突出煤体中瓦斯水合固化相平衡热力学研究

突出煤体中瓦斯水合固化相平衡热力学规律的有效获取是瓦斯水合固化防突新技术应用的首要关键。据此，利用瓦斯水合固化实验装置，模拟突出煤体赋存状态和中高压注水条件，开展突出煤体孔隙裂隙分布、毛细管力作用及注水参数变化对瓦斯水合固化相平衡影响实验；结合超声波探测技术和时域反射技术捕获突出煤体中瓦斯水合物形成过程声学参数(声速、衰减、频率)及水合物饱和度等信息，探讨突出煤体孔隙裂隙分布、毛细管力作用、煤体环境温度、赋存瓦斯组分/浓度/压力、中高压注水时注水量/压力等因素对瓦斯水合固化相平衡影响规律；基于van der Waals-Platteeuw模型、多孔介质渗流力学原理及物质传递理论，建立突出煤体中瓦斯水合固化相平衡热力学数学模型，确定典型突出煤体中瓦斯水合固化热力学参数。本研究工作对阐明突出煤体中瓦斯水合固化热力学规律具有重要意义，为推动瓦斯水合固化防突新技术向纵深方向发展奠定基础。

突出煤体中瓦斯水合固化过程热力学和动力学规律的有效获取是瓦斯水合固化防突新技术的应用关键。据此，针对突出煤体孔隙分布规律研究需要，项目组赴黑龙江、辽宁、安徽、河南等国家重点监控国有煤矿采集突出煤样30组，利用美国康塔PoreMaster-33型压汞仪测试并分析了突出煤样孔隙率、孔径分布及孔隙连通性等变化规律；利用瓦斯水合固化实验装置，模拟了突出煤体赋存状态和中高压注水条件，开展了突出煤体中瓦斯水合固化过程相平衡热力学和动力学特性实验；结合超声波探测技术和时域反射技术捕获突出煤体中瓦斯水合物形成过程声学参数(声速、衰减、频率)及水合物饱和度等信息，探讨了突出煤体(多孔介质)孔隙裂隙分布、毛细管力作用、煤体环境温度、赋存瓦斯的组分/浓度/压力、中高压注水时注水量/压力等因素对瓦斯水合固化过程影响；基于van der Waals-Platteeuw模型、多孔介质渗流力学原理及物质传递理论，建立了突出煤体中瓦斯水合固化相平衡热力学和动力学数学模型，确定了典型突出煤体中瓦斯水合固化热力学及动力学参数。本研究工作对阐明突出煤体中瓦斯水合固化热力学及动力学规律具有重要意义，为推动瓦斯水合固化防突新技术向纵深方向发展奠定基础。此外，本项目任务书拟发表学术论文6~8篇(其中，SCI/EI收录4~6篇)，实际发表论文13篇(其中，SCI收录4篇、EI收录4篇、ISTP收录2篇)。项目研究期间，申请人入选首届“黑龙江科技学院青年才俊”资助计划，获聘《Energy & Fuels》(美)、《Oil & Gas Science and Technology》(法)、《Energy Exploration & Exploitation》(中)、《Natural Hazards》(美)等SCI期刊审稿人，荣获省部级科技奖2项；2名硕士在本项目资助下顺利毕业并同获校“优秀硕士毕业生”称号。