摘要：利用声波的机械振动效应、热效应和空化效应,自行设计了大功率声波作用下甲烷吸附/解吸实验装置,实验研究了不同声强、不同频率的声波作用下不同煤样对甲烷的吸附特性。实验结果表明,不加声波与加声波条件下煤吸附甲烷的规律相同,而声波作用下煤对甲烷吸附的能力降低,且煤吸附甲烷量随声强的增大而降低;应用Langmuir方程、D-R方程、Freundlich方程、BET方程对实验数据进行拟合,得出:Langmuir模型和D-R模型能较好地反映煤吸附甲烷规律,且吸附模型参数a,K',Qm,Qn减小,且与声强J呈线性递减关系。在现有吸附模型的基础上,引入声强J参数,通过修正,建立了声波作用下煤对甲烷的吸附模型,并确定了模型参数的数值分析求解方法。

摘要：为研究致密砂岩水平井割缝压裂裂缝扩展及转向规律,采用四维水射流割缝装置和大尺寸真三轴相似物理模拟试验系统,开展了不同缝间距、应力差、压裂排量对水平井多裂缝扩展规律的试验和数值模拟研究,建立了单张开裂缝和多裂缝扩展的应力理论模型和一套室内割缝压裂物理试验方法。通过剖样观察和压力曲线特征的类比分析得到以下结论:①多裂缝起裂后后续压力曲线的典型波动峰值,是致密砂岩多裂缝相互干扰的一个明显特征;小间距使得邻近裂缝处于高诱导应力区域,增加了应力干扰和裂缝偏转程度;②大排量使得裂缝内部净水压增大,多裂缝偏转角度和程度增大,更容易形成纵向缝;且处在中间裂缝受到抑制,大角度偏离最大主应力方向延伸并趋于两侧裂缝最终停止扩展,而两侧裂缝延伸的距离更长;③高应力差条件下,诱导应力场难以改变原始主应力的大小,降低裂缝转向的角度,起裂后后续压力曲线波动较平稳,裂缝更易形成平行于最大主应力方向的横切缝。研究成果可用于多段割缝压裂施工参数的优化设计,从而为不同地质条件的砂岩储层油气开采和煤矿中水力压裂坚硬顶板治理强矿压提供参考。

摘要：研究石膏质岩的膨胀性,对确保穿越石膏质岩层隧道的仰拱稳定具有重要的实践意义.采用WG型固结仪及TWJ数据采集处理系统,对脱水石膏、硬石膏和石膏进行侧限自由膨胀试验;对脱水石膏和硬石膏进行膨胀力试验.试验结果表明:脱水石膏和硬石膏膨胀应变-时间曲线都表现出"S"形特征;两者膨胀变形明显,膨胀600min时脱水石膏和硬石膏测得的最小膨胀应变分别为9%和0.4%,而石膏膨胀变形不明显,膨胀40d内测得最大膨胀应变只有0.12%;脱水石膏和硬石膏的膨胀应变都随膨胀应力的增大而减小,且膨胀应力与膨胀应变曲线都表现出凹型特征.基于侧限自由膨胀试验结果,建立了脱水石膏和硬石膏的"S"形膨胀应变-时间模型,经验证,该模型优于传统的指数模型;基于膨胀力试验结果,建立了脱水石膏和硬石膏膨胀应力-应变模型;综合实验结果及特征线理论,建立了硬石膏围岩的特征线,用以指导仰拱抗膨胀设计.

摘要：为了提高油液磨粒图像的分割效果,优化磨粒自动识别工作的重要环节,提出了一种结合分水岭算法及区域相似度合并的油液磨粒图像自适应分割方法。对于待分割图像,首先通过形态学重构和基于形态学的自适应H-minima技术对梯度图像进行修正,利用分水岭算法完成磨粒图像的一次分割;其次提取分水岭分割后同质区域的Lab颜色特征、局部二值模式(LBP)纹理特征作为区域的量化指标,基于Bhattacharyya系数分别计算区域间的颜色、纹理相似度,设计可以实现权重自适应调整的颜色、纹理特征融合规则,以此来获取同质区域的综合相似度矩阵,实现过分割区域的合并;最后基于统一的后处理算法完成磨粒图像的完整分割。选择60幅磨粒图像对所提方法的分割效果进行测试,结果表明,单幅图像的平均分割速度在12 s左右,分割正确率稳定在90%以上,所提方法避免了用户在分割过程中对图像的交互式处理,较好地平衡了分割效率和分割精度,自适应程度明显提高。

摘要：金属有机骨架(Metal-organic frameworks,MOFs)是由金属节点与有机配体通过配位键连接而成的高度有序的多孔网络框架材料。MOFs具有比表面积大、可设计和调控的结构、主-客体相互作用的性质和强度,在气体吸附、储存、催化、传感、磁学、光学、电化学、药物传输等领域有着巨大的应用潜力,成为近20年来发展最为迅速的一类新型多孔功能纳米材料。开发MOF功能膜器件和装置更需要合成MOF膜而非MOF晶体体相材料,但合成完整、无缺陷的MOF膜仍要面对挑战。合成MOF膜的方法主要有水热合成法、微波合成法、超声合成法、机械球磨法和电化学合成法。电化学合成法快速、在常温常压下进行、化学试剂消耗少,与通常耗时长、不能在常温常压下合成的其他几种方法相比具有明显的优势。本文综述了近10年来电化学合成MOF膜的阳极合成法、阴极合成法、间接双极沉积法、电位移法、电泳沉积法及其应用方面的研究进展,并关注各电化学合成法的优缺点及其在MOF膜制备方法、成膜原理上的差异。

摘要：针对“叠置煤层气系统”这一煤层群地层中普遍发育的煤层气成藏模式,借助重庆大学自主研制的“叠置煤层气系统合采物理模拟实验装置”,设计Ⅰ号、Ⅱ号、Ⅲ号、Ⅳ号模拟煤层的初始气体压力分别为1.0,1.4,1.8,2.2 MPa,通过叠置含气系统煤层气合采物理模拟实验,分析了合采过程中煤层渗透率动态演化特点及其影响因素。结果表明:①合采过程中模拟煤层渗透率变化曲线可分为两类,一类以渗透率先上升后下降再上升为特征,以Ⅰ号和Ⅱ号煤层为代表;另外一类以先下降后上升为特征,以Ⅲ号和Ⅳ号煤层为代表;②合采初期,渗透率差异系数变化显著,中、后期变化不明显,模拟开采结束时Ⅰ,Ⅱ,Ⅲ号煤层相对于Ⅳ号煤层的渗透率差异系数分别为37.5%,26.5%和13.6%,表明合采过程中高储层压力煤层的气体倒灌进入了低储层压力煤层,产生了层间干扰,初期干扰显著,中、后期不明显,煤层受干扰程度随初始气体压力差的加大而增大;③煤层有效应力、煤体温度和煤体变形相互耦合,共同影响着模拟煤层渗透率演化规律,使得4个煤层的渗透率演化呈阶段性变化,其中Ⅳ号煤层渗透率变化影响因素在开采初期以效应力占主导地位,煤体温度和煤体应变分别在渗透率比下降至0.87和0.75时才开始对渗透率演化产生作用。

摘要：针对煤矿俯孔积存水和煤渣影响瓦斯抽放效果问题,提出射流排水排渣方法,设计加工出射流深孔排水排渣装置,采用正交试验法验证了该方法可行性,并研究工作参数对其性能影响规律。结果表明:压缩空气压力p对其性能影响最大,随着p值增大排水渣量呈现先增多后减少趋势,存在最优空气压力值p*使其性能最优;存在临界孔深Hnp,即孔深小于Hnp时排出水渣量保持不变,孔深大于Hnp时排出水渣量逐渐减小;其他条件不变,随着孔内水深升高,排水渣量逐渐增大。射流排水排渣方法可行,操作简单,能有效排出瓦斯抽放孔中的水和煤渣。

摘要：水力压裂是煤层增透和煤层气增产的关键技术。压裂过程中的渗流诱导应力对煤层分段压裂效果具有重要影响。建立分段压裂渗流诱导应力的理论模型,采用有限差分法进行煤层分段水力压裂数值模拟,探究压裂过程中应力场演化规律及渗流诱导应力的作用机制。设计正交试验,以水平主应力差作为指标进行方差分析,探究初始水平主应力差、泵注排量、分段间距对渗流诱导应力的影响程度和作用机制,并提出压裂优化方案。研究结果表明:注水初期会产生较大的渗流诱导应力,导致有效应力峰值下降,使后续起裂位置起裂压力增大,增加起裂难度;压裂过程中与压裂后的渗流诱导应力影响机制不同,压裂过程中泵注流量的影响滞后于分段间距滞后于原始水平主应力差,压裂后3个因素影响程度排序为:分段间距>泵注流量>原始水平主应力差。根据原始地应力差异,提出压裂优化措施:当原始主应力差较大时,可以适当降低分段间距,并增大泵注流量;当原始主应力差较小时,可以适当增大分段间距,并减小泵注流量,据此在保证无卸压盲区的同时可以达到较大的压裂范围。以上分析可以为压裂施工参数优化设计提供参考。

摘要：采用ANSYS有限元软件,计算了磁流变液单链在剪切过程中的力学特性,并以此为基准分别与基于简化偶极子模型和基于不简化偶极子模型的结果进行了比较。结果表明,简化偶极子模型在描述磁流变液力学特性方面具有较高的精度,但由其得到的剪切屈服应力略低于有限元计算结果。这对于改进偶极子模型以建立磁流变液性能更精确快捷的多层次描述方法,进而设计高性能磁流变液具有重要的意义。

摘要：脉冲射流射孔增产技术可有效改善低渗气藏渗透率,提高产气量。自激振荡喷嘴作为射孔增产技术的核心装置,其结构参数直接决定射孔质量。为得到适用于此技术的最优喷嘴结构,根据流体力学、射流力学、边界层及大涡模拟计算理论,利用大涡模拟方法和PIV测试实验研究了不同后喷嘴和前喷嘴直径比、振荡腔长和前喷嘴直径比对脉冲射流的影响规律。将大涡模拟计算结果与PIV试验测试结果相结合,建立了适用于低渗气藏射孔增产的自激振荡喷嘴设计准则:前后喷嘴直径比(d2/d1)为1.2～1.3,腔径比(L/d1)为2.3～3.3。所得结论可作为脉冲射流发生装置的结构设计和优化依据。