Mechanism conversion process and timeliness of N2-ECBM

Purpose. Based on the technology by which methane drainage is strengthened under gas injection, to examine the process of gas injection and the mechanism of action. Methods. Physical simulation experiment method, using the self-built coal seam and gas injection displacement experimental device, the experiment of layered pre-compression forming coal samples under vertical stress loading conditions and under the conditions of different gas injection pressures. Findings. The experiment on N2-ECBM is a dynamic process and has time effects. In the overall process, the rate of replacement was more than 60%, and the rate of displacement was less than 40%. Originality. According to the behavior of nitrogen injection in the coalbed, an assessment of displacement effects under gas injection and a quantitative evaluation of the replacement effect were presented. In every stage of the process, the replacement effect is dominant, while the role of displacement is of secondary importance. Practical implications. The experimental results have great guiding significance for optimization of gas parameters and gas source selection for gas injection flooding in underground coal seams.Мета. Вивчити процес вприскування газу у вугільний пласт й механізм його впливу на основі технології, яка дозволяє забезпечити дренаж метану, інтенсифікований за рахунок нагнітання газу. Методика. Використано експериментальний метод фізичного моделювання: була змонтована установка з моделлю вугленосного пласта для дослідження вприскування газу з метою витіснення метану. В експерименті попередньо стиснені зразки шаруватого вугілля піддавалися вертикальному навантаженню при тисках 200 кН, аналогічних тиску вприснутого газу. Газ для ін’єкцій вимірювався контролером масової витрати з максимальною швидкістю 5 л/хв, і через монітор контролювалися миттєвий і загальний потоки. В експерименті використано антрацит вугільної шахти Хуатай. Результати. Експериментальними дослідженнями встановлено, що концентрація і об’єм метану призводять до змін тиску, витрати і часу вприскування азоту, що свідчить про те, що процес заміщення метану вугільного пласта шляхом закачування азоту залежить від часу. Доведено, що експеримент з використанням технології N2-ECBM (інтенсивного вилучення вугільного метану) – це динамічний процес, в якому фактор часу відіграє вирішальну роль. Об’єм азоту, який залишається у вугіллі й витісняє метан, можна розглядати як кількісний вклад ефекту зміщення. Виявлено, що в результаті використання даної технології, рівень заміщення метану зріс більш, ніж на 60%; а рівень його витіснення – на 40%. Наукова новизна. Вивчено ефект витіснення метану при нагнітанні азоту у вугільний пласт з урахуванням поведінки газу у вугленосній товщі, а також дана кількісна оцінка ефекту заміщення, що чинить ключовий вплив на всіх стадіях процесу, в той час як роль витіснення – другорядна. Практична значимість. Результати експериментів мають принципове значення для оптимізації параметрів газу та для вибору джерела вприскування газу у вугільні пласти.Цель. Изучить процесс впрыскивания газа в угольный пласт и механизм его воздействия на основе технологии, которая позволяет обеспечить дренаж метана, интенсифицированный за счет нагнетания газа. Методика. Использован экспериментальный метод физического моделирования: была смонтирована установка с моделью угленосного пласта для исследования впрыскивания газа с целью вытеснения метана. В эксперименте предварительно сжатые образцы слоистого угля подвергались вертикальной нагрузке при давлениях 200 кН, аналогичных давлению впрыскиваемого газа. Газ для инъекций измерялся контроллером массового расхода с максимальной скоростью 5 л/мин, и через монитор контролировались мгновенный и общий потоки. В эксперименте использован антрацит угольной шахты Хуатай. Результаты. Экспериментальными исследованиями установлено, что концентрация и объем метана приводят к изменениям давления, расхода и времени впрыска азота, что свидетельствует о том, что процесс замещения метана угольного пласта путем закачки азота зависит от времени. Доказано, что эксперимент с использованием технологии N2-ECBM (интенсивного извлечения угольного метана) – это динамический процесс, в котором фактор времени играет решающую роль. Объем азота, который остается в угле и вытесняет метан, можно рассматривать как количественный вклад эффекта смещения. Выявлено, что в результате использования данной технологии, уровень замещения метана возрос более, чем на 60%; а уровень его вытеснения – на 40%. Научная новизна. Изучен эффект вытеснения метана при нагнетании азота в угольный пласт с точки зрения поведения газа в угленосной толще, а также дана количественная оценка эффекту замещения, оказывающему ключевое влияние на всех стадиях процесса, в то время как роль вытеснения – вторична. Практическая значимость. Результаты экспериментов имеют принципиальное значение для оптимизации параметров газа и для выбора источника впрыскивания газа в угольные пласты.The authors are grateful for the financial support from the Natural Science Foundation for the Youth of China (No. 51404091) and the PhD Foundation of Henan Polytechnic University (B2015-08)

Diffusion induced decoherence of stored optical vortices

We study the coherence properties of optical vortices stored in atomic ensembles. In the presence of thermal diffusion, the topological nature of stored optical vortices is found not to guarantee slow decoherence. Instead the stored vortex state has decoherence surprisingly larger than the stored Gaussian mode. Generally, the less phase gradient, the more robust for stored coherence against diffusion. Furthermore, calculation of coherence factor shows that the center of stored vortex becomes completely incoherent once diffusion begins and, when reading laser is applied, the optical intensity at the center of the vortex becomes nonzero. Its implication for quantum information is discussed. Comparison of classical diffusion and quantum diffusion is also presented.Comment: 5 pages, 2 figure

Quantum-classical transition for an analog of double-slit experiment in complex collisions: Dynamical decoherence in quantum many-body systems

We study coherent superpositions of clockwise and anti-clockwise rotating intermediate complexes with overlapping resonances formed in bimolecular chemical reactions. Disintegration of such complexes represents an analog of famous double-slit experiment. The time for disappearance of the interference fringes is estimated from heuristic arguments related to fingerprints of chaotic dynamics of a classical counterpart of the coherently rotating complex. Validity of this estimate is confirmed numerically for the H+D$_2$ chemical reaction. Thus we demonstrate the quantum--classical transition in temporal behavior of highly excited quantum many-body systems in the absence of external noise and coupling to an environment.Comment: 5 pages, 2 ps color figures. Accepted for publication in Phys. Rev.

Controlled quantum teleportation and secure direct communication

We present a controlled quantum teleportation protocol. In the protocol, quantum information of an unknown state of a 2-level particle is faithfully transmitted from a sender (Alice) to a remote receiver (Bob) via an initially shared triplet of entangled particles under the control of the supervisor Charlie. The distributed entangled particles shared by Alice, Bob and Charlie function as a quantum information channel for faithful transmission. We also propose a controlled and secure direct communication scheme by means of this teleportation. After insuring the security of the quantum channel, Alice encodes the secret message directly on a sequence of particle states and transmits them to Bob supervised by Charlie using this controlled quantum teleportation. Bob can read out the encoded message directly by the measurement on his qubit. In this scheme, the controlled quantum teleportation transmits Alice's message without revealing any information to a potential eavesdropper. Because there is not a transmission of the qubit carrying the secret message between Alice and Bob in the public channel, it is completely secure for controlled and direct secret communication if perfect quantum channel is used. The feature of this scheme is that the communication between two sides depends on the agreement of the third side.Comment: 4 page

Optical spectroscopy study of the collapsed tetragonal phase of CaFe2_2(As0.935_{0.935}P0.065_{0.065})2_2 single crystals

We present an optical spectroscopy study on P-doped CaFe$_2$As$_2$ which experiences a structural phase transition from tetragonal to collapsed tetragonal (cT) phase near 75 K. The measurement reveals a sudden reduction of low frequency spectral weight and emergence of a new feature near 3200 \cm (0.4 eV) in optical conductivity across the transition, indicating an abrupt reconstruction of band structure. The appearance of new feature is related to the interband transition arising from the sinking of hole bands near $\Gamma$ point below Fermi level in the cT phase, as expected from the density function theory calculations in combination with the dynamical mean field theory. However, the reduction of Drude spectral weight is at variance with those calculations. The measurement also indicates an absence of the abnormal spectral weight transfer at high energy (near 0.5-0.7 eV) in the cT phase, suggesting a suppression of electron correlation effect.Comment: 6 pages, 4 figure