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SY/T 6132-2013

基本信息

标准号: SY/T 6132-2013

中文名称:煤岩中甲烷等温吸附量测定 干燥基容量法

标准类别:石油天然气行业标准(SY)

标准状态:现行

出版语种:简体中文

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相关标签: 甲烷 等温 吸附 测定 干燥 容量

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SY/T 6132-2013 煤岩中甲烷等温吸附量测定 干燥基容量法 SY/T6132-2013 标准压缩包解压密码:www.bzxz.net

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标准内容

ICS75-010
备案号:43208—2014
中华人民共和国石油天然气行业标准SY/T6132—2013
代替SY/T61321995
煤岩中甲烷等温吸附量测定
干燥基容量法
Determination of the methane isothermal adsorption quantity in coalCapacity method of dry basis2013-11—28发布
国家能源局
2014—04—01实施
规范性引用文件
术语和定义
仪器设备与材料
样品准备
煤的水分、灰分测定
分析步骤
数据处理
质量要求·
测试成果
附录A(资料性附录)
附录B(资料性附录)
煤岩中甲烷吸附量检测报告
煤岩中甲烷等温吸附曲线
SY/T6132—2013
SY/T6132—2013
本标准按照GB/T1.1一200)《标准化T作导则起草。
第1部分:标准的结构和编写》给出的规则本标准代替SY/T6132—1955&煤岩中甲烷吸附量测定主要技术变化如下:
修改了标准名称:
修改了适用范用:
修改了规范性引用文件:
容量法》,与SY/T6132--1995相比,一增加了术语和定义一章,对自由空间体积(见3.1)、兰氏体积(见3.2)、兰氏压力(见3.3)、干燥基(见3.4)、空气干燥基(见3.5)和干燥无灰基(见3.6)进行定义:—修改了原理的相关内容:
修改了仪器设备的技术参数:
一修改了样品制备中样品的粒径(见6.1.1)和取样量(见6.2;补充了对压力点的设置,将最高测试压力(见8.3.2)、压力点数(见8.3.3)的设置等提前至实验条件设置;
一将自由空间体积测定(见8.4)调至第八章分析步骤,将其计算调至第九章;修改了自由空间体积(见9.1)、吸附量测定(见9.2和9.4)等公式,修改了Langmuir方程的表达形式(见9.3);
将1995年版中的报告进行修改,并列为附录A和附录B。请注意本文件的些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别这些专利的责任。本标准由中国石油天然气集团公司提出。本标准由石油地质专业标准化技术委员会归口。本标准起草单位:中国石油化工股份有限公司华东分公司、中国石油勘探开发研究院廊坊分院。本标准主要起草人:任以发、龚月、丁安徐、孙齐、刘洪林、李贵中。1范围
煤岩中甲烷等温吸附量测定
干燥基容量法
本标准规定了用于燥基容量法测定煤岩中甲烷吸附量的方法,本标准适用于高阶煤、中阶煤中甲烷吸附量的测定,低阶煤可参考执行。规范性引用文件
SY/T6132—2013
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件,仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件GB/T212煤的T业分析方法
GB474煤样的制备方法
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。3.1
volumeoffreespace
自由空间体积
样品缸装人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、连接管和阀门之间空间的体积之总和。3.2
兰氏体积langmuirvolume
每克吸附剂的表面覆盖满单分子层时的吸附量,也称最大吸附量,符号为V。3.3
兰氏压力langmuirpressure
吸附量达到1/2兰氏体积时所对应的压力,符号为。3.4
干燥基drybasis
以假想无水状态的煤为基准,符号为d。3.5
空气干燥基airdriedbasis
以与空气湿度达到平衡状态的煤为基准:符号为ad。3.6
干燥无灰基dryash-freebasis
以假想无水、无灰状态的煤为基准,符号为da!+原理
将煤样置于密封容器中脱气后,测定其在相同温度、不同压力条件下达到吸附平衡时所吸附的甲烷1
SY/T6132—2013
气体的体积,求得煤中甲烷等温吸附曲线。根据langmzuir单分子层吸附理论,计算煤岩中甲烷吸附量5仪器设备与材料
仪器设备
应有以下配置:
钢制的样品缸。
钢制的参考缸。
恒温控制系统:精度±0.1℃。
温度监测系统:精度±0.1℃。
压力监测系统:灵敏度0.25%。
真空泵:真空度小于0.06Pa。
真空计:0.1Pa~20Pa。
空压机或0.2MPa以上气源。
粉碎机。
标准筛:0.150mm,0.425mm。
氮气干燥箱:大于110℃。
天平:感量00001g。
选配烃类气体增压泵。
5.2.1甲烷:纯度大于99.99%。
氢气:纯度大于99.99%。
氮气:纯度大于99.99%。
样品准备
6.1样品制备
碎样按GB474的要求,筛取粒径为0.150mm~0.425mm的样品。2将样品放人氮气干燥箱,在105℃下烘90min,取出后放人干燥器内冷却至室温6.1.2
取样量
取样量宜不小于样品缸容积的2/3。煤的水分、灰分测定
按照GB/T212的要求进行。
分析步骤
8.1气密性检查
1向系统内充人空气或氮气或氮气,压力高于最高测试压力2MPa,并保持压力在1h内变化不8.1.1
超过总压力的1%,则系统气密性良好。SY/T6132—2013
8.1.2放空气体,用氮气清洗系统至少三次,充人气为氮气时不必清洗,抽真空至真空度达到0.5Pa以下。
8.2脱气
将装有样品的样品缸在62℃~93℃的温度条件下,抽真空至真空度达到4Pa,关闭样品缸截止阀,断开真空泵及恒温器。
8.3实验条件设置
8.3.1温度
样品缸的温度稳定在储层温度或客户要求的测试温度。2最高测试压力
高于储层压力1MPa:且最高测试压力不应低于8MPa。8.3.3压力点数
8.3.3.1吸附压力点
在6MPa之前应至少设置6个点,不同最高测试压力下,测试压力点设置情况:最高测试压力为8MPa时,测试压力点不少于8个。a)
b)最高测试压力>8MPa,≤12MPa时,测试压力点不少于9个,最高测试压力>12MPa时,测试压力点不少于10个。脱附压力点
测试压力范围内应至少均勾选取8个测试点。8.3.4平衡条件
平衡时间应不少于2h,10min内样品缸内压力变化不得超过0.003MPa。8.4自由空间体积测定
8.4.1将脱完气的样品缸接人分析端口,打开样品缸截止阀,抽真空恒温到测试温度后,打开氮气瓶,向系统内充入氮气,调节参考缸压力值至少为1MPa,然后关闭参考缸阅门。8.4.2打开参考缸阀门与样品缸阀门,待压力平衡后采集温度和压力数据,计算出自由空间体积。8.4.3重复8.4.1和8.4.2至少两次,每组数据间的充许误差为±0.1cm,自由空间体积取三组数据的平均值。
8.5等温吸附测试
8.5.1打开参考缸阀门,向系统充人甲烷气体,调节参考缸乐力至吸附压力点的设定压力,10min后记录参考缸内力为初始压力。8.5.2缓慢打开样品缸阀门,当样品缸和参考缸达到平衡,采集样品缸和参考缸内的时间、压力、温度等相关数据。
8.5.3自低而高逐个压力点进行测试,重复8.5.1和8.5.2步露,直至最后一个压力点测试结束。SY/T6132—2013
8.6等温脱附测试
8.6.1参考缸放出一定气体,缓慢打开样品缸阀门:放出气体至参考缸,当样品缸压力达到脱附压力点的设定压力时,关闭样品缸阀门8.6.2达到平衡条件后,采集样品缸和参考缸内的时间、压力、温度等相关数据。8.6.3自高到低逐个压力点进行测试,重复8.6.1和8.6.2步骤,直至最后一个压力点测试结束。9数据处理
9.1煤样体积和样品缸内自由空间体积煤样的体积计算见公式(1):
V.= (p:V)/(Z.:T)+sp.:y/(Z.:.)-(p.Vo/(2.. T.)P/(Z、:T.)-p./(Z,.T)
式中:
煤样的体积,单位为立方厘米(cm):平衡后压力,单位为兆帕(MPa):参考缸初始压力:单位为兆帕(MPa):样品缸初始压力:单位为兆帕(MPa):平衡后温度,单位为开氏温度(K):参考缸初始温度,单位为开氏温度(K):样品缸初始温度:单位为开氏温度(K):系统总体积,单位为立方厘米(cm2):参考缸体积,单位为立方厘米(cm):一样品缸体积,单位为立方厘米(cm):2.
平衡条件下气体的乐缩因子,无量纲:参考缸初始气体的压缩因子。无量纲;Z、一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。白由空间体积计算见公式(2):V.=V.-V
式中:
V,-一自由空间体积,单位为立方厘米(cm):V。一样品缸总体积.单位为立方厘米(em*):V.一煤样的体积,单位为立方厘米(em\)。9.2各压力点吸附量
根据参考缸、样品缸的平衡压力及温度,计算不同平衡压力点的吸附量。利用气体状态方程:见公式(3):P.V=H.Z-R.T
:(1)
式中:
气体压力,单位为兆帕(MPa):气体体积,单位为立方厘米(cm\):气体的摩尔数,单位为摩尔(mol):气体的压缩因子。无量纲:
摩尔气体常数,单位为焦每摩开(」·mol-.K-):热力学温度,单位为开氏温度(K)SY/T6132—2013
求出各压力点平衡前样品缸内气体的摩尔数(t)和平衡后样品缸内气体的摩尔数(\)。则煤样吸附气体的摩尔数(nm)计算见公式(4):n=n-n
式中:
气体的摩尔数:单位为摩尔(mol);平衡前样品缸内气体的摩尔数:单位为摩尔(mol):一--平衡后样品缸内气体的摩尔数,单位为摩尔(mol)(4)
各压力点的吸附气体体积应进行标准状态校正,换算到温度0℃、压力101.325kPa下。吸附气体体积(V.)计算见公式(5)
V,=n:X22.+XIHH)
各压力点的吸附量(V)计算见公式(6):V=V./ma
式中:
V..--吸附量.单位为立方厘米每克(cm/g);V
吸附气体的总体积,单位为立方厘米(cm):干燥基样品质量,单位为克(g)。(5)
空气干燥基和干燥无灰基各压力点的吸附量(V.)计算时:质量分别为空气干燥基质量和干燥无灰基质量。
空气干燥基、干燥基和干燥无灰基三种基准的样品质量换算关系见公式(7)和公式(8):m=maa.(I-Mt)
式中:
式中:
空气干燥基样品质量,单位为克(g):样品的空气干燥基水分含量,用百分数表示。mdar =m-(IMad-Ad)
干燥无灰基样品质量,单位为克(g);样品的空气干燥基灰分含量,用百分数表示。9.3兰氏体积和兰氏压力
据langmuir方程,见公式(9)::(7)
SY/T6132—2013
式中:
p-p+pi
Vi—兰氏体积,单位为立方厘米每克(cm/g);Pl一-兰氏乐力,单位为兆帕(MPa)。若令A=1/V,和B=pl/Vi,可以将公式(9)推导为p/V,与p的函数:p=p+P=A·p+B
根据公式(10>,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。利用最小二乘法求出这些散点的回归线性方程及相关系数,进而求出直线的斜率(A)和截距(B)。根据斜率和截距求出兰氏体积(V,)和兰氏压力(PL),见公式(11)和公式(12):
V,=1/A
PL=B.V,.=B/A
9.+脱附后各压力点的吸附量
根据参考缸、样品缸的平衡压力及温度,计算脱附后不同平衡压力点的吸附量。(11)
根据公式(3):分别求出各压力点平衡前样品缸内气体的摩尔数(n)、平衡后样品缸内气体的摩尔数《n)、平衡前参考缸内气体的摩尔数(n,)和平衡后参考缸内气体的摩尔数(n),则吸附缸放出的气体摩尔数()计算见公式(13):n=n-n
样品缸内释放出的游离气摩尔数(n)计算见公式(14》:ny=m-n
样品脱附的气体摩尔数(n)计算见公式(15)和公式(16):m=nt\ny
n=(nt-n)-(n-n)
式中:
平衡前参考缸内气体的摩尔数,单位为摩尔(mol);平衡后参考缸内气体的摩尔数,单位为摩尔(mol)。(13)
脱附过程各压力点的吸附气体体积(V,)可由公式(5)求出,吸附量(V.)可由公式(6)求出。
10质量要求
兰氏体积(V)、兰氏压力(PL)的质量要求应符合表1的要求。6
测试结果
测试成果
检测报告内容参见附录A。
等温吸附曲线参见附录B。
重复性限和再现性限
重复性限
SY/T6132—2013
再现性限
SY/T6132—2013
附录A
(资料性附录)
煤岩中甲烷吸附量检测报告
煤岩中甲烷吸附量检测报告见表A.1。表A.!煤岩中甲烷吸附量检测报告等温吸附测试报告(干燥基容量法)分析批号
样品编号
原始编号
方法编号
吸附气
吸附气纯度(%)
氨气纯度(%)
水分(%)
测试点压力
记录号
十燥基
Langmuir方程:V.=Vip/(pi.+p)计算基准
干燥基
空气十燥基
干燥尤灰基
检测人:
井深(m)
仪器名称及型号
仪器编号
试验温度()www.bzxz.net
样品质量(g)
东分(光)
空气十媒基
校核人:
日期:
十燥无灰基
相美系数
附录B
(资料性附录)
煤岩中甲烷等温吸附曲线
煤岩中甲烷等温吸附曲线如图B.1所示。45
压力p,MPa
a)干燥基等溢吸附曲线
检测人:
9101112
910112
压力,MPa
b)空气干燥基等温吸附曲线
压力p,MPu
e)干常无灰基等温吸附曲线
校梭人:
图B.1煤岩中甲烷等温吸附曲线
SY/T6132-2013
日期:
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