[发明专利]一种页岩多组分吸附实验计算方法

摘要

本发明提供了一种页岩多组分吸附实验计算方法，包括：操作等温吸附实验装置，获取参考釜体积V_ref和样品釜体积V_sam；操作所述等温吸附实验装置，利用所述参考釜体积V_ref和样品釜体积V_sam，计算获取样品釜中装入页岩样品后的自由空间体积V_void和中间区体积V_mid；操作所述等温吸附实验装置，利用所述参考釜体积V_ref、所述样品釜体积V_sam、所述样品釜中装入页岩样品后的自由空间体积V_void和所述中间区体积V_mid，计算获取每个样品釜的压力点所对应的混合气体吸附量以及混合气体各组分的吸附量。

主权项

1.一种页岩多组分吸附实验计算方法，其特征在于，包括：操作等温吸附实验装置，获取参考釜体积V_ref和样品釜体积V_sam；操作所述等温吸附实验装置，利用所述参考釜体积V_ref和样品釜体积V_sam，计算获取样品釜中装入页岩样品后的自由空间体积V_void和中间区体积V_mid；操作所述等温吸附实验装置，利用所述参考釜体积V_ref、所述样品釜体积V_sam、所述样品釜中装入页岩样品后的自由空间体积V_void和所述中间区体积V_mid，获取每个样品釜的压力点所对应的混合气体吸附量以及混合气体各组分的吸附量；其中，所述获取参考釜体积V_ref和样品釜体积V_sam时操作等温吸附实验装置的步骤包括：每次向等温吸附实验装置的样品釜中装入不同体积的不锈钢珠，实验开始前对等温吸附实验装置抽真空，设置实验温度恒定；向参考釜中充入氦气，待温度压力稳定后记录不同体积的不锈钢珠对应的参考釜初始压力；将所述样品釜与所述参考釜相连通，氦气等温膨胀进入样品釜，待平衡后记录不同体积的不锈钢珠对应的平衡压力；根据不同体积的不锈钢珠所对应的初始压力和平衡压力计算得到参考釜体积V_ref和样品釜体积V_sam；所述获取每个样品釜的压力点所对应的混合气体吸附量以及混合气体各组分的吸附量时操作等温吸附实验装置的步骤包括：在等温吸附实验装置的样品釜中装入待测页岩样品，实验开始前对等温吸附实验装置抽真空，设置实验温度恒定；向参考釜中充入混合气体，压力达到预设值之后，将参考釜与中间区相连通，混合气体等温膨胀进入中间区，待平衡后记录参考釜充气压力为P_in；将参考釜与中间区置于不相连通的状态，从中间区中取出混合气体，运用气相色谱仪分析混合气体气源组成浓度y_in(j)；其中，j代表混合气体中各个组分气体；经过抽真空处理之后让中间区处于真空状态，将中间区和参考釜相连通，混合气体等温膨胀进入中间区，待平衡后将参考釜与中间区置于不相连通的状态，把中间区与样品釜相连通，混合气体等温膨胀从中间区进入样品釜，待吸附平衡之后，将样品釜和中间区置于不相连通的状态；从中间区中取出混合气体，运用气相色谱仪分析吸附平衡后的混合气体组成浓度y_{equ_i}(j)；其中，y_{equ_i}(j)表示第i次吸附平衡后混合气体中第j个组分的摩尔浓度；所述参考釜内压力逐步降低，所述样品釜内压力逐步增加，依次反复操作，记录n个样品釜压力P_{sam_i}、n个参考釜压力P_{ref_i}以及吸附平衡后的混合气体组成浓度y_{equ_i}(j)；其中，i表示混合气体吸附平衡实验中达到吸附平衡的次数，i为自然数，i小于等于n，j代表混合气体中各个组分气体；利用参考釜充气压力P_in、混合气体气源组成浓度y_in(j)、样品釜压力P_{sam_i}、对应的参考釜压力P_{ref_i}以及吸附平衡后的混合气体组成浓度y_{equ_i}(j)，获取第i次吸附平衡时所对应的混合气体的吸附量、混合气体中第j个组分的吸附量；所述第i次吸附平衡时所对应的混合气体的吸附量的表达式为：式中，n_{mix_i}为测量第i次吸附平衡时混合气体的吸附量，mmol/g；ρ_in为温度为T、压力为P_in时混合气体组成浓度为y_in时的气体密度，kg/m³；ρ_{ref_i}为温度T、压力P_{ref_i}时混合气体组成浓度为y_in时的气体密度，kg/m³；ρ_{sam_i}为温度T、压力P_{sam_i}时混合气体组成浓度为y_{equ_i}时的气体密度，kg/m³；M_in表示混合气体组成浓度为y_in时的气体摩尔质量，g/mol；M_{equ_i}表示混合气体组成浓度为y_{equ_i}时的气体摩尔质量，g/mol；M_j为混合气体中第j个组分的摩尔质量，g/mol；m表示置于样品釜中页岩样品的质量，g；n_{total_i}为测量第i次吸附平衡时等温吸附实验装置总的气量，mmol/g；其中，i＝1时，所述第i次吸附平衡时所对应的混合气体中第j个组分的吸附量的表达式为：式中，n_{single_i}(j)为测量第i次吸附平衡后的混合气体中各个气体组分的吸附量。