[发明专利]容量法等温吸附实验中吸附量的自由体积校正方法

说明书

本发明公开了一种容量法等温吸附实验中吸附量的自由体积校正方法，包括：对试验样品进行等温吸附实验，吸附质为氦气，计算获得温度T时，各氦气平衡压力点的氦气自由空间体积；将各氦气平衡压力点与对应的氦气自由空间体积进行分段线性拟合，获得自由空间体积拟合方程；对试验样品进行等温吸附实验，吸附质为试验气体；样品缸在温度T时，将各试验气体平衡压力点带入自由空间体积拟合方程，获得样品缸在各试验气体平衡压力点的试验气体自由空间体积；计算获得在各平衡压力点试验气体的吸附增量和累积吸附量。本发明通过对试验气体自由空间体积的校正，对各吸附平衡压力点试验气体的吸附增量和累积吸附量进行校正，以获得更为准确的吸附量。

技术领域

本发明属于煤系气勘探开发技术领，具体是指一种容量法等温吸附实验中吸附量的自由体积校正方法。

背景技术

等温吸附是测量吸附量的重要手段，国内外普遍采用容量法计算不同压力条件下的吸附量，在等温吸附中往往会发现各种各样不符合兰氏方程的异常现象。

异常一：出现吸附极大值现象，多出现在无烟煤和活性炭中，即等温吸附量在某个压力下达到极大值，随压力进一步升高出现吸附量下降趋势，这可能是由于受压缩煤体孔隙变小所致，但这种现象并不常见；异常二：低煤阶煤、页岩、致密砂岩的等温吸附线各种各样，以往曾经作为真实现象进行分析研究，实际上可能是毛管压力造成的探测到的孔隙体积的变化所致，即随着压力的升高，甲烷将不断突破毛管压力，特别是平衡水分样品进入更微小的基质孔隙中，自由空间不断增加，而增加的这部分没有进行校正，被作为吸附量了，这就造成了等温吸附测试误差。

由于低煤阶煤有较大的基质孔隙度和较低的吸附能力、而致密砂岩的吸附能力也十分有限，所以这些游离气的量会造成结果的大幅度偏差，而中高煤阶煤因吸附能力强而掩盖了这种游离气的影响，但并不是没有影响。

现有测试方法多是先测试某一试验压力点的自由空间体积，在此过程中，假定各试验压力点的自由空间体积相等，随后结合各试验压力点参考缸、样品缸的初始压力和平衡压力，依据质量守恒定律，求解各试验压力点的吸附量。

由于在测定过程中，各试验压力点的自由空间体积并不相等，得到的吸附量值具有偏差。

中国发明专利(授权公告号：CN 106018167 B)公开了“一种对等温吸附实验中吸附质气体的过剩吸附量进行校正的方法”，该方法包括如下步骤：1)进行吸附质气体在吸附质上的等温吸附实验，得到所述吸附质气体的过剩吸附量与压力之间的曲线；2)选取所述曲线上呈线性关系的至少3个点，根据最小二乘法，得到所述线性关系所表达的直线的斜率，记为k，表达为式(1)；根据式(1)得到单位质量的所述吸附质气体所对应的自由体积偏差量；3)根据式(2)得到校正后的所述吸附质气体的过剩吸附量。该方法在步骤2中依据最小二乘法得到所述吸附质气体所对应的自由体积偏差量，以此实现对所述吸附质气体的过剩吸附量的校正，但该方法认为校正前后的自由体积均为一定值。

黄美鑫等在期刊《中国科技论文》(第12卷第3期第279-282+289页)公开了“自由体积的校正及其对煤与泥页岩等温吸附量的影响”，文章基于为更加准确计算煤和泥页岩在容量法等温吸附实验中的吸附量，提高煤和泥页岩吸附能力评价的可靠性为目的，以质量守恒定律为基础，重新推导了自由体积的计算公式，并将其应用于煤和泥页岩的吸附量计算中，定量分析了自由体积对煤和泥页岩等温吸附量的影响，但并未对测试过程中，自由体的校正方法予以探究，除此之外，文章认为自由空间体积是一个定值。

发明内容

为解决现有技术中的不足，本发明提供了容量法等温吸附实验中吸附量的自由体积校正方法，通过对各试验气体平衡压力点的试验气体吸附量的增量进行校正，以得到更为准确的吸附量。

为达到此目的，本发明采用如下技术方案：

容量法等温吸附实验中吸附量的自由体积校正方法，包括以下步骤：