[發明專利]一種確定煤甲烷吸附孔隙和游離孔隙直徑界限值的方法

有效

• 申請號: 201711215497.9
• 申請日: 2017-11-28
• 公開（公告）號: CN108007838B
• 公開（公告）日: 2020-07-31
• 發明（設計）人: 單長安
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 西安中科匯知識產權代理有限公司 61254
• 代理人: 韓冰

1.一種確定煤甲烷吸附孔隙和游離孔隙直徑界限值的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟一、采集研究區的煤樣品，將每一塊煤樣品分成兩份；

步驟二、將一份煤樣品進行低溫氮氣吸附實驗，將另一份煤樣品進行甲烷等溫吸附實驗；

步驟三、利用低溫氮氣吸附實驗得到的數據，采用BJH法，計算微觀孔隙的總孔比表面積S_BJH、總孔體積V_BJH和孔半徑r，其中，

孔半徑r根據以下公式計算得到：

式中：p/p₀為相對壓力，α為氣液界面常數，γ_N為表面張力，V_m為單分子層的飽和吸附體積，R為氣體常數，T為等溫線對應的溫度，t為吸附層的厚度；

吸附層的厚度t利用Harkinse Jura模型計算得到，見下式：

假設孔道為圓柱形，圓柱形孔道的長度為L，則總孔體積V_BJH和總孔比表面積S_BJH分別根據以下公式計算得到：

V_BJH＝πr²L (3)

S_BJH＝2πrL (4)

步驟四、利用甲烷等溫吸附實驗得到的數據計算蘭氏體積V_L，見下式：

V＝V_L*P/(P+P_L) (5)

式中，V為吸附體積，P為平衡氣體壓力，P_L為蘭氏壓力，V和V_L的單位均為cm³/g，P和P_L的單位均為MPa；

步驟五、依據步驟三得到的總孔比表面積S_BJH和總孔體積V_BJH以及步驟四得到的蘭氏體積V_L，以總孔比表面積S_BJH和總孔體積V_BJH為自變量、以蘭氏體積V_L為因變量進行相關性分析，探明煤微觀孔隙的總孔比表面積S_BJH、總孔體積V_BJH與蘭氏體積V_L的內在關系，通過實測資料擬合分析，得出如下方程：

V_L＝3.5431S_BJH+33.358 (6)

V_L＝2.1029V_BJH+32.451 (7)

步驟六、依據步驟三得到的孔半徑r，將微觀孔隙分為四類：

微孔：d_BJH4nm、小孔：4nm≤d_BJH10nm、中孔：10nm≤d_BJH100nm、大孔：d_BJH≥100nm，其中，d_BJH＝2r；

步驟七、依據步驟三和步驟六統計出四類孔隙的總孔比表面積S_BJH和總孔體積V_BJH，計算出四類孔對總孔比表面積S_BJH和總孔體積V_BJH的貢獻率，從而確定對總孔比表面積S_BJH和總孔體積V_BJH貢獻率較大的孔的直徑大小，得到煤甲烷吸附孔隙和游離孔隙直徑界限值。

2.根據權利要求1所述的方法，其特征在于，在步驟二中，進行低溫氮氣吸附實驗的煤樣品不少于100g，進行甲烷等溫吸附實驗的煤樣品不少于200g。