一种原煤吸附气体特性的实验分析方法技术

本发明专利技术提出了一种原煤吸附气体特性的实验分析方法，该方法包括：采用逐级加压的方式进行连续吸附试验；测定吸附量；确定样品的吸附饱和周期。所述连续吸附试验包括：向参照缸充入甲烷气，记录参照缸的压力；连通参照缸和样品缸，记下平衡后参照缸和样品缸的压力；采用逐级加压的方式依次提高实验压力，重复上述两步骤，直至达到实验要求的压力。该方法是在地层温压条件下开展原煤等温吸附，更接近煤层实际情况。这为利用地球物理方法进行煤层气预测提供了理论基础。

An Experimental Analysis Method for Adsorptive Gas Characteristics of Raw Coal

The present invention provides an experimental analysis method for adsorption gas characteristics of raw coal. The method includes: continuous adsorption test with step-by-step pressure; determination of adsorption capacity; determination of adsorption saturation period of sample. The continuous adsorption test includes: filling the reference cylinder with methane gas to record the pressure of the reference cylinder; connecting the reference cylinder and the sample cylinder to record the pressure of the reference cylinder and the sample cylinder after balance; increasing the experimental pressure step by step and repeating the above two steps until the pressure required by the experiment is reached. This method is based on isothermal adsorption of raw coal under stratum temperature and pressure conditions, which is closer to the actual situation of coal seam. This provides a theoretical basis for the prediction of coalbed methane using geophysical methods.

【技术实现步骤摘要】
一种原煤吸附气体特性的实验分析方法
本专利技术属于岩石物理研究领域，本专利技术涉及煤层气三轴模拟测试装置、吸附量测量和等温吸附，特别涉及一种原煤吸附气体特性的实验分析方法。
技术介绍
煤层含气量是煤层气工业中的一个重要指标。煤岩的含气量不同会引起煤岩速度的下降。通常情况下煤层气的含气量受温度、压力、煤级、煤岩成分、煤岩宏观组分和煤岩内的平衡水分等的影响。实际上，一定条件下煤层含气量的最大值即为煤层在该条件下的吸附能力，也就是说，煤层气储层的吸附能力也受到上述条件的影响和制约。但是在国内外公开的文献中目前更关注的是粉状煤样的吸附特性，对原煤(块状煤样)的吸附特性研究较少。现有煤的等温吸附实验是在粉状煤样的情况下进行的。相对而言，这种方法煤容易达到吸附饱和状态。对于原煤(块煤)的吸附更接近煤层实际情况，不过，原煤等温吸附实验研究极少，需要多长时间达到吸附饱和还没有共识，这就需要开展相关的实验来研究块状煤样的气体吸附特性。
技术实现思路
本专利技术提供了一种原煤吸附气体特性的实验分析方法。首先开展不同吸附压力下吸附量试验测量、加压次数的测试研究；然后通过在等温不同压力下的连续吸附试验，研究煤岩吸附量与吸附时间的关系，最终确定煤样吸附饱和的周期。根据本专利技术的一个方面，提供一种原煤吸附气体特性的实验分析方法，该方法包括：采用逐级加压的方式进行连续吸附试验；测定吸附量；确定样品的吸附饱和周期。进一步地，所述连续吸附试验包括：向参照缸充入甲烷气，记录参照缸的压力；连通参照缸和样品缸，记下平衡后参照缸和样品缸的压力；采用逐级加压的方式依次提高实验压力，重复上述两步骤，直至达到实验要求的压力。进一步地，所述测定吸附量包括：在模拟系统中将气体与吸附剂放在一起，达到平衡后，通过比较吸附前后的气体压力来测定吸附量。进一步地，在向参照缸充入甲烷气之前，将包括参照缸和样品缸以及连接管线在内的吸附系统抽真空，并设定系统温度。进一步地，使高压钢瓶甲烷气向参照缸充入甲烷气。进一步地，所述甲烷气的纯度大于99.99％。进一步地，系统抽真空时间为20～30分钟。进一步地，所述确定样品的吸附饱和周期包括：记录样品在不同压力下达到吸附饱和所需要的时间，以便确定样品的吸附饱和周期。进一步地，在所述连续吸附试验之前，首先制备煤样，将煤样装入样品缸，并进行气密性检查。进一步地，在所述连续吸附试验之前，首先确定煤样的围压、温度以及最高测试压力；在吸附平衡同时，采集吸附时间、压力和温度。本专利技术提供了一种原煤吸附气体特性的实验分析方法。该方法是在地层温压条件下开展原煤等温吸附，更接近煤层实际情况。这为利用地球物理方法进行煤层气预测提供了理论基础。附图说明通过结合附图对本公开示例性实施方式进行更详细的描述，本公开的上述以及其它目的、特征和优势将变得更加明显，其中，在本公开示例性实施方式中，相同的参考标号通常代表相同部件。图1示出了煤岩吸附气体的流程图。图2示出了气体压力随吸附时间的变化曲线。图3示出了气体压力随吸附时间的变化曲线。图4示出了气体压力随吸附时间的变化曲线。图5示出了低压状态下，气体压力随吸附时间的变化曲线。图6示出了较高压力状态下，气体压力随吸附时间的变化曲线。图7示出了高压状态下，气体压力随吸附时间的变化曲线。具体实施方式下面将参照附图更详细地描述本公开的优选实施方式。虽然附图中显示了本公开的优选实施方式，然而应该理解，可以以各种形式实现本公开而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了使本公开更加透彻和完整，并且能够将本公开的范围完整地传达给本领域的技术人员。煤层气大部分以吸附形式存储于煤中，对煤的吸附特征进行深入研究尤其重要。目前大多数研究是基于粉状煤样开展的等温吸附测试，缺乏地层温压条件下原煤吸附的实验数据。本专利技术提供了一种原煤吸附气体特性的实验分析方法，该方法在地层温压条件下研究煤岩吸附量与吸附时间的关系，更接近煤层实际情况。这为利用地球物理方法进行煤层的含气性预测提供了理论基础。本专利技术提供了一种原煤吸附气体特性的实验分析方法，该方法包括：采用逐级加压的方式进行连续吸附试验；测定吸附量；确定样品的吸附饱和周期。进一步地，所述连续吸附试验包括：向参照缸充入甲烷气，记录参照缸的压力；连通参照缸和样品缸，记下平衡后参照缸和样品缸的压力；采用逐级加压的方式依次提高实验压力，重复上述两步骤，直至达到实验要求的压力。由于煤样在地层温压条件下进行等温吸附容易被粉碎，这就需要在测试的过程中采用逐次增加压力至最高测试压力的方式来进行吸附试验。开展连续吸附试验包括：将包括参照缸和样品缸(装有煤样)以及连接管线在内的吸附系统抽真空20～30min，设定系统温度；打开充气阀和参照缸控制阀，使高压钢瓶甲烷气(纯度＞99.99％)进入参照缸，关闭充气阀，并记录下参照缸的压力P1；缓慢打开平衡阀，连通参照缸和样品缸，甲烷气由参照缸向样品缸膨胀，记下平衡后参照缸和样品缸的压力P2。采用逐次增加压力至最高测试压力的方式依次提高实验压力，直至达到实验要求的压力。接下来估算吸附量。例如，可以采用下面的方法，估算本专利技术吸附试验中的吸附量。在煤层气三轴模拟测试装置的模拟系统中将气体与吸附剂放在一起，达到平衡后再比较吸附前后气体压力来测定吸附量。煤层气三轴模拟测试装置由驱替系统、地层模拟系统、声波、应变片仪、油水自动计量等数据采集系统、数据处理系统、辅助系统等5个系统组成。该装置为现有技术，具体内容此处不再赘述。最后，记录样品在不同压力下达到吸附饱和所需要的时间，以便确定样品的吸附饱和周期。如图1所示，本专利技术一种实施方式的实验分析方法，在所述连续吸附试验之前，首先制备煤样，将煤样装入样品缸，并进行气密性检查；然后确定煤样的围压、温度以及最高测试压力；接下来开展连续吸附试验，确定测试压力点，充气至目标压力；在吸附平衡同时，采集样品的吸附时间、压力和温度；依次提高实验压力，直至达到实验要求的压力。为便于理解本专利技术实施例的方案及其效果，以下给出一个具体应用示例。本领域技术人员应理解，该示例仅为了便于理解本专利技术，其任何具体细节并非意在以任何方式限制本专利技术。将该方法应用于实际的煤层气工区。对于煤岩样品10#0508，我们将实验温度设置为30℃，最高测试压力设置为5MPa，并将加压次数设置为4次，压力分别为2MPa、3MPa、4MPa、5MPa。同时，我们记录了每个压力点下煤岩达到吸附饱和所需要的时间，以便确定煤岩的吸附饱和周期，如图2所示。对于样品10#0507，我们将实验温度设置为30℃，最高测试压力设置为6MPa，并将加压次数设置为4次，压力分别为1.5MPa、3MPa、5MPa、6MPa。同时，我们记录了每个压力点下煤岩达到吸附饱和所需要的时间，以便确定煤岩的吸附饱和周期，如图3所示。对于样品10#0513，我们将实验温度设置为30℃，最高测试压力设置为8MPa，并将加压次数设置为4次，压力分别为2MPa、4MPa、6MPa、8MPa。同时，我们记录了每个压力点下煤岩达到吸附饱和所需要的时间，以便确定煤岩的吸附饱和周期，如图4所示。图5至图7分别绘制三个样品的低压、中高压、高压状态下的气体压力随着吸附时间的变化曲线来研究不同压力状态下的吸附饱和周期。从图中可以看出本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种原煤吸附气体特性的实验分析方法，其特征在于，该方法包括：采用逐级加压的方式进行连续吸附试验；测定吸附量；确定样品的吸附饱和周期。

【技术特征摘要】
1.一种原煤吸附气体特性的实验分析方法，其特征在于，该方法包括：采用逐级加压的方式进行连续吸附试验；测定吸附量；确定样品的吸附饱和周期。2.根据权利要求1所述的原煤吸附气体特性的实验分析方法，其特征在于，所述连续吸附试验包括：向参照缸充入甲烷气，记录参照缸的压力；连通参照缸和样品缸，记下平衡后参照缸和样品缸的压力；采用逐级加压的方式依次提高实验压力，重复上述两步骤，直至达到实验要求的压力。3.根据权利要求1所述的原煤吸附气体特性的实验分析方法，其特征在于，所述测定吸附量包括：在模拟系统中将气体与吸附剂放在一起，达到平衡后，通过比较吸附前后的气体压力来测定吸附量。4.根据权利要求2所述的原煤吸附气体特性的实验分析方法，其特征在于，在向参照缸充入甲烷气之前，将包括参照缸和样品缸以及连接管线在内的吸附系统抽真空，并设定系统温度。5.根据权利要求2所述的原煤吸附气体特...

【专利技术属性】
技术研发人员：李呈呈，张克非，马中高，周枫，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石油化工股份有限公司石油物探技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11