[发明专利]一种基于重量法的等温吸附曲线校正方法在审
| 申请号： | 202010053760.4 | 申请日： | 2020-01-17 |
| 公开（公告）号： | CN111175170A | 公开（公告）日： | 2020-05-19 |
| 发明（设计）人： | 李腾;高永利;高辉;王琛 | 申请（专利权）人： | 西安石油大学 |
| 主分类号： | G01N5/02 | 分类号： | G01N5/02;G01N7/04 |
| 代理公司： | 西安智大知识产权代理事务所 61215 | 代理人： | 弋才富 |
| 地址： | 710065 陕*** | 国省代码： | 陕西;61 |
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| 摘要： | |||
| 搜索关键词： | 一种 基于 重量 等温 吸附 曲线 校正 方法 | ||
1.一种基于重量法的等温吸附曲线校正方法，其特征在于，包括下述步骤：
步骤一、采用实验室标准制样法，使用60目和80目的实验室标准样品筛制作粒径为60-80目(0.18-0.25mm)大小的粒状样品；
步骤二、在等温吸附测试前，开展基于重量法等温吸附仪的空白测试，测试用吸附质为99.999％高纯度氦气；设置与煤岩样品甲烷等温吸附相同的测试温度，共设置压力点13个，分别为0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa和6.5MPa；
步骤三、在等温吸附测试前，开展基于重量法等温吸附仪的煤岩样品预处理测试，将测试用样品置于样品桶中，利用重量法等温吸附仪，设置预处理温度为105℃、真空条件，开展煤岩样品预处理测试直至样品质量变化幅度小于0.001g；
步骤四、在等温吸附测试前，开展基于重量法等温吸附仪的煤岩样品浮力测试，测试用吸附质为99.999％高纯度氦气；设置与煤岩样品甲烷等温吸附相同的测试温度，共设置压力点13个，分别为0.5MPa、1MPa、1.5MPa、2MPa、2.5MPa、3MPa、3.5MPa、4MPa、4.5MPa、5MPa、5.5MPa、6MPa和6.5MPa；
步骤五、开展基于重量法等温吸附仪的煤岩样品甲烷吸附测试，测试用吸附质为99.999％高纯度甲烷；设置样品的测试温度，共设置压力点10个，分别为0.5MPa、1MPa、2MPa、3.5MPa、5MPa、7MPa、9MPa、12MPa、15MPa和20MPa；
步骤六、测试过程中样品体积的精细定量化表征，构建任意测试压力下，样品体积动态变化的数学模型；
步骤七、基于样品桶体积动态变化数学模型和样品体积动态变化数学模型，计算任意测试压力下吸附相甲烷的质量，基于此获得校正后的基于重量法的等温吸附曲线。
2.根据权利要求1所述的一种基于重量法的等温吸附曲线矫正方法，其特征在于，
所述步骤六具体为：在空白测试过程中，不同的测试压力下，样品桶的体积并不是固定不变的，任意测试压力下，样品桶体积的动态变化表示为：
m(c)i＝m1i+ρ(He)iV(c)i (8)
式中，m(c)i，不同测试压力下样品桶的质量，g；ρ(He)i，不同测试压力下氦气密度，g/cm3；V(c)i，不同测试压力下样品桶体积，cm3；m1i指空白测试阶段不同测试压力下天平显示质量，g；i，不同的测试压力点，1，2，…，13；
基于式(8)获得任意压力下样品桶体积动态变化曲线，得到任意测试压力下样品桶体积动态变化的数学模型为：
V(c)i＝0.70945Pi0.02158 (9)
式中，Pi为压力点i时的测试压力；
同样，获得任意测试压力下，样品+样品桶的体积的动态变化为：
m(c+s)i＝m2i+ρ(He)iV(c+s)i (10)
式中，m(c+s)i，不同测试压力下样品+样品桶的质量，g；ρ(He)i，不同测试压力下氦气密度，g/cm3；V(c+s)i，不同测试压力下样品+样品桶体积，cm3；m2i指浮力测试阶段不同测试压力下天平显示的测试质量，g；i，不同的测试压力点，1，2，…，13；
则任意测试压力下，样品的体积可表示为：
V(s)i＝V(c+s)i-V(c)i (11)
式中，V(s)i，不同测试压力下样品体积，cm3；基于式(11)可以得到任意测试压力下样品体积与测试压力动态变化的数学模型为：
V(s)i＝0.01216ln(Pi)+0.90306 (12)。
3.根据权利要求1所述的一种基于重量法的等温吸附曲线矫正方法，其特征在于，
所述的步骤七具体为：
基于样品桶体积动态变化数学模型和样品体积动态变化数学模型，得任意测试压力下吸附相甲烷的质量变化为：
Δmi＝m3i+ρ(CH4)i(V(s)i+V(c)i)-m(c+s)i
＝m3i+ρ(CH4)i((0.01216ln(Pi)+0.90306)+0.70945Pi0.02158)-m(c+s)i (13)
则获得任意压力点下样品的甲烷吸附量为：
V＝(VCH4·Δm/MCH4)/ms
＝(VCH4·(m3i+ρ(CH4)i((0.01216ln(Pi)+0.90306)+0.70945Pi0.02158)-m(c+s)i)/MCH4)/m(14)
则利用该校正模型获取的基于重量法的不同测试压力下甲烷吸附量的通用模型为：
V＝(VCH4·(m3i+ρ(CH4)i((aln(Pi)+b)+0.70945Pic)-m(c+s)i)/MCH4)/m (15)
式中，a、b、c为与样品有关的常数；
基于该校正模型，可以获得校正后的基于重量法的等温吸附曲线。
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