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提出問題

Seren項目由卡迪夫大學環(huán)境巖土研究中心（GRC）和英國地質調查局 (BGS)合作領導，它是歐洲區(qū)域發(fā)展基金(ERDF)資助的一個研究項目，旨在地球能源主題內開發(fā)可以商業(yè)應用的創(chuàng)新工程技術，包括地源熱、煤炭地下氣化、煤炭和土壤中的碳封存、地理信息學：低碳工具和高級計算模型。

Seren多功能氣體實驗室擁有先進、專業(yè)的試驗設施，其設計與建設的目標是支持地球資源應用中與工程方面有關的商業(yè)和研究需求。該實驗室是環(huán)境巖土研究中心Seren項目的一部分。產業(yè) 合作是該項目的基石，將確保研究的商業(yè)價值最大化。

實驗室的主要目標是研究氣體注入或抽離過程中，不同類型的巖石會有何不同的反應特性。實驗室可以提供氣體儲存、產率、產量及其可能發(fā)生的結構變化相關的資料，這些資料的價值在于可以確定現(xiàn)場大規(guī)模生產的運行極限，進而應用于新的地球能源開發(fā)，如二氧化碳封存、非常規(guī)油氣資源開發(fā)。相關試驗數(shù)據(jù)也將編制為具體廠址下的可行性研究報告。據(jù)悉，應用這些新成果的公司將擁有巨大的商業(yè)優(yōu)勢。

為了更好地了解不同巖石類型與氣體的反應特性，GRC需要定制一些設備。根據(jù)我們提出的設計方案，我們咨詢了GDS儀器公司，并提出這種想法及研發(fā)相關設備的需求。經過多次協(xié)商和討論后，我們對其中一個解決方案達成一致，以滿足我們的測試要求。

圖1   Seren多功能氣體實驗室

解決方案

該定制儀器主要用于研究巖石在一定壓力和溫度范圍內的氣體運移和反應特性。

該儀器由以下兩個單元組成:

1） 吸附/解吸測量單元。該壓力室包含一對腔體，其中一個腔體儲存試樣，另一個腔體存放已知體積的氣體。兩個腔體是相同的，然后在等溫條件下測量吸附過程中試樣腔體內的壓力衰減。

2）氣體運移和滲透率測量單元。在GDS高壓溫控三軸系統(tǒng)（HPETAS）的基礎上,增加一個質量流量傳感器用于精確測量氣體的滲透率，同時也為氣體成分分析提供了樣品提取選項。

圖2   GDS公司和卡迪夫大學設計的CO2吸附壓力室

與常規(guī)吸附/解吸和滲透率測量相比，該實驗室可以更精確的再現(xiàn)深部地質環(huán)境條件。

試驗結果

結合大量的數(shù)值模擬方案，這些實驗設施目前正用于研究威爾士煤層中碳封存過程。

該研究將使Seren團隊能夠為威爾士工業(yè)提供先進、專業(yè)的產品和成果，并促進了新興地球能源領域 “專家中心”的創(chuàng)建。

結論與致謝

“Seren多功能氣體實驗室由 GRC支持建設，研究了原位條件下高壓氣體與煤之間的氣體輸運和反應特性。主要實驗設備吸附壓力室和三軸壓力室由GDS公司制造。在我們的研究中，壓力、溫度和流量等試驗參數(shù)的準確獲取至關重要。GDS生產的高精度設備不僅滿足了我們的試驗需求，而且使我們獲取了高質量的數(shù)據(jù)。與這些友好且博學的員工一起工作是很好的經歷，我本人對GDS的高質量服務和專業(yè)支持大力推薦。” 

———Mojgan Hadi Mosleh  環(huán)境巖土研究中心

關于“英國卡迪夫大學環(huán)境巖土研究中心”

英國卡迪夫大學環(huán)境巖土研究中心（GRC）依托于卡迪夫工程學院。  該學院是歐洲知名的教育中心，擁有現(xiàn)代化的實驗室和先進的計算機設施。GRC的使命是承擔研發(fā)，提供領導和教育，參與環(huán)境巖土領域前沿的行業(yè)。GRC涉及的工作范圍很廣泛，從地方、國家和國際層面的基礎研究和探索性研究，到通過知識產權和技術轉讓產生商業(yè)應用的諸多行業(yè) 。該研究中心還提供博士、研究型碩士及理學碩士相關的專業(yè)課程教育。