主要性能指標(biāo)及技術(shù)參數(shù)

1.1基本性能

單組分或多組分等溫吸附/解吸

溫度:室溫～100℃

操作壓力：40MPa

系統(tǒng)壓力：70MPa

1.2樣品缸、參考缸

樣品粒度：≤60目

樣品質(zhì)量：200g

參考缸體積：150ml

參考缸數(shù)量：6個(gè)，外徑70mm,長330mm

樣品缸體積：150mL

樣品缸數(shù)量：6個(gè)，外徑430mm

材料：不銹鋼

壓力密封：專門的金屬環(huán)密封

壓力源：氣體增壓泵

加壓裝置：空壓機(jī)

1.3恒溫裝置

油浴鍋：60L*2個(gè)

油浴尺寸：500mm(長)*480mm（寬）*240mm(深)

溫度設(shè)定：獨(dú)立溫區(qū)

油浴循環(huán)：內(nèi)置

恒溫油：附帶

1.4壓力采集

壓力傳感器：三線制壓力傳感器

壓力范圍：0-40MPa

額定壓力：40MPa

一體式氣壓計(jì)：±0.1%

數(shù)量：12個(gè)

輸出：3mv/v

1.5溫度采集

溫度檢測系統(tǒng)：溫度傳感器±0.1℃

多通道模數(shù)轉(zhuǎn)換器：16位

1.6氣體源：

總供給：3

氣體輸入：甲烷，氦氣，二氧化碳

壓力：20MPa

穩(wěn)定性：3%

每種氣體都配置高壓鋼瓶

1.7電動氣體調(diào)節(jié)器

總供給：3

壓力：40MPa

穩(wěn)定性：1%

輸入：0-1V

增壓壓力：0.6Mpa

1.6計(jì)算機(jī)控制

計(jì)算機(jī)：主頻：3.0GHZ,內(nèi)存1GB,硬盤160GB

自動控制：計(jì)算機(jī)自動控制

系統(tǒng)軟件：FINESORB-ISO數(shù)據(jù)采集軟件

FINESORB-IAO吸附/解吸數(shù)據(jù)處理軟件

多組分氣體吸附/解吸數(shù)據(jù)處理軟件

提供中文版說明書

1.7其他備件（另外）：

樣品缸：1個(gè)

手動針閥：3個(gè)

氣動針閥：2個(gè)

RTD:2個(gè) 表頭：6個(gè)

高壓氣瓶：不同氣體配3個(gè)

不銹鋼管：4米

穩(wěn)壓電源：1個(gè)

密封圈：4個(gè)

等溫吸附過程

1、樣品室裝樣

將預(yù)處理的煤樣準(zhǔn)備稱重、迅速裝入模型內(nèi)。

樣品重量：用于測試的遠(yuǎn)洋重量不少于2kg。

工業(yè)分析按照GB/T《煤樣的工業(yè)分析方法》執(zhí)行。

2、氣密性檢查

2.1充氣

  向系統(tǒng)充入氦氣，壓力高于等溫吸附實(shí)驗(yàn)壓力1MPa。

2.2調(diào)節(jié)溫度

  系統(tǒng)溫度調(diào)為儲層溫度。連續(xù)觀測，系統(tǒng)密封良好，則進(jìn)行下一步實(shí)驗(yàn)。

3、自由空間體積測定

3.1溫度

測定溫度設(shè)定為儲層溫度。

3.2充氣

打開氦氣瓶，向系統(tǒng)輸入氦氣，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)室壓力值，然后關(guān)閉標(biāo)準(zhǔn)室閥門。

3.3采集數(shù)據(jù)

打開標(biāo)準(zhǔn)室閥門與樣品缸閥門，待壓力平衡后采集一組數(shù)據(jù)。體積實(shí)驗(yàn)。進(jìn)行三次，三次之間允許誤差為±0.1cm³ 。

3.4求得煤樣的體積，計(jì)算出樣品室內(nèi)空白體積。

4、等溫吸附實(shí)驗(yàn)

4.1實(shí)驗(yàn)壓力的確定

實(shí)驗(yàn)壓力設(shè)置為儲層壓力的1.2倍，不少于8MPa。

4.2實(shí)驗(yàn)壓力點(diǎn)分布

壓力＜8MPa,選6個(gè)實(shí)驗(yàn)點(diǎn)。

壓力在8MPa～12MPa,選8個(gè)試驗(yàn)點(diǎn)。

4.3充氣

打開調(diào)節(jié)閥門和標(biāo)準(zhǔn)室閥門，向系統(tǒng)充入甲烷氣體，調(diào)節(jié)標(biāo)準(zhǔn)室壓力至目標(biāo)壓力。

4.4數(shù)據(jù)采集

達(dá)到目標(biāo)壓力，且溫度穩(wěn)定后，啟動等溫吸附實(shí)驗(yàn)程序采集數(shù)據(jù)。

4.5吸附平衡時(shí)間確定

根據(jù)實(shí)際情況確定，但不得少于12小時(shí)。

4.6重復(fù)（3）到（5）步驟，直至后一個(gè)壓力點(diǎn)實(shí)驗(yàn)結(jié)束。

數(shù)據(jù)處理過程

1、煤樣體積和自由空間體積計(jì)算

煤樣的體積計(jì)算公式為：

Vs=

式中：

Vs-煤樣的體積，單位為立方厘米（cm³  ）;

P1-平衡后壓力，單位為兆帕（MPa）

P2-參考缸初始壓力，單位為兆帕（MPa）

P3-樣品初始壓力，單位為兆帕（MPa）

T1-平衡后溫度，單位為開氏溫度（K）;

T2-參考缸初始溫度，單位為開氏溫度（K）;

T3-樣品缸初始溫度，單位為開氏溫度（K）;

V1-系統(tǒng)總體積，單位為立方厘米（cm³ ）;

V2-參考缸體積，單位為立方厘米（cm³ ）

V3-樣品缸體積，單位為立方厘米（cm³ ）

Z1-平衡條件下氣體壓縮因子，無量綱，

Z2-參考缸初始?xì)怏w的壓縮因子，無量綱，

Z3-樣品缸初始?xì)怏w的壓縮因子，無量綱

求得煤樣的體積，計(jì)算出樣品缸內(nèi)自由空間體積。自由空間體積是指樣品缸裝入煤樣后煤樣顆粒之間的空隙、煤樣顆粒內(nèi)部微細(xì)空隙、樣品缸剩余的自由空間、連接管和閥門內(nèi)部空間的體積之和。

自由空間體積計(jì)算公式為：

V1=V0-Vs

式中：

V1-自由空間體積，單位為立方厘米（cm³）

V0-樣品缸內(nèi)總體積，單位為立方厘米（cm³）

Vs-煤樣的體積，單位為立方厘米（cm³  ）

2、計(jì)算各壓力點(diǎn)的吸附量

根據(jù)參考缸、樣品缸的平衡壓力點(diǎn)的吸附量

利用公式：

PV=nZRT

式中：

P-氣體壓力，單位為兆帕(MPa);

V-氣體體積，單位為立方厘米（cm³  ）

n-氣體的摩爾數(shù)，單位為摩爾（mol）;

Z-氣體的壓縮因子，無量綱；

R-摩爾氣體常數(shù)，單位為焦每摩開（U.mol^-1.K^-1）;

T-熱力學(xué)溫度，單位為開氏溫度（K）。

Vs=

分別求出各壓力點(diǎn)平衡前樣品缸內(nèi)氣體的摩爾數(shù)（n1）和平衡后樣品缸內(nèi)氣體的摩爾數(shù)（n2）,則煤樣吸附氣體的摩爾數(shù)（n1）為：

 n_i=n₁-n₂

式中：

ni-氣體的摩爾數(shù)，單位為摩爾（mol）;

n1-平衡前樣品缸內(nèi)氣體的摩爾數(shù)，單位為摩爾（mol）;

n2-平衡后樣品缸內(nèi)氣體數(shù)，單位為摩爾（mol）

各壓力點(diǎn)的吸附氣體體積（Vi）;

Vi=ni*22.4*1000

各壓力點(diǎn)吸附量V吸附：

V吸附=V1／Go

式中：

V吸附=吸附量，單位為立方厘米每克（cm³/g）

V1-吸附氣體的總體積，單位為立方厘米（cm³）

Gc-煤樣重量，單位為克（g）

數(shù)據(jù)計(jì)算及

3、計(jì)算V_L和P_L

根據(jù)Langmuir方程：

式中： = +

p—氣體壓力，單位為兆帕（MPa）;

V—在氣體體積，單位為立方厘米

VL-吸附容量，又稱Langmuir體積，單位為立方厘米每克（cm³/g）:

P1-Langmuir壓力，單位為兆帕(MPa).

若令A-A/VL和B-   ，可以將方程（8）推導(dǎo)為p/V與p的函數(shù):

= + = p+ =Ap+B

依據(jù)方程（9），可將實(shí)測的各壓力平衡點(diǎn)的壓力與吸附量數(shù)據(jù)繪制為以p為橫坐標(biāo)、以p/V比值為縱坐標(biāo)的散點(diǎn)圖。利用小二乘法求出這些散點(diǎn)的回歸直線方程及相關(guān)系數(shù)。進(jìn)而求出直線的斜率（A）和截距(B).根據(jù)斜率和截距求出Langmuir體積（VL）和Langmuir壓力(p1),即：

V1=V/A

P1=BVA=B/A

4、吸附等溫線

根據(jù)各平衡壓力點(diǎn)吸附量V和壓力值P繪制吸附等溫線：

5、實(shí)驗(yàn)

5.1重現(xiàn)性

VL重現(xiàn)性相對誤差不大于15%：

P1重現(xiàn)性相對誤差不大于15%。

5.2重現(xiàn)性

VL再現(xiàn)性相對誤差不大于20%；

PL再現(xiàn)性相對誤差不大于20%。

5.3樣品實(shí)驗(yàn)質(zhì)量

P/V與P的相關(guān)系數(shù)R大于0.98.