專利名稱：一種煤巖解吸附試驗(yàn)方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于煤巖分析領(lǐng)域，涉及煤巖解吸附，尤其是一種煤巖解吸附試驗(yàn)方法。
背景技術(shù)：
地層下的煤巖除了自由氣外，還含有吸附氣，該吸附氣含在煤巖顆粒中。通過檢測煤巖顆粒的吸附氣量及逸氣速度，可實(shí)現(xiàn)采集并利用該能源。由于煤巖顆粒在底層下基本上以飽和的形式存在，但不同粒徑的煤巖顆粒在不同壓力條件下的解吸速率和解吸量不同，而且，煤巖顆粒受不同液體的浸潤后其解吸率和解吸量也不同；此外，還涉及到不同含水飽和度煤樣的排液解吸率和解吸量。因此，對煤巖顆粒進(jìn)行解吸附分析是十分重要的。目前，對煤巖解吸分析的裝置的設(shè)計(jì)環(huán)境與煤巖顆粒在地層下的環(huán)境相差較多， 因此無法仿真模擬地層下的真正煤巖顆粒存在狀態(tài)，導(dǎo)致煤巖顆粒的解吸附數(shù)據(jù)偏差較大，無法定量分析煤巖顆粒吸附氣的逸氣速度及解吸量，阻礙了科學(xué)采集煤巖吸附氣的進(jìn)展。通過檢索，發(fā)現(xiàn)如下與本專利申請相關(guān)的公開專利文獻(xiàn)一種受載煤巖恒壓瓦斯吸附解吸試驗(yàn)系統(tǒng)和方法(CN102419295A)，包括重力恒氣壓裝置、真空泵、高壓瓦斯氣瓶、恒壓瓦斯罐、樣品罐、重力恒液壓裝置和手搖泵。能夠?qū)γ涸嚇釉诓煌耐獠考虞d壓力和不同的瓦斯氣壓下進(jìn)行以下瓦斯吸附和解吸試驗(yàn)1)研究在不同載荷作用下，由于煤巖破壞而引起的吸附特性變化，研究吸附常數(shù)、吸附量等隨載荷變化規(guī)律；2)研究不同承載狀況下的含瓦斯煤巖的瓦斯解吸過程；3)研究不同粒度的煤巖在恒定瓦斯壓力環(huán)境中的吸附過程及吸附常數(shù)；4)研究不同粒度的含瓦斯煤巖在不同的大氣壓力環(huán)境中瓦斯解吸過程和規(guī)律；5)研究含瓦斯煤巖在瓦斯吸附和解析過程中的蠕變力學(xué)性質(zhì)。通過技術(shù)特征對比，上述公開專利文獻(xiàn)與本專利申請有較大不同。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)的不足之處，提供一種煤巖解吸附試驗(yàn)方法，該方法可仿真模擬地層下的煤巖顆粒的實(shí)際存在狀態(tài)，為科學(xué)分析煤巖顆粒所含吸附氣的吸附量及解吸速度奠定基礎(chǔ)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案實(shí)現(xiàn)的一種煤巖解吸附試驗(yàn)方法，步驟是⑴在解吸反應(yīng)容器內(nèi)的兩層濾網(wǎng)之間加入定量確定粒徑的煤巖顆粒，然后打開甲烷氣罐的截止閥門，向解吸反應(yīng)容器內(nèi)注入甲烷氣體，注入壓力為5MPa，時(shí)間為12小時(shí)，使煤巖顆粒內(nèi)吸附入甲烷分子；⑵關(guān)閉甲烷氣罐的截止閥門，調(diào)整回壓閥，初始設(shè)定回壓閥的壓力為4MPa;當(dāng)反應(yīng)容器及主管路內(nèi)的解吸氣體壓力超過回壓閥的設(shè)定壓力，該氣體進(jìn)入測量容器內(nèi)，通過精密電子天平來測定測量容器的出水量；
⑶調(diào)整回壓閥，使回壓閥壓力較前次壓力降低O. 4MPa，重復(fù)本步驟，直至回壓為OMPa，即測出無液體影響時(shí)不同壓力下的干煤巖解吸量和解吸速率。一種煤巖解吸附工作液的試驗(yàn)方法，步驟是⑴在解吸反應(yīng)容器內(nèi)的兩層濾網(wǎng)之間加入定量確定粒徑的煤巖顆粒，打開甲烷氣罐的截止閥門，向解吸反應(yīng)容器內(nèi)注入甲烷氣體，注入壓力為5MPa時(shí)間為12小時(shí)，使煤巖顆粒內(nèi)吸附入甲烷分子；⑵關(guān)閉甲烷氣罐的截止閥門，調(diào)整回壓閥，設(shè)定回壓閥的壓力為4MPa;⑶通過平流泵向中間容器注液體，直到測量容器不再出氣； ⑷啟動(dòng)磁力攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)為IOOrdm ;(5)調(diào)整回壓閥，設(shè)定回壓閥的壓力為I. 8MPa ；(6)反應(yīng)容器及主管路內(nèi)的解吸氣體壓力超過回壓閥的設(shè)定壓力，該氣體進(jìn)入測量容器內(nèi)，通過精密電子天平來測定測量容器的出水量，即可得出煤巖的吸附量。(7)調(diào)整回壓閥，使回壓閥壓力較前次壓力降低O. 3MPa，重復(fù)本步驟，直至回壓為OMPa0而且，所采用的試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是在主管路上分別連接甲烷氣罐、平流泵、解吸反應(yīng)容器、恒溫水浴器、測量容器、氮?dú)夤?，其中甲烷氣罐通過一截止閥門與主管路連通，測量容器側(cè)邊還設(shè)置有一精密電子天平，氮?dú)夤尥ㄟ^截止閥門與主管路連通，其特征在于在測量容器前端的主管路上通過截止閥門還安裝一回壓閥，氮?dú)夤尥ㄟ^截止閥門與回壓閥連通。而且，所述解吸反應(yīng)容器的包括循環(huán)水套、濾網(wǎng)、磁力攪拌器，循環(huán)水套與恒溫水浴器連通，在循環(huán)水套中部固裝兩層濾網(wǎng)，在兩層濾網(wǎng)中間放置待測煤巖顆粒，上層濾網(wǎng)上方的循環(huán)水套空間形成解吸反應(yīng)室，下層濾網(wǎng)下方的循環(huán)水套空間安裝磁力攪拌器，磁力攪拌器下方的循環(huán)水套通過管路與主管路連通。而且，在回壓閥前端的主管路上還設(shè)置有分管路，在該分管路上安裝一放空閥門。本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)和有益效果為I、本方法將煤巖顆粒樣品置放在不同溫度、不同壓力、不同轉(zhuǎn)速循環(huán)水的狀態(tài)下，該溫度模仿地層下煤巖顆粒的溫度，該壓力模仿煤巖顆粒在地層下的壓力狀態(tài)，該循環(huán)水的剪切力模擬煤巖顆粒在地層下的工作液沖擊狀態(tài)，由此在實(shí)驗(yàn)室內(nèi)即形成一個(gè)仿真的煤巖顆粒形態(tài)，以分析液體影響下煤巖顆粒中甲烷的解吸規(guī)律分析，以及在不同氣壓、液體環(huán)境下煤巖顆粒中甲烷的解量與解吸速率，所采集的數(shù)據(jù)具有較高的精確性。2、本方法在逸氣管道上設(shè)置有一回壓閥，通過該回壓閥可以模仿在不同壓力條件下煤巖顆粒吸附氣的解吸量，有效完成不同粒徑的煤巖顆粒在不同壓力條件下的解吸速率和解吸量、不同液體對煤巖顆粒的解吸率和解吸量以及煤氣飽和和干煤樣的排液解吸率和解吸量，以定量分析計(jì)算煤巖顆粒所含吸附氣(甲烷)的衰減規(guī)律及逸氣速度、解吸量，為科學(xué)分析煤巖顆粒所含吸附氣的吸附量及解吸速度奠定基礎(chǔ)。


圖I為本發(fā)明的系統(tǒng)連接結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為本發(fā)明解吸反應(yīng)容器的結(jié)構(gòu)剖視放大圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖，對本發(fā)明實(shí)施例做進(jìn)一步說明；下述實(shí)施例是說明性的，不是限定性的，不能以下述實(shí)施例來限定本發(fā)明的保護(hù)范圍。本試驗(yàn)方法是在試驗(yàn)系統(tǒng)上進(jìn)行，試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)參見圖1，在主管路4上分別連接甲烷氣罐I、平流泵3、解吸反應(yīng)容器7、恒溫水浴器10、回壓閥9、測量容器13、氮?dú)夤?5，其中甲烷氣罐通過一截止閥門2與主管路連通，測量容器側(cè)邊還設(shè)置有一精密電子天平14，用于稱重超壓液體；氮?dú)夤尥ㄟ^截止閥門16與主管路連通，在測量容器前端的主管路上通過截止閥門12還安裝一回壓閥，氮?dú)夤尥ㄟ^自己的截止閥門與回壓閥連通；在回壓閥前端的主管路上還設(shè)置有分管路，在該分管路上安裝一放空閥門11，在主管路上安裝一限壓保護(hù)器5。解吸反應(yīng)容器的上部和下部均各安裝有一個(gè)截止閥門6、8，通過這兩個(gè)閥可以實(shí)現(xiàn)在打開上部閥門并關(guān)閉下部閥門時(shí)可保持反應(yīng)容器中一直有工作液的甲烷解吸分析， 在打開下部閥門并關(guān)閉上部閥門時(shí)可以完成注入工作液后，解吸出的甲烷把工作液排出后，反應(yīng)容器中無工作液的解吸分析。本實(shí)施例所述的解吸反應(yīng)容器的結(jié)構(gòu)參見圖2，包括循環(huán)水套17、濾網(wǎng)20、磁力攪拌器21，循環(huán)水套與恒溫水浴器連通，循環(huán)水套采用無磁不銹鋼材質(zhì)，體積約為100ml，在循環(huán)水套中部固裝兩層濾網(wǎng)，在兩層濾網(wǎng)中間放置待測煤巖顆粒19，上層濾網(wǎng)上方的循環(huán)水套空間形成解吸反應(yīng)室18，下層濾網(wǎng)下方的循環(huán)水套空間安裝磁力攪拌器，磁力攪拌器下方的循環(huán)水套通過管路與主管路連通。上述各個(gè)部件的作用是甲烷氣罐通過管路向解吸反應(yīng)容器內(nèi)的煤巖顆粒提供模擬吸附氣。平流泵向解吸反應(yīng)容器提供不同種類、不同壓力的工作液。解吸反應(yīng)容器模擬地層溫度，及模擬煤巖顆粒在地層下的工作液沖擊狀態(tài)。恒溫水浴器為解吸反應(yīng)容器提供0_95°C的恒定溫度，模擬煤巖儲(chǔ)層的溫度。測量容器將解析出來的吸附氣進(jìn)行收集，對因吸附氣而溢流的工作液進(jìn)行稱重。氮?dú)夤逓榻馕磻?yīng)容器提供壓力氣體?；貕洪y利用回壓閥控制反應(yīng)容器內(nèi)壓力，用于分析煤巖顆粒在不同壓力下甲烷的解吸規(guī)律；通過調(diào)整回壓的大小來控制吸附和解吸的壓力，超過該壓力的液體和氣體進(jìn)入測量容器。一種煤巖解吸附試驗(yàn)方法，步驟是⑴在解吸反應(yīng)容器內(nèi)的兩層濾網(wǎng)之間加入定量確定粒徑的煤巖顆粒，然后打開甲烷氣罐的截止閥門，向解吸反應(yīng)容器內(nèi)注入甲烷氣體，注入壓力為5MPa，時(shí)間為12小時(shí)，使煤巖顆粒內(nèi)吸附入甲烷分子；⑵關(guān)閉甲烷氣罐的截止閥門，調(diào)整回壓閥，初始設(shè)定回壓閥的壓力為4MPa;當(dāng)反應(yīng)容器及主管路內(nèi)的解吸氣體壓力超過回壓閥的設(shè)定壓力，該氣體進(jìn)入測量容器內(nèi)，通過精密電子天平來測定測量容器的出水量；⑶調(diào)整回壓閥，使回壓閥壓力較前次壓力降低O. 4MPa，重復(fù)本步驟，直至回壓為OMPa，由此可測出無液體影響時(shí)不同壓力下的干煤巖解吸量和解吸速率。
此外，通過本試驗(yàn)系統(tǒng)還可測定工作液對解吸的影響，方法是⑴在解吸反應(yīng)容器內(nèi)的兩層濾網(wǎng)之間加入定量確定粒徑的煤巖顆粒，打開甲烷氣罐的截止閥門，向解吸反應(yīng)容器內(nèi)注入甲烷氣體，注入壓力為5MPa時(shí)間為12小時(shí)，使煤巖顆粒內(nèi)吸附入甲烷分子；⑵關(guān)閉甲烷氣罐的截止閥門，調(diào)整回壓閥，設(shè)定回壓閥的壓力為4MPa ；⑶通過平流泵向中間容器注液體，直到測量容器不再出氣(其內(nèi)的自由氣被注入的液體驅(qū)趕干凈);⑷啟動(dòng)磁力攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)為IOOrdm ;(5)調(diào)整回壓閥，設(shè)定回壓閥的壓力為I· 8MPa ；(6)反應(yīng)容器及主管路內(nèi)的解吸氣體壓力超過回壓閥的設(shè)定壓力，該氣體進(jìn)入測量 容器內(nèi)，通過精密電子天平來測定測量容器的出水量，即可得出煤巖的吸附量。(7)調(diào)整回壓閥，使回壓閥壓力較前次壓力降低O. 3MPa，重復(fù)本步驟，直至回壓為OMPa0
權(quán)利要求
1.一種煤巖解吸附試驗(yàn)方法，其特征在于步驟是 ⑴在解吸反應(yīng)容器內(nèi)的兩層濾網(wǎng)之間加入定量確定粒徑的煤巖顆粒，然后打開甲烷氣罐的截止閥門，向解吸反應(yīng)容器內(nèi)注入甲烷氣體，注入壓力為5MPa，時(shí)間為12小時(shí)，使煤巖顆粒內(nèi)吸附入甲烷分子； ⑵關(guān)閉甲烷氣罐的截止閥門，調(diào)整回壓閥，初始設(shè)定回壓閥的壓力為4MPa;當(dāng)反應(yīng)容器及主管路內(nèi)的解吸氣體壓力超過回壓閥的設(shè)定壓力，該氣體進(jìn)入測量容器內(nèi)，通過精密電子天平來測定測量容器的出水量； ⑶調(diào)整回壓閥，使回壓閥壓力較前次壓力降低O. 4MPa，重復(fù)本步驟，直至回壓為OMPa，即測出無液體影響時(shí)不同壓力下的干煤巖解吸量和解吸速率。
2.一種煤巖解吸附工作液的試驗(yàn)方法，其特征在于步驟是 ⑴在解吸反應(yīng)容器內(nèi)的兩層濾網(wǎng)之間加入定量確定粒徑的煤巖顆粒，打開甲烷氣罐的截止閥門，向解吸反應(yīng)容器內(nèi)注入甲烷氣體，注入壓力為5MPa時(shí)間為12小時(shí)，使煤巖顆粒內(nèi)吸附入甲烷分子； ⑵關(guān)閉甲烷氣罐的截止閥門，調(diào)整回壓閥，設(shè)定回壓閥的壓力為4MPa; ⑶通過平流泵向中間容器注液體，直到測量容器不再出氣； ⑷啟動(dòng)磁力攪拌器，設(shè)定轉(zhuǎn)數(shù)為IOOrdm; (5)調(diào)整回壓閥，設(shè)定回壓閥的壓力為I.8MPa ； (6)反應(yīng)容器及主管路內(nèi)的解吸氣體壓力超過回壓閥的設(shè)定壓力，該氣體進(jìn)入測量容器內(nèi)，通過精密電子天平來測定測量容器的出水量，即可得出煤巖的吸附量。
⑴調(diào)整回壓閥，使回壓閥壓力較前次壓力降低O. 3MPa，重復(fù)本步驟，直至回壓為OMPa。
3.根據(jù)權(quán)利要求I或2所述的試驗(yàn)方法，其特征在于所采用的試驗(yàn)系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)是在主管路上分別連接甲烷氣罐、平流泵、解吸反應(yīng)容器、恒溫水浴器、測量容器、氮?dú)夤蓿渲屑淄闅夤尥ㄟ^一截止閥門與主管路連通，測量容器側(cè)邊還設(shè)置有一精密電子天平，氮?dú)夤尥ㄟ^截止閥門與主管路連通，其特征在于在測量容器前端的主管路上通過截止閥門還安裝一回壓閥，氮?dú)夤尥ㄟ^截止閥門與回壓閥連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤巖解吸附試驗(yàn)方法，其特征在于所述解吸反應(yīng)容器的包括循環(huán)水套、濾網(wǎng)、磁力攪拌器，循環(huán)水套與恒溫水浴器連通，在循環(huán)水套中部固裝兩層濾網(wǎng)，在兩層濾網(wǎng)中間放置待測煤巖顆粒，上層濾網(wǎng)上方的循環(huán)水套空間形成解吸反應(yīng)室，下層濾網(wǎng)下方的循環(huán)水套空間安裝磁力攪拌器，磁力攪拌器下方的循環(huán)水套通過管路與主管路連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤巖解吸附試驗(yàn)方法，其特征在于在回壓閥前端的主管路上還設(shè)置有分管路，在該分管路上安裝一放空閥門。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種煤巖解吸附試驗(yàn)方法，步驟是⑴在解吸反應(yīng)容器內(nèi)的兩層濾網(wǎng)之間加入定量確定粒徑的煤巖顆粒，向解吸反應(yīng)容器內(nèi)注入甲烷氣體使煤巖顆粒內(nèi)吸附入甲烷分子；⑵關(guān)閉甲烷氣罐的截止閥門，初始設(shè)定回壓閥的壓力，通過精密電子天平來測定測量容器的出水量；⑶調(diào)整回壓閥，直至回壓為0MPa，即測出無液體影響時(shí)不同壓力下的干煤巖解吸量和解吸速率。本方法將煤巖顆粒樣品置放在不同溫度、不同壓力、不同轉(zhuǎn)速循環(huán)水的狀態(tài)下，以分析液體影響下煤巖顆粒中甲烷的解吸規(guī)律分析，以及在不同氣壓、液體環(huán)境下煤巖顆粒中甲烷的解量與解吸速率，所采集的數(shù)據(jù)具有較高的精確性。
文檔編號G01N5/00GK102879290SQ20121035947
公開日2013年1月16日 申請日期2012年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月25日
發(fā)明者盧淵, 丁云宏, 伊向藝, 管保山, 李成勇, 邱小龍, 吳紅軍, 周珺, 梁莉, 劉萍 申請人:成都理工大學(xué)