[發(fā)明專利]一種采用低場(chǎng)核磁共振測(cè)量高壓下煤潤(rùn)濕性的方法與裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810436597.2
• 申請(qǐng)日: 2018-05-09
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN108593697A
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-09-28
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 姚艷斌;孫曉曉;文星;劉大錳;蔡益棟
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 中國(guó)地質(zhì)大學(xué)（北京）
• 主分類號(hào): G01N24/08
• 分類號(hào): G01N24/08
• 代理公司: 北京中譽(yù)威圣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11279
• 代理人: 蔣常雪

1.一種采用低場(chǎng)核磁共振測(cè)量高壓下煤潤(rùn)濕性的方法，其特征在于：所述方法在標(biāo)準(zhǔn)狀況下對(duì)煤粉中的水進(jìn)行低場(chǎng)核磁共振測(cè)量，獲得煤中水的T₂譜圖，根據(jù)T₂譜圖右邊第一個(gè)峰的位置及幅度得到該譜峰的弛豫時(shí)間T₂的幾何平均的歸一化值NT_2g；結(jié)合平行實(shí)驗(yàn)常規(guī)的型煤表面水接觸潤(rùn)濕角的測(cè)量結(jié)果θ，建立利用T_2g獲取水潤(rùn)濕角的關(guān)系式：θ＝84.376×NT_2g+52.612；利用此關(guān)系式，結(jié)合高壓條件下煤中水的T_2g值，求得設(shè)定氣體壓力下煤的水潤(rùn)濕角。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用低場(chǎng)核磁共振測(cè)量高壓下煤潤(rùn)濕性的方法，其特征在于，所述方法包括如下步驟：

1、制樣及裝樣

磨制適度顆粒大小的粉煤樣品若干，稱重，放入干燥箱中干燥至恒重；測(cè)量得到煤粉樣品的視密度ρ；測(cè)量獲取樣品罐的體積V_c；根據(jù)顆粒間孔隙度公式，計(jì)算得到30％的顆粒間孔隙度下需要的樣品質(zhì)量m，稱重mg樣品裝入樣品罐中；

2、選取低場(chǎng)核磁共振測(cè)量參數(shù)并設(shè)定環(huán)境溫度

選用CPMG測(cè)量序列，測(cè)量具體參數(shù)包括：回波時(shí)間，疊加次數(shù)，等待時(shí)間，回波數(shù)；設(shè)定測(cè)試環(huán)境溫度至適當(dāng)溫度并保持恒溫；

3、建立計(jì)算潤(rùn)濕角的方程

(1)測(cè)量型煤潤(rùn)濕接觸角

取干燥后的樣品進(jìn)一步將煤粉粉碎至小于200目；取煤粉用加壓成型模具在30MPa壓力下壓制成具有光滑平面的型煤薄片；使用靜態(tài)潤(rùn)濕角測(cè)量?jī)x測(cè)量型煤表面水滴的潤(rùn)濕接觸角θ；

(2)煤粉中水測(cè)量

使用注射器向樣品罐的煤粉樣品中注入一定量的去離子水；使用PVC塑料薄膜將樣品罐包裹，防止水分過(guò)分蒸發(fā)；將樣品罐置于低場(chǎng)核磁共振測(cè)量系統(tǒng)中，每隔n1小時(shí)進(jìn)行一次T₂譜測(cè)量，實(shí)驗(yàn)進(jìn)行到n2小時(shí)時(shí)停止測(cè)試；

(3)建立基于NMR測(cè)量煤潤(rùn)濕性的數(shù)學(xué)模型

利用煤樣T₂譜中最右側(cè)第一峰的弛豫時(shí)間，計(jì)算其加權(quán)平均值T_2g，然后計(jì)算出n2小時(shí)內(nèi)最右峰的歸一化值NT_2g，擬合得到NT_2g與型煤潤(rùn)濕接觸角θ的線性關(guān)系式，即利用NMR得到潤(rùn)濕角計(jì)算方程：θ＝84.376×NT_2g+52.612；

(4)獲取氣體壓力下煤樣的水潤(rùn)濕角

將加入水的樣品罐放入耐壓PEEK腔中；密封PEEK耐壓腔，并向腔中注入一定壓力下的氣體，維持氣體壓力不變；將高壓下樣品靜置n3小時(shí)，然后測(cè)量獲得樣品的T₂譜；計(jì)算T₂譜中最右峰的弛豫時(shí)間幾何平均的歸一化值NT_2g；利用公式θ＝84.376×NT_2g+52.612，計(jì)算得到潤(rùn)濕角。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用低場(chǎng)核磁共振測(cè)量高壓下煤潤(rùn)濕性的方法，其特征在于：步驟1中所述適度顆粒大小的煤粉直徑為60-80目，其重量為100g。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用低場(chǎng)核磁共振測(cè)量高壓下煤潤(rùn)濕性的方法，其特征在于：步驟3中所述一定量的去離子水為1mL。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用低場(chǎng)核磁共振測(cè)量高壓下煤潤(rùn)濕性的方法，其特征在于：步驟2中所述核磁共振儀采用CPMG序列，測(cè)量具體參數(shù)為：回波時(shí)間TE＝0.3ms，疊加次數(shù)SCANS＝64，等待時(shí)間TW＝3s，回波數(shù)NECH＝18000；所述適當(dāng)環(huán)境溫度為25℃。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種采用低場(chǎng)核磁共振測(cè)量高壓下煤潤(rùn)濕性的方法，其特征在于：所述測(cè)試時(shí)間間隔n1為12小時(shí)，實(shí)驗(yàn)總時(shí)間n2為72小時(shí)，樣品靜置時(shí)間n3為72小時(shí)。