[发明专利]一种确定煤甲烷吸附孔隙和游离孔隙直径界限值的方法

权利要求书

1.一种确定煤甲烷吸附孔隙和游离孔隙直径界限值的方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一、采集研究区的煤样品，将每一块煤样品分成两份；

步骤二、将一份煤样品进行低温氮气吸附实验，将另一份煤样品进行甲烷等温吸附实验；

步骤三、利用低温氮气吸附实验得到的数据，采用BJH法，计算微观孔隙的总孔比表面积S_BJH、总孔体积V_BJH和孔半径r，其中，

孔半径r根据以下公式计算得到：

式中：p/p₀为相对压力，α为气液界面常数，γ_N为表面张力，V_m为单分子层的饱和吸附体积，R为气体常数，T为等温线对应的温度，t为吸附层的厚度；

吸附层的厚度t利用Harkinse Jura模型计算得到，见下式：

假设孔道为圆柱形，圆柱形孔道的长度为L，则总孔体积V_BJH和总孔比表面积S_BJH分别根据以下公式计算得到：

V_BJH＝πr²L (3)

S_BJH＝2πrL (4)

步骤四、利用甲烷等温吸附实验得到的数据计算兰氏体积V_L，见下式：

V＝V_L*P/(P+P_L) (5)

式中，V为吸附体积，P为平衡气体压力，P_L为兰氏压力，V和V_L的单位均为cm³/g，P和P_L的单位均为MPa；

步骤五、依据步骤三得到的总孔比表面积S_BJH和总孔体积V_BJH以及步骤四得到的兰氏体积V_L，以总孔比表面积S_BJH和总孔体积V_BJH为自变量、以兰氏体积V_L为因变量进行相关性分析，探明煤微观孔隙的总孔比表面积S_BJH、总孔体积V_BJH与兰氏体积V_L的内在关系，通过实测资料拟合分析，得出如下方程：

V_L＝3.5431S_BJH+33.358 (6)

V_L＝2.1029V_BJH+32.451 (7)

步骤六、依据步骤三得到的孔半径r，将微观孔隙分为四类：

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

步骤七、依据步骤三和步骤六统计出四类孔隙的总孔比表面积S_BJH和总孔体积V_BJH，计算出四类孔对总孔比表面积S_BJH和总孔体积V_BJH的贡献率，从而确定对总孔比表面积S_BJH和总孔体积V_BJH贡献率较大的孔的直径大小，得到煤甲烷吸附孔隙和游离孔隙直径界限值。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，在步骤二中，进行低温氮气吸附实验的煤样品不少于100g，进行甲烷等温吸附实验的煤样品不少于200g。