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详细内容
1.1基本性能
单组分或多组分等温吸附/解吸
温度:室温~100℃
操作压力:40MPa
系统压力:70MPa
1.2样品缸、参考缸
样品粒度:≤60目
样品质量:200g
参考缸体积:150ml
参考缸数量:6个,外径70mm,长330mm
样品缸体积:150mL
样品缸数量:6个,外径430mm
材料:不锈钢
压力密封:专门的金属环密封
压力源:气体增压泵
加压装置:空压机
1.3恒温装置
油浴锅:60L*2个
油浴尺寸:500mm(长)*480mm(宽)*240mm(深)
温度设定:独立温区
油浴循环:内置
恒温油:附带
1.4压力采集
压力传感器:三线制压力传感器
压力范围:0-40MPa
额定压力:40MPa
一体式气压计:精度±0.1%
数量:12个
输出:3mv/v
1.5温度采集
温度检测系统:温度传感器±0.1℃
多通道精度模数转换器:16位
1.6气体源:
总供给:3
气体输入:甲烷,氦气,二氧化碳
压力:20MPa
稳定性:3%
每种气体都配置高压钢瓶
1.7电动气体调节器
总供给:3
压力:40MPa
稳定性:1%
输入:0-1V
增压压力:0.6Mpa
1.6计算机控制
计算机:主频:3.0GHZ,内存1GB,硬盘160GB
自动控制:计算机自动控制
系统软件:FINESORB-ISO数据采集软件
FINESORB-IAO吸附/解吸数据处理软件
多组分气体吸附/解吸数据处理软件
提供中文版说明书
1.7其他备件(另外):
样品缸:1个
手动针阀:3个
气动针阀:2个
RTD:2个 表头:6个
高压气瓶:不同气体配3个
不锈钢管:4米
稳压电源:1个
密封圈:4个
等温吸附过程
1、样品室装样
将预处理的煤样准备称重、迅速装入模型内。
样品重量:用于测试的远洋重量不少于2kg。
工业分析按照GB/T2121991《煤样的工业分析方法》执行。
2、气密性检查
2.1充气
向系统充入氦气,压力高于等温吸附实验压力1MPa。
2.2调节温度
系统温度调为储层温度。连续观测,系统密封良好,则进行下一步实验。
3、自由空间体积测定
3.1温度
测定温度设定为储层温度。
3.2充气
打开氦气瓶,向系统输入氦气,调节标准室压力值,然后关闭标准室阀门。
3.3采集数据
打开标准室阀门与样品缸阀门,待压力平衡后采集一组数据。体积实验。进行三次,三次之间允许误差为±0.1cm3 。
3.4求得煤样的体积,计算出样品室内空白体积。
4、等温吸附实验
4.1实验压力的确定
实验压力设置为储层压力的1.2倍,不少于8MPa。
4.2实验压力点分布
压力<8MPa,选6个实验点。
压力在8MPa~12MPa,选8个试验点。
4.3充气
打开调节阀门和标准室阀门,向系统充入甲烷气体,调节标准室压力至目标压力。
4.4数据采集
达到目标压力,且温度稳定后,启动等温吸附实验程序采集数据。
4.5吸附平衡时间确定
根据实际情况确定,但不得少于12小时。
4.6重复(3)到(5)步骤,直至*后一个压力点实验结束。
数据处理过程
1、煤样体积和自由空间体积计算
煤样的体积计算公式为:
Vs=
式中:
Vs-煤样的体积,单位为立方厘米(cm3 );
P1-平衡后压力,单位为兆帕(MPa)
P2-参考缸初始压力,单位为兆帕(MPa)
P3-样品初始压力,单位为兆帕(MPa)
T1-平衡后温度,单位为开氏温度(K);
T2-参考缸初始温度,单位为开氏温度(K);
T3-样品缸初始温度,单位为开氏温度(K);
V1-系统总体积,单位为立方厘米(cm3 );
V2-参考缸体积,单位为立方厘米(cm3 )
V3-样品缸体积,单位为立方厘米(cm3 )
Z1-平衡条件下气体压缩因子,无量纲,
Z2-参考缸初始气体的压缩因子,无量纲,
Z3-样品缸初始气体的压缩因子,无量纲
求得煤样的体积,计算出样品缸内自由空间体积。自由空间体积是指样品缸装入煤样后煤样颗粒之间的空隙、煤样颗粒内部微细空隙、样品缸剩余的自由空间、连接管和阀门内部空间的体积之和。
自由空间体积计算公式为:
V1=V0-Vs
式中:
V1-自由空间体积,单位为立方厘米(cm3)
V0-样品缸内总体积,单位为立方厘米(cm3)
Vs-煤样的体积,单位为立方厘米(cm3 )
2、计算各压力点的吸附量
根据参考缸、样品缸的平衡压力点的吸附量
利用公式:
PV=nZRT
式中:
P-气体压力,单位为兆帕(MPa);
V-气体体积,单位为立方厘米(cm3 )
n-气体的摩尔数,单位为摩尔(mol);
Z-气体的压缩因子,无量纲;
R-摩尔气体常数,单位为焦每摩开(U.mol-1.K-1);
T-热力学温度,单位为开氏温度(K)。
Vs=
分别求出各压力点平衡前样品缸内气体的摩尔数(n1)和平衡后样品缸内气体的摩尔数(n2),则煤样吸附气体的摩尔数(n1)为:
ni=n1-n2
式中:
ni-气体的摩尔数,单位为摩尔(mol);
n1-平衡前样品缸内气体的摩尔数,单位为摩尔(mol);
n2-平衡后样品缸内气体数,单位为摩尔(mol)
各压力点的吸附气体体积(Vi);
Vi=ni*22.4*1000
各压力点吸附量V吸附:
V吸附=V1/Go
式中:
V吸附=吸附量,单位为立方厘米每克(cm3/g)
V1-吸附气体的总体积,单位为立方厘米(cm3)
Gc-煤样重量,单位为克(g)
数据计算及报告
3、计算VL和PL
根据Langmuir方程:
式中:
p—气体压力,单位为兆帕(MPa);
V—在气体体积,单位为立方厘米
VL-吸附容量,又称Langmuir体积,单位为立方厘米每克(cm3/g):
P1-Langmuir压力,单位为兆帕(MPa).
若令A-A/VL和B- ,可以将方程(8)推导为p/V与p的函数:
依据方程(9),可将实测的各压力平衡点的压力与吸附量数据绘制为以p为横坐标、以p/V比值为纵坐标的散点图。利用*小二乘法求出这些散点的回归直线方程及相关系数。进而求出直线的斜率(A)和截距(B).根据斜率和截距求出Langmuir体积(VL)和Langmuir压力(p1),即:
V1=V/A
P1=BVA=B/A
4、吸附等温线
根据各平衡压力点吸附量V和压力值P绘制吸附等温线:
5、实验精度
5.1重现性
VL重现性相对误差不大于15%:
P1重现性相对误差不大于15%。
5.2重现性
VL再现性相对误差不大于20%;
PL再现性相对误差不大于20%。
5.3样品实验质量
P/V与P的相关系数R大于0.98.