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- O Carvão na ActualidadePublication . Lemos de Sousa, M. J.; Rodrigues, Cristina; Dinis, Maria Alzira Pimenta
- Effect of gas compressibility factor estimation in coal sorption isotherms accuracyPublication . Rodrigues, Cristina; da Silva, J.M. Machado; Dinis, Maria Alzira Pimenta; Lemos de Sousa, M. J.Compressibility factor (CF) is a key parameter in gas industry, regarding gas flow and storage in a gas reservoir. This study highlights the necessity to accurately estimate CF, affecting reservoir sorption capacity determination. The effect of the CF of N2, CH4 and CO2 in the coal porous structure was studied. Sorption isotherms showed no significant hysteresis regarding N2, due to gas inert behaviour. CH4 has a higher CF slope and the hysteresis behaviour is stronger than in N2. CO2 has no linear CF behaviour and besides relevant hysteresis, a distinct general trend between both curve shapes was identified, and the CO2 desorption curve intercepted the CO2 adsorption curve at 30x105 Pa. This is due to CO2 retention on coal porous structure, thanks to the great affinity between CO2 and the organic microporous structure, to pressures up to 6.9x105 Pa. The gas mixture showed a significant hysteresis due to its composition.
- Estratigrafia sequencial: definições e ilustrações dos termos e conceitosPublication . Cramez, Carlos; Lemos de Sousa, M. J.Os glossários, thesaurus, ou léxicos e os vocabulários são, geralmente, elaborados tendo em vistas dois objectivos diferentes, mas complementares na práctica. Eles são concebidos quer para aparecerem como um apêndice no fim de um trabalho de fundo ou de um curso temático, dando a significação e outros detalhes sobre as palavras chave e/ou expressões utilizadas nos textos de base, quer destinados a ser publicados, digamos de maneira autónoma. O trabalho aqui apresentado corresponde, simplesmente, a uma compilação de definições e conceitos dispersas nas mais variadas publicações sobre a Estratigrafia Sequencial. Ele é destinado, principalmente, a servir os jovens geocientistas que seguiram os nossos cursos e ateliers, uma vez que todos os termos definidos foram e são utilizados nessas classes. No vocabulário, para cada termo, apresenta-se: (i) uma definição sucinta (com uma tradução em inglês, francês, espanhol, alemão, chinês, russo e italiano que, mais tarde, será actualizada, particularmente, a tradução em alemão) ; (ii) uma tentativa de interpretação de uma linha sísmica, um esquema ou uma fotografia ilustrando o seu significado e (iii) um comentário, por vezes com notas, esclarecendo determinados pontos relacionados com a ilustração do termo.
- Glossário ilustrado de estratigrafia sequencial e termos associadosPublication . Cramez, Carlos; Lemos de Sousa, M. J.Este Glossário de Estratigrafia Sequencial deve apenas ser considerado como uma primeira tentativa de normalização da terminologia desta especialidade. O trabalho que agora se apresenta corresponde a uma compilação de definições e doutrinas dispersas nas mais variadas publicações destinadas a servir os nossos alunos. Assim, à semelhança do que fizemos para geocientistas de certos países, este vocabulário foi elaborado, unicamente, para ajudar os jovens geocientistas que participem nos nossos cursos e ateliers, uma vez que a grande maioria dos termos aqui definidos são os utilizados durante os cursos. No vocabulário apresenta-se uma definição sucinta de cada termo e, bem assim, a sua tradução em sete línguas (inglês, francês, espanhol, alemão, chinês, russo e italiano). Alguns dos termos estrangeiros são tentativas de tradução que, mais tarde, serão actualizados (isto é, particularmente, verdade para os termos alemães).
- The coal cleat system: A new approach to its studyPublication . Rodrigues, Cristina; Laiginhas, C.; Fernandes, M.; Lemos de Sousa, M. J.; Dinis, Maria Alzira PimentaAfter a general analysis regarding the concept of coal “cleat system!”, its genetic origin and practical application in Coalbed methane (CBM) commercial production and in CO2 geological sequestration projects, the authors have developed a method to answer, quickly and accurately according with the industrial practice and needs, to the following yet unanswered questions: (i) how to define the spatial orientation of the different classes of cleats present in a coal seam, and (ii) how to determine the frequency of their connectivites? The new available and presented techniques to answer these questions have a strong computer based tool (Geographic Information System (GIS)), able to build a complete georeferentiated database, which will allow to three-dimensionally locate the laboratory samples in the coalfield. It will also allow to better understand the coal cleat system and consequently to recognise the best pathways to gas flow through the coal seam. Such knowledge is considered crucial for understanding what is likely to be the most efficient opening of cleat network, then allowing the injection with the right spatial orientation, of pressurized fluids or propants in order to directly drain the maximum amount of gas flow to a CBM exploitation well. The method is also applicable to the CO2 Geological Sequestration Technologies, operations corresponding to the injection of CO2 sequestered from industrial plants in coal seams of abandoned coalmines or high depth coal seams.
- Gas Storage versus Gas Circulation in North Atlantic and Gondwana Coal TypesPublication . Dinis, Maria Alzira Pimenta; Rodrigues, Cristina; Lemos de Sousa, M. J.The growing insufficiency in oil and natural gas supplies and the rise in energy consumption all over the world have created new opportunities to other energy products and technologies. Coal acquired again an important role in the global energy survey. International Organizations are nowadays conscious and compromised to systematically move into Clean/Cleaner Coal Technologies (CCTs) and, above all, into Zero (or near zero) Emission Technologies (ZETs). Carbon Capture and Storage (CCS) Technologies, acting in a complementary way to CCTs, are becoming one of the solutions to face Climate Changes, permitting not to avoid but to minimize at an acceptable level the Green House Gas Effect (GHGE). It is also imperative to emphasize the actual crucial role of coal as a natural gas source rock and as a reservoir. Yet it is also important to understand that when coal has a high gas generation potential this fact does not necessarily imply that coal also has a high gas storage capacity and a high gas circulation performance. This investigation aims to compare the gas storage capacity and the gas circulation behaviour between Gondwana and North-Atlantic coal types. Two sets of Gondwana and North-Atlantic coal types, with different ranks, were selected in the present research. Results revealed that the two sets of samples, corresponding to different facies and, consequently, with different chemical and physical properties, have quite different gas storage and gas circulation behaviours. In general terms, “North-Atlantic Type” coals have a higher CH4 storage capacity than “Gondwana Type” coals, due to differences in their petrographic characteristics, mainly in terms of vitrinite content, and rank but also, although in a smaller scale, in terms of gas sorption temperatures. Diffusion coefficient values present a higher dependency on temperature changes than on gas storage capacities due to the high activation energy induced by high temperatures.
- Coal gas adsorption/desorption isotherms versus diffusion processPublication . Rodrigues, Cristina; Dinis, Maria Alzira Pimenta; Lemos de Sousa, M. J.In the present work, the authors studied two meta-anthracite samples from Douro Coalfield (NW of Portugal) in which classical sorption isotherms were carried out, using CO2 only. Results have demonstrated that whenever the CO2 is adsorbed in the coal pores/matrix it will be enduringly fixed up to, approximately, pressures of 32 bar in sample A and 34 bar in sample B. Since the gas release process it intensely related to diffusion coefficients, it is crucial to define their evolution on the two analyses reported in this paper. So, during adsorption, diffusion coefficients decrease in sample A from 4.66736E-08 to 1.23490E-09 cm2/sec (6.72 and 48.13 bar) and during desorption they increase from 7.61829E-09 to 1.09908E-08 cm2/sec (45.68 and 11.48 bar). In sample B, diffusion coefficients decrease from 2.47409E-08 to 2.11813E-09 cm2/sec (7.53 and 47.17 bar) in adsorption and increase in desorption from 1.48767E-09 to 2.83736E-08 cm2/sec (42.22 and 7.71 bar).
- Increasing Sorption Isotherms Accuracy: Weibull Modelling and Linear RegressionPublication . Dinis, Maria Alzira Pimenta; Rodrigues, Cristina; Lemos de Sousa, M. J.Relying on an adequate mathematical approach, two different mathematical procedures can be applied to the huge database produced during gas sorption isotherm experiments in order to obtain accurate data to be used in the industrial practice. To treat data determined from gas sorption isotherms without a careful mathematical support will produce inaccurate results, because all the determinations will be dependent on human decision. The minimum error reported since the first stage of a sorption isotherm determination, which corresponds to volume calibrations of reference and sample cells performed through the use of helium, will produce enormous inaccuracies on sorption isotherm behavior. These inaccurate behaviors may sometimes invalidate any Coalbed Methane recovery and CO2 injection programs. The study consisted on investigating gas sorption isotherm accuracies determined during the first part of the sorption process, which is mainly conducted by monitoring the pressure decline with time, in the reference and the sample cells (when both cells are not in contact), until the stabilization stage is achieved. Three samples from two different coals were selected in order to study their gas sorption behavior, in terms of a clear mathematical approach, when submitted to three different gas compositions, viz. 99.999% methane (CH4); 99.999% carbon dioxide (CO2); and a gas mixture containing 74.99% CH4 + 19.99% CO2 + 5.02% nitrogen (N2). Sorption experiments allow to conclude that the three samples present the same mathematical response during the first part of the sorption process. However, all gas sorption data (adsorption and desorption) collected from reference cell have a better fitting to a Modified Weibull Model, and all gas sorption data (adsorption and desorption) collected from sample cell respond in a trustworthy way to a Linear Regression Model. Confidence bands and prediction intervals (or bands) were also computed.
- Estudio de las propiedades de adsorción/desorción de gas en el carbón de la Cuenca de Sabinas en México: Study of gas adsorption/desorption properties in coals of Sabinas Basin on MexicoPublication . Enciso-Cárdenas, J. J.; Rodrigues, Cristina; Martínez, L.; Camacho-Ortegón, L. F.; Lemos de Sousa, M. J.; De la O-Burrola, F.; Dinis, Maria Alzira PimentaEl objetivo principal de esta investigación, se enfoca en el estudio de las propiedades de adsorción/desorción de CH4 en los yacimientos de gas asociado al carbón, los cuales se ubican en la porción noreste de México, con el fin de comprender su comportamiento desde el punto de vista de los yacimientos no convencionales. Para continuar con el desarrollo de este proyecto, se llevó a cabo una campaña de muestreo a cargo del Servicio Geológico Mexicano (SGM), el cual nos proporcionó 7 muestras de carbón bituminoso, procedentes de la Cuenca de Sabinas para su caracterización. La caracterización general incluyó: (1) Análisis inmediatos o primarios de humedad y ceniza, (2) Análisis elemental para la determinación de (C, H, O, N, y S), (3) Análisis petrográfico para determinar el tipo de materia orgánica, (4) Pirolisis Rock-Eval®6 para conocer su potencial petrolífero. El conjunto de estos análisis nos permitieron evaluar las muestras para desarrollar mediante “Isotermas de Langmuir” los ensayos de adsorción/desorción de CH4 y la interpretación de los parámetros que influyen en el proceso de adsorción. Para el desarrollo de las pruebas de adsorción/desorción se utilizó la técnica termo-volumétrica, observando capacidades de almacenamiento de gas metano de 202.11 scf/ton (7.07m3/ton) a 364.76 scf/ton (10.47m3/ton). Estos resultados nos permitieron interpretar las características físicas y químicas que influyen en la capacidad de almacenamiento del gas en el carbón. Anticipando como conclusión general que: la adsorción del gas aumenta con el rango/madurez. También se estudió la influencia de la composición maceral en el proceso de sorción y se verificó que la capacidad de almacenamiento de gas está íntimamente relacionada al contenido de vitrinita. Esto nos condujo a retomar las declaraciones de algunos autores (Chalmers y Bustin, 2008; Zhang et al, 2012) quienes verificaron que la capacidad de adsorción en base al COT aumenta en el siguiente orden: tipo I < tipo II < tipo III. Esto se atribuyó a que la vitrinita tiene una mayor capacidad de adsorción, en comparación con otros tipos de macerales.
- Energia e Ambiente: perspetivas atuais: Energy and Environment: current perspectivesPublication . Oliveira, Gisela; Lemos de Sousa, M. J.O mundo está em constante mudança: é algo natural e expectável. Com a recente crise económica e financeira mundial, de evolução e dimensões sem precedentes, as mudanças verificadas tomaram nova importância em várias vertentes da sociedade e até da vida pessoal, tornam-se urgentes adaptações, novos comportamentos e mudanças de mentalidade. A atual crise deu maior ênfase à importância da energia como motor de desenvolvimento e como pilar de sustentação do mundo industrializado. A variação do preço dos combustíveis e os seus efeitos sobre o preço de outros bens e sobre a economia em geral, é notícia de destaque frequente nos meios de comunicação social. Por agora, os problemas relacionados com a energia, pelo menos ao nível de Portugal e da União Europeia, estão ainda longe de serem afetados por escassez de meios, de recursos ou até de matéria-prima, no entanto, tarda a consciencialização que existem limites para o crescimento e que terminou a época de disponibilidade de energia barata a que nos habituámos durante o século XX. Assim, urge também mudar mentalidades e comportamentos no que se refere ao modo como se fornece, distribui e, principalmente, se utiliza a energia, não apenas ao nível dos que atuam como gestores e decisores técnicos, políticos ou económicos, mas também ao nível individual. Apesar do impacto mediático de algumas crises energéticas mundiais verificadas no século passado e que causaram fortes restrições ao consumo, a convicção generalizada da existência de abundância de recursos e meios energéticos, criou oportunidades para o uso displicente e até para o desperdício, do bem precioso que constitui a energia. A utilização da energia, em nome do bem-estar pessoal, do progresso tecnológico e do desenvolvimento económico, não pode ser feita a todo o custo: tem que ser racional, sustentada e equilibrada com o meio ambiente.