1. На главную
  2. Электронные версии
  3. Теплофизика высоких температур
  4. T. 61, № 3, 2023

Теплофизика высоких температур, 2023, T. 61, № 3, стр. 391-397

Процесс переноса тепла в угольном пласте с изменяющимися теплофизическими свойствами

И. М. Абдулагатов 1, 2, *, А. Э. Рамазанова 1

1 Институт проблем геотермии и возобновляемой энергетики ‒ филиал Объединенного института высоких температур РАН
Махачкала, Россия

2 Дагестанский государственный университет
Махачкала, Россия

* E-mail: ilmutdina@gmail.com

Поступила в редакцию 20.08.2022
После доработки 09.02.2023
Принята к публикации 11.05.2023

Аннотация

Приведены новые экспериментальные термодинамически согласованные данные температурной зависимости температуропроводности, теплоемкости и рассчитанной на их основе теплопроводности (λ = аρСР) черного угля. Экспериментально исследовано влияние термического разложения (пиролиза) угля вблизи 700 К, испарения влаги и других легко летучих компонентов угля при 380 К на поведение теплоемкости и теплопроводности. Измерения проводились бесконтактным методом лазерной вспышки (Netzsch LFA 457) в интервале температур 301‒823 К. По измеренным значениям температуропроводности черного угля исследован процесс переноса тепла в угольном пласте. Показано, что учет температурной зависимости температуропроводности среды при решении уравнения теплопереноса существенно влияет на распределение температуры в пласте.

Список литературы

  1. Hofmeister A.M. Thermal Diffusivity of Garnets at High Temperature // Phys. Chem. Miner. 2006. V. 33. P. 45.

  2. Hofmeister A.M. Inference of High Thermal Transport in the Lower Mantle from Laser-flash Experiments and the Damped Harmonic Oscillator Model // Phys. Earth Planet. Inter. 2008. V. 170. P. 201.

  3. Zhang L. Potential Assessment of CO2 Injection for Heat Mining and Geological Storage in Geothermal Reservoirs of China // Appl. Energy. 2014. V. 122. P. 237.

  4. Holt J.B. Thermal Diffusivity of Olivine // Earth Planet. Sci. 1975. V. 27. P. 404.

  5. Buttner R., Zimanowski B., Blumm J., Hagemann L. Thermal Conductivity of a Volcanic Rock Material (Olivine–Melilitite) in the Temperature Range between 288 and 1470 K // J. Volcanol. Geotherm. Res. 1998. V. 80. P. 293.

  6. Degiovanni A., Andre S., Maillet D. Phonic Conductivity Measurement of a Semi-transparent Material // Thermal Conductivity. Ed. Tong T.W. Lancaster, PN: Technomic, 1994. V. 22. P. 623.

  7. Popov Y.A., Pribnow D., Sass J.H., Williams C.F., Burkhardt H. Characterization of Rock Thermal Conductivity by High-resolution Optical Scanning // Geothermics. 1999. V. 28. P. 253.

  8. Pertermann M., Whittington A.G., Hofmeister A.M., Spera F.J., Zayak J. Transport Properties of Low-sanidine Single-crystals, Glasses and Melts at High Temperature // Contrib. Mineral. Petrol. 2008. V. 155. P. 689.

  9. Abdulagatov I.M., Abdulagatova Z.Z., Grigor’ev B.A., Kallaev S.N., Omarov Z.M., Bakmaev A.G., Ramazanova A.E., Rabadanov K.M. Thermal Diffusivity, Heat Capacity, and Thermal Conductivity of Oil Reservoir Rock at High Temperatures // Int. J. Thermophys. 2021. V. 42. P. 135.

  10. Abdulagatov I.M., Abdulagatova Z.Z., Kallaev S.N., Bakmaev A.G., Ranjith P.G. Thermal-diffusivity and Heat-Capacity Measurements of Sandstone at High Temperatures Using Laser-Flash and DSC Methods // Int. J. Thermophys. 2015. V. 36. P. 658.

  11. Abdulagatova Z.Z., Kallaev S.N., Omarov Z.M., Bakmaev A.G., Grigor’ev B.A., Abdulagatov I.M. Temperature Effect on Thermal-Diffusivity and Heat-Capacity and Derived Values of Thermal-conductivity of Reservoir Rock Materials // Geomechanics and Geophysics for Geo-Energy and Geo-Resources. 2020. V. 6. P. 8.

  12. Abdulagatov I.M., Abdulagatova Z.Z., Kallaev S.N., Bakmaev A.G., Omarov Z.M. Heat Capacity and Thermal Diffusivity of Heavy Oil Saturated Rock Materials at High Temperatures // J. Therm. Anal. Calorim. 2020. V. 142 (1). P. 519.

  13. Min S., Blumm J., Lindemann A. A New Laser-Flash System for Measurement of the Thermophysical Properties // Thermochim. Acta. 2007. V. 455. P. 46.

  14. Vozar V., Hohenauer W. Uncertainty of Thermal Diffusivity Measurements Using the Laser-flash Method // Int. J. Thermophys. 2005. V. 26. P. 1899.

  15. ASTM E1461-13 Standard Test Method for Thermal Diffusivity by the Flash Method, 2013.

  16. ISO 22007-4:2008. Plastics-determination of Thermal Conductivity and Thermal Diffusivity. Part 4: Laser Flash Method, 2008.

  17. Cowan R.D. Pulse Method of Measuring Thermal Diffusivity at High Temperatures // J. Appl. Phys. 1963. V. 34. P. 926.

  18. Mehling H., Hautzinger G., Nilsson O., Fricke J., Hofmann R., Hahn O. Thermal Diffusivity of Semitransparent Materials Determined by the Laser-flash Method Applying a New Analytical Model // Int. J. Thermophys. 1998. V. 19. P. 941.

  19. Abdulagatov I.M., Abdulagatova Z.Z., Kallaev S.N., Bakmaev A.G., Omarov Z.M., Ranjith P.G. Heat-capacity Measurements of Sandstone at High Temperatures // J. Zhao (Australia). 2016. P. 493.

  20. Абдулагатов И.М., Григорьев Б.А., Абдулагатова З.З., Каллаев С.Н., Бакмаев А.Г., Омаров З.М. Температуропроводность, теплоемкость и теплопроводность резервуарных пород // Вести газовой науки. Актуальные вопросы исследований пластовых систем месторождений углеводородов. М.: ВНИИГАЗ, 2021. № 1(46). С. 129.

  21. Абдулагатов И.М., Григорьев Б.А., Абдулагатова З.З., Каллаев С.Н., Бакмаев А.Г., Омаров З.М. Экспериментальное исследование тепловых свойств (теплопроводности, температуропроводности, теплоемкости) естественных резервуарных пород, насыщенных тяжелой нефтью // Вести газовой науки. Актуальные вопросы исследований пластовых систем месторождений углеводородов. М.: ВНИИГАЗ, 2022. № 4(49). С. 75.

  22. Gu Y.-Q. Thermophysical Properties of Chinese Coals // Science in China (Ser. A). 1991. V. 34. P. 201.

  23. Gosset D., Guillois O., Papoular R. Thermal Diffusivity of Compacted Coal // Carbon. 1996. V. 34. P. 369.

  24. Il’chenko K.D., Revenko M.B. Thermophysical Properties of Ukraine Coals // Metallurgy Thermal Engineering. Dnepropetrovsk: NMAU, 2009. V. 1. P. 110.

  25. Wen H., Lu J.-H., Xiao Y., Deng J. Temperature Dependence of Thermal Conductivity, Diffusivity and Specific Heat Capacity for Coal and Rocks from Coalfield // Thermochim. Acta. 2015. V. 619. P. 41.

  26. Dindi H., Ba X.-H., Krantz W.B. Thermal and Electrical Property Measurements for Coal // Fuel. 1989. V. 68. P. 185.

  27. MacDonald R.A., Callanan J.E., McDermott K.M. Heat Capacity of a Medium-volatile Bituminous Premium Coal from 300 to 520 K. Comparison with a High-volatile Bituminous Nonpremium Coal // Energy & Fuels. 1987. V. 1. P. 535.

  28. Szarawa J. Heat Capacity of Coal Over a Wide Temperature Range // Termodynamika Chemiczna. Warszawa, 1969. P. 74.

  29. Tomeczek J., Palugniok H. Specific Heat Capacity and Enthalpy of Coal Pyrolysis at Elevated Temperatures // Fuel. 1996. V. 75. P. 1089.

  30. Leśniak B., Słupik Ł., Jakubina G. The Determination of the Specific Heat Capacity of Coal Based on Literature Data // Chemik. 2013. V. 67. P. 566.

  31. Schloemer S., Teschner B., Poggenburg J., Seeger Ch. Gas and Temperature Monitoring of a Spontaneous Coal Fire in Wuda Coal Mining Area // Report of Coal Fire Project Phase A. Part B: Innovative Technologies for Exploration, Extinction and Monitoring of Coal Fires in North China, 2007.

Дополнительные материалы отсутствуют.

Инструменты

следующая статья выпуска предыдущая статья выпуска содержание выпуска

Теплофизика высоких температур

Архивы выпусков Информация о журнале Отправить рукопись в журнал