</td>
			<td>Huainan Qingda Machinery CO.,Ltd</td>
			<td></td>
			<td>Instrument for sample 
			loading and real-time monitoring</td>
		</tr>
	</tbody>
</table>

a uniaxial compression experiment with co2-bearing coal using a visualized and constant-volume gas-solid coupling test system

Het injecteren van koolstofdioxide (CO2) in een diepe kolen naad is van groot belang voor het verminderen van de concentratie van broeikasgassen in de atmosfeer en het verhogen van het herstel van coalbed methaan. Hier wordt een gevisualiseerd en constant volume-gasvast koppelingssysteem geïntroduceerd om de invloed van CO2 -sorptie op de fysische en mechanische eigenschappen van kolen te onderzoeken. In staat zijn om een constant volume te behouden en het monster met behulp van een camera te bewaken, biedt dit systeem het potentieel om de nauwkeurigheid van het instrument te verbeteren en de fractuur evolutie te analyseren met een fractal geometrie methode. Dit artikel bevat alle stappen om een uniaxiaal compressie experiment uit te voeren met een Briket monster in verschillende co2 -druk met het gasvaste koppelings testsysteem. Een briquette, koudgeperst door ruwe kolen en natrium Humate cement, wordt geladen in hogedruk CO2, en het oppervlak wordt in real-time bewaakt met behulp van een camera. De gelijkenis tussen de Briket en de ruwe kolen moet echter nog worden verbeterd, en een ontvlambaar gas zoals methaan (h4) kan niet voor de test worden geïnjecteerd. De resultaten tonen aan dat co2 -sorptie leidt tot piekkracht en elastische modulus reductie van de Briket, en de breuk evolutie van de Briket in een storingstoestand duidt op fractale kenmerken. De sterkte, elastische modulus en fractal dimensie zijn allemaal gecorreleerd met CO2 -druk, maar niet met een lineaire correlatie. Het gevisualiseerde en constante volume-gasvaste koppelings testsysteem kan fungeren als een platform voor experimenteel onderzoek naar rotsmechanica gezien het multifield koppelings effect.

De gemiddelde massa van het Briket monster was 230 g. afhankelijk van de industriële analyse vertoonde de Briket een vochtgehalte van 4,52% en een asgehalte van 15,52%. Bovendien bedroeg het vluchtige gehalte ongeveer 31,24%. Omdat de natrium Humate uit de kolen werd gewonnen, waren de componenten van de Briket vergelijkbaar met ruwe kolen. De fysische eigenschappen worden weergegeven in tabel 2.
De vergelijkin...

Watch this Scientific Journal Video about A Uniaxial Compression Experiment with CO2-Bearing Coal Using a Visualized and Constant-Volume Gas-Solid Coupling Test System at JoVE.com

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

Dit protocol demonstreert hoe een Briket monster voor te bereiden en een uniaxiaal compressie experiment uit te voeren met een Briket in verschillende co2 -drukken met behulp van een gevisualiseerd en constant volume-gasmassief koppelings testsysteem. Het is ook bedoeld om veranderingen te onderzoeken in termen van de fysische en mechanische eigenschappen van kolen, geïnduceerd door CO2 -adsorptie.

Een Uniaxiaal compressie-experiment met CO2-dragende kolen met behulp van een gevisualiseerd en constant volume-Gasmassief koppelings testsysteem

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

Deze methode kan helpen bij het beantwoorden van belangrijke vragen op het gebied van koolstofdioxide geologische sekwestratie en coalbed methaan terugwinning over de relatie tussen de eigenschappen van steenkool en gas adsorptie. Het belangrijkste voordeel van deze techniek is dat statische en dynamische belasting kan worden toegepast op briket in constante volumetoestand en het hele experimentproces wordt gevisualiseerd door fotografische monitoring. Er is geen bijzondere eis voor de soorten van het monster, daarom kan deze methode van toepassing zijn op mechanische tests van poreus gesteente.Om te beginnen weegt u 1000 gram en 300 gram verpulverde steenkool met een deeltjesgrootteverdeling van respectievelijk nul tot één millimeter en één tot drie millimeter. Zet ze samen in een beker in een massaverhouding van 0,76 tot 0,24 en gebruik een glazen staaf met een diameter van zes millimeter om ze goed te mengen. Om het cement te bereiden, doe vier gram natrium humate poeder in een beker en voeg ongeveer 96 millimeter gedestilleerd water.Gebruik een glazen staaf om ze te roeren en zorg ervoor dat alle natrium humate is goed opgelost. Meng vervolgens 230 gram gemengd kolenpoeder en 20 gram natriumhamanmaatoplossing in een beker. Om een standaard gepekeld briketlaag te produceren, het binnenoppervlak van de vormgereedschappen met smeerolie.Monteer gereedschapscomponenten Bodemplaat, hoofdbak en ring en vul het gat met 250 gram gemengd materiaal. Zet Perszuiger op het gemengde materiaal en plaats alle onderdelen onder de zuiger van een elektrohydraulische servo universele testmachine. Start de software WinWdw om de elektrohydraulische servo universele testmachine te bedienen.Klik in de software op krachtbereik om de maximale kracht in te stellen op 50 kilonewtons en klik op reset om de verplaatsingswaarde te wissen. Klik links op het besturingselement voor het laden van de optie. Stel de verhuisverhouding in op 0,1 kilonewton per seconde.Stel de doelkrachtwaarde in op 29,4 kilonewtons en houdtijd op 900 seconden. Klik dan op start. Daarna haal je de vormgereedschappen eruit en keer je ze om op een rubberen plaat.Gebruik een rubberen hamer om gereedschapscomponenten in de volgorde van onder naar boven te demonteren. Doe de briket 48 uur in een couveuse van 40 graden Celsius. Bevestig eerst de achterdeur van het gevisualiseerde vat met bouten met hoge sterkte.Sluit de computer, data-acquisitiebox en de ingebouwde gasdruksensor aan op de achterdeur. Om de gasdrukgegevens in het gevisualiseerde schip te verkrijgen, start u de software Data Acquisition Sensor. Klik op de software op start.Open de klep V1 en sluit V2, V3 en V4 om de gevisualiseerde vatkamer te stofzuigen. Zet V1 en vacuümpomp na 30 minuten uit. Open V2 en de gastank met helium.Gebruik de handmatige drukverlagende klep om de uitlaatdruk van de gastank aan te passen. Let zorgvuldig op de gasdrukcurve die wordt weergegeven op data-acquisitiesensor 16. Wanneer het bereikt ongeveer twee megapascals uitschakelen V2 en de gastank.Dan op de computer, start de software WinWdw om de wrijvingskracht van de laadzuiger naar beneden bewegen in de testmachine te meten. Klik in de software op krachtbereik om de maximale kracht in te stellen op vijf kilonewtons en klik op reset om de verplaatsingswaarde te wissen. Klik links op de bewogen snelheid van de verplaatsing van de optieverplaatsing en stel de verhuisverhouding in op één millimeter per minuut.De klik op start. Open V4 en lozing helium in de lucht. Demontage de achterdeur van het gevisualiseerde vat en sluit V4. Meet de hoogte en diameter van de briket met behulp van een vernier remklauw met een precisie van 0,02 millimeter.Weeg de massa van de briket af met een elektronische weegschaal met een precisie van 0,01 gram. Installeer de kettingroller van het omtrekvervormingstestapparaat rond de middelste positie van de briket en bevestig de klemhouder. Sluit de sensor aan met de data-acquisitiebox via de luchtvaartconnector in het gevisualiseerde schip en plaats ze onder de laadzuiger.Om de nauwkeurigheid van de gegevensverwerving te garanderen, past u de kettingrol en het bovenoppervlak van de briket zo aan dat ze parallel aan de laadzuiger zijn. Start dan WinWdw om de universele testmachine te bedienen. Klik in de software links op de laadsnelheid van de optieverplaatsing.Stel de bewegingsverhouding in op 10 millimeter per minuut. Druk op de afstandsbediening op de down-knop voor de universele testmachine totdat de afstand tussen de zuiger en de briket ongeveer één tot twee millimeter is. Monteer vervolgens de achterdeur van het gevisualiseerde vat.Vacuüm de gevisualiseerde vatkamer als voorheen. Vervolgens open V3 en de gastank van kooldioxide bij zuiverheid 99,99%Gebruik de handmatige drukverlagende waarde om de uitlaatdruk van de gastank aan te passen. Let zorgvuldig op de gasdrukcurve die wordt weergegeven in data-acquisitiesensor 16.Wanneer het dicht genoeg bij de doelwaarde wordt, sluit V3 en de gastank. Na 24 uur adsorptietijd blijft de gasdrukcurve stabiel en heeft de briket zijn adsorptie- en desorptiedynamische evenwichtstoestand bereikt. Plaats een camera met een statief naast het venster van het gevisualiseerde vat en pas de hoogte en hoek aan om ervoor te zorgen dat het beeld van het monster in het midden van het camerascherm wordt weergegeven.Start de software SDU Deformation Acquisition v2.0 om de omtrekvervorming van de briket te controleren. Klik op start. Klik op WinWdw op nieuw monster en typ de hoogte en diameter van de briket.Klik op sectioneel gebied en klik vervolgens op bevestigen. Klik op krachtbereik om de maximale kracht in te stellen op vijf kilonewtons en klik op reset om de verplaatsingswaarde te wissen. Klik links op de bewogen snelheid van de verplaatsing van de optieverplaatsing en stel de verhuisverhouding in op één millimeter per minuut.Klik op start om het monster te comprimeren. Druk tegelijkertijd op de startknop op de camera om te beginnen met video-opname. Wanneer het monster volledig mislukt, klik op stop en gegevens op te slaan in zowel WinWdw en SDU Deformation Acquisition v2.0.Druk vervolgens opnieuw op de startknop op de camera om video-opname te stoppen. Open V4 om kooldioxide in de scheepskamer vrij te geven en de achterdeur van het vat uit elkaar te halen. Koppel de luchtvaartconnectoren voor de gasdruksensor en het omtrekvervormingstestapparaat los.Klik links op de optie verplaatsing laadsnelheid op WinWdw, stel de bewegende verhouding op 10 millimeter per minuut. Druk op de up-knop op de afstandsbediening van de universele testmachine. Wanneer de laadzuiger van het vat ongeveer twee tot drie millimeter boven de briket staat, haal je de briket eruit en haal je het uit de kettingroller.Demontagegereedschap tussen de zuigers en gebruik een stofzuiger om het gevisualiseerde vat schoon te maken. In dit experiment bleek de isothermale adsorptietest een vergelijkbare capaciteit voor methaangas adsorptie tussen ruwe steenkool en briket. De sterkte van de briketmonsters die in de test werden gebruikt, vertoonde enige fluctuatie, maar het was vrij gering en had weinig invloed op de analyse van de experimentele resultaten.Wanneer onder verschillende kooldioxide-druk, variërend van nul tot twee megapascals, de stress axiale stam curven toonde duidelijke verdichting, elastische en plastic vervorming fasen. Als de kooldioxide druk verhoogde de piek sterkte van de kolen monster afgenomen, waar het toonde een niet-lineaire relatie. De elastische modulus daalde onder de koolstofdioxide verzadigde toestand en dat de relatie tussen de elastische modulus afnam en de gasdruk ook niet-lineair was.De beelden verkregen door de camera gebeurtenissen van de breuk evolutie op het oppervlak van het monster, onder verschillende kooldioxide druk. De box counting dimension methode werd aangenomen om het kenmerk van breuken in faaltoestand onder verschillende kooldioxide druk te beschrijven. De correlatiecoëfficiënten tussen het vaknummer en de zijlengte waren allemaal meer dan 0,95.De waarden van de fractale dimensie waren evenredig met die van de kooldioxidedruk en hun trend wees op gelijkenis met die van de mate van schade aan de kolencentrale. Het belangrijkste is om een goed begrip van de testprocedure en enige ervaring in experimenten van rotsmechanica en de werking van hogedrukgas. Na de verbetering kan deze techniek een manier bieden voor de studie van poreuze media en gaskoppelingseffect onder uniaxiale of triaxiale laadtoestand.Omdat hoge druk gastanks worden gebruikt in deze techniek, mensen nodig hebben om zorgvuldig te werken tijdens het vullen van gas en het vrijgeven.

Research

JoVE Journal

Environment

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

A Bending Test for Determining the Atterberg Plastic Limit in Soils

Een Buigen Test voor het bepalen van de Atterberg Plastic Limiet in bodems

The thread rolling test is the most commonly used method to determine the plastic limit (PL) in soils. It has been widely criticized, because a ...

Measuring and Mapping Patterns of Soil Erosion and Deposition Related to Soil Carbonate Concentrations Under Agricultural Management

Meten en in kaart brengen van patronen van bodemerosie en afzetting aan de bodem carbonaat concentraties onder beheer van de landbouw gerelateerde

Spatial patterns of soil erosion and deposition can be inferred from differences in ground elevation mapped at appropriate time increments. Such changes ...

Techniques for Investigating the Anatomy of the Ant Visual System

Technieken voor het onderzoek naar de anatomie van het visuele systeem van Ant

This article outlines a suite of techniques in light microscopy (LM) and electron microscopy (EM) which can be used to study the internal and external eye ...

High-pressure, High-temperature Deformation Experiment Using the New Generation Griggs-type Apparatus

Hoge druk, hoge temperatuur vervorming Experiment met behulp van de nieuwe generatie Griggs-type apparaat

In order to address geological processes at great depths, rock deformation should ideally be tested at high pressure (&#62; 0.5 GPa) and high temperature ...

On-Site Molecular Detection of Soil-Borne Phytopathogens Using a Portable Real-Time PCR System

On-Site moleculaire detectie van bodem-gedragen planteziekteverwekkers met behulp van een draagbare Real-Time PCR-systeem

On-site diagnosis of plant diseases can be a useful tool for growers for timely decisions enabling the earlier implementation of disease management ...

Stress Distribution During Cold Compression of Rocks and Mineral Aggregates Using Synchrotron-based X-Ray Diffraction

Distributie van de stress tijdens koude compressie van gesteenten en minerale aggregaten met behulp van röntgendiffractie Synchrotron gebaseerde

We report detailed procedures for performing compression experiments on rocks and mineral aggregates within a multi-anvil deformation apparatus (D-DIA) ...

Sampling, Sorting, and Characterizing Microplastics in Aquatic Environments with High Suspended Sediment Loads and Large Floating Debris

Bemonstering, sorteren en karakteriseren van Microplastics in aquatische milieus met hoge zwevende sedimenten ladingen en grote zwevend puin

The ubiquitous presence of plastic debris in the ocean is widely recognized by the public, scientific communities, and government agencies. However, only ...

Measuring Stolons and Rhizomes of Turfgrasses Using a Digital Image Analysis System

Vegetatieve en wortelstokken van Turfgrasses meten met behulp van een digitale afbeelding analysesysteem

Length and diameter of stolons or rhizomes are usually measured using simple rulers and calipers. This procedure is slow and laborious, so it is often ...

Quantifying Plant Soluble Protein and Digestible Carbohydrate Content, Using Corn (Zea mays) As an Exemplar

Quantifying Plant Soluble Protein and Digestible Carbohydrate Content, Using Corn Zea mays As an Exemplar

Kwantificeren van de Plant oplosbaar eiwit en verteerbare koolhydraten inhoud, met behulp van maïs (Zea mays) als een Exemplar

Elemental data are commonly used to infer plant quality as a resource to herbivores. However, the ubiquity of carbon in biomolecules, the presence of ...

Xylem Water Distribution in Woody Plants Visualized with a Cryo-scanning Electron Microscope

Xylem water distributie in houtachtige planten gevisualiseerd met een Cryo-Scanning elektronenmicroscoop

A scanning electron microscope installed cryo-unit (cryo-SEM) allows specimen observation at subzero temperatures and has been used for exploring water ...