[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

摘要

本发明公开了一种确定煤甲烷吸附孔隙和游离孔隙直径界限值的方法，包括以下步骤：(1)采集研究区的煤样品，进行低温氮气吸附和甲烷等温吸附实验；(2)利用低温氮气吸附实验数据计算微观孔隙的SBJH、VBJH和r；(3)利用甲烷等温吸附实验数据计算VL；(4)确定SBJH、VBJH与VL的内在关系，具体为：VL＝3.5431SBJH+33.358，VL＝2.1029VBJH+32.451；(5)依据r将微观孔隙分为四类；(6)计算出四类孔对SBJH和VBJH的贡献率，确定贡献率较大的孔的直径大小。本发明的有益之处在于：(1)设计思路清晰，操作步骤简洁，容易实现；(2)可以定量确定煤甲烷吸附孔隙和游离孔隙直径界限值；(3)可以扩展应用到页岩吸附孔及游离孔隙直径界限值的确定。

主权项

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计算微观孔隙的总孔比表面积SBJH、总孔体积VBJH和孔半径r，其中，孔半径r根据以下公式计算得到： l n ( p / p 0 ) = - αγ N V m R T ( r - t ) - - - ( 1 ) ]]>式中：p/p0为相对压力，α为气液界面常数，γN为表面张力，Vm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： log ( p / p o ) = 0.034 - 13.99 t 2 - - - ( 2 ) ]]>假设孔道为圆柱形，圆柱形孔道的长度为L，则总孔体积VBJH和总孔比表面积SBJH分别根据以下公式计算得到：VBJH＝πr2L (3)SBJH＝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VL，见下式：V＝VL*P/(P+PL) (5)式中，V为吸附体积，P为平衡气体压力，PL为兰氏压力，V和VL的单位均为cm3/g，P和PL的单位均为MPa；步骤五、依据步骤三得到的总孔比表面积SBJH和总孔体积VBJH以及步骤四得到的兰氏体积VL，以总孔比表面积SBJH和总孔体积VBJH为自变量、以兰氏体积VL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SBJH、总孔体积VBJH与兰氏体积VL的内在关系，通过实测资料拟合分析，得出如下方程：VL＝3.5431SBJH+33.358 (6)VL＝2.1029VBJH+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：dBJH<4nm、小孔：4nm≤dBJH<10nm、中孔：10nm≤dBJH<100nm、大孔：dBJH≥100nm，其中，dBJH＝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SBJH和总孔体积VBJH，计算出四类孔对总孔比表面积SBJH和总孔体积VBJH的贡献率，从而确定对总孔比表面积SBJH和总孔体积VBJH贡献率较大的孔的直径大小，进一步得到煤甲烷吸附孔隙和游离孔隙直径界限值。