[发明专利]用于动态吸附和解吸研究的模拟实验装置及模拟方法

说明书

本发明提供了用于动态吸附和解吸研究的模拟实验装置及模拟方法，涉及实验装置技术领域。用于动态吸附和解吸研究的模拟实验装置，包括样品盛放器、加气组件、取气组件、气体组成分析仪、压力监测仪和控制系统，样品盛放器上设置有用于对样品盛放器进行压力调节的压力调节器，压力监测仪用于检测样品盛放器中的压力且与控制系统通信连接；加气组件的输出端与样品盛放器连通，取气组件的一端与样品盛放器连通，取气组件的另一端与气体组成分析仪的进气端连通，气体组成分析仪与控制系统通信连接。应用上述模拟实验装置的模拟方法，能够在降压解吸阶段对特定压力下解吸出的气体进行成分分析，达到多组分煤层气藏降压解吸的动态模拟。

技术领域

本发明涉及实验装置技术领域，具体而言，涉及用于动态吸附和解吸研究的模拟实验装置及模拟方法。

背景技术

煤层气，是一种生成并储存于煤层中，以甲烷为主要成分、以吸附状态为主的烃类气体。中国煤层气资源丰富，预测资源量为36.81万亿立方米，由于煤层为多孔隙的有机质，具有很强的多元组分气体吸附能力，对二氧化碳、甲烷、氮气的吸附能力依次减弱。当前的等温吸附仪主要用途是模拟地层温度、压力条件下的储层孔隙对气体的吸附能力以及降压解吸时的脱附能力，以吸附量或脱附量为衡量标准，但对多元组分气体的吸附、解吸差异性及其在吸附量、脱附量中的比例难以精确测定，而该项实验需求对模拟饱含多元组分气体的煤层气藏的开发动态特征至关重要。

以往的多组分混合气体动态吸附-解吸能力研究，多使用全自动等温吸附仪开展的单组分气体的吸附-解吸过程测定，同时通过储层粉末样品的基质膨胀/收缩、渗透性变化等单项实验结果，最后通过数值模拟软件中对各单项实验成果的单项算法进行综合开展多组分混合气体动态吸附-解吸过程模拟，但其直接的实验室测定长期处于空白状态。

现有的气体动态吸附-解吸过程模拟实验装置存在以下缺陷：(1)以往等温吸附仪多采用碎块-粉末状煤样，不能真实反映地层原始状态；(2)以往等温吸附仪仅能测定多元组分气体的吸附能力以及降压解吸时的脱附能力，无法测定多元组分气体的精确比例；(3)以往等温吸附仪只能测定不同压力条件下煤样品的吸附-解吸量情况，无法连续测定不同压力下样品吸附或解吸的气体量、气体成分比例，难以完成多组分煤层气藏降压解吸的生产动态模拟。随着国内外多组分煤层气藏的发现与开发、煤层碳封存研究的需要，亟须多元组分动态吸附-解吸模拟实验装置开展此类研究工作的实验测试需要。

发明内容

本发明的目的在于提供一种用于动态吸附和解吸研究的模拟实验装置，旨在测试不同解吸压力下气体解吸情况，并对解吸出的气体进行成分分析。

本发明的另一目的在于提供一种应用上述模拟实验装置的模拟方法，其能够在降压解吸阶段对解吸出的气体进行成分分析，达到多组分煤层气藏降压解吸的动态模拟。

本发明是这样实现的：

本发明提供一种用于动态吸附和解吸研究的模拟实验装置，包括样品盛放器、加气组件、取气组件、气体组成分析仪、压力监测仪和控制系统，样品盛放器上设置有用于对样品盛放器进行压力调节的压力调节器，压力监测仪用于检测样品盛放器中的压力且与控制系统通信连接；

加气组件的输出端与样品盛放器连通，以在样品盛放器中加入待吸附气体；

取气组件的一端与样品盛放器连通，取气组件的另一端与气体组成分析仪的进气端连通，气体组成分析仪与控制系统通信连接。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，取气组件包括取气器、取气管路和位于样品盛放器上的抽气组件，抽气组件的进气端伸入至样品盛放器中，取气管路的进气端与抽气组件相连，取气管路的出气端与取气器的气体进口相连，取气器的气体出口与气体组成分析仪的进气端连通；取气管路上设置有取气控制阀。

进一步地，在本发明较佳的实施例中，取气器为活塞式取气器，气体组成分析仪为气相色谱仪。