本發明專利技術公開了含水煤樣制備與吸附測試裝置及方法，主要由樣品室、參考室、控制閥門、壓力變送器、注氣泵、數據采集卡、采集終端、過濾器、恒溫水浴槽組成。本發明專利技術可以實現模擬煤層地下水承壓環境制備含水煤樣并進行氣體吸附量測量，其方法為：對系統抽真空，利用系統真空吸力注入地下水樣，保證地下水淹沒煤樣，采用注氣泵向系統中注入氦氣，使煤樣孔隙水壓力達到地下水壓力；煤樣多余水在重力作用下，匯集到樣品室底部，并在氣體壓力作用下排出完成煤樣制備。對系統抽真空后，采用注氣泵向參考室注入吸附氣體，通過閥門控制分級向樣品室注入氣體，吸附平衡后，計算吸附量。本發明專利技術結構簡單、操作方便，應用前景廣。
【技術實現步驟摘要】
本專利技術涉及一種含水煤樣品制備與吸附測量裝置及方法，屬于多孔介質物理化學 吸附測試
，尤其適用于模擬大埋深地質條件下含液態水煤樣的樣品制備及氣體吸 附量測試。
技術介紹
在煤層氣開發過程中，煤對氣體的吸附能力是進行儲量評價、合理進行煤層氣開 采的基礎之一。研究表明煤中氣體以吸附態為主，受儲層環境影響，各種氣體處于競爭吸 附狀態。切實模擬儲層環境，綜合考慮各種復雜因素影響是評價煤對氣體吸附量測試的關 鍵。現實中，在埋存較深煤層中，當地下水進入煤層后，在排水降壓開采之前，液態水的壓力 較大，這部分水能夠克服表面張力進入微小孔隙中，對氣體吸附產生影響。目前，含水煤的制備多通過水汽吸附或浸入液態水的方式來制備，這種方式所制 得的含水煤樣與現實煤層儲層中水的形態是有較大區別的，實驗結果也將偏離實際，反映 不了現實煤層中液態水對氣體吸附影響。目前測試所采用的吸附儀也大多僅用于吸附量測 量，并不具備模擬儲層特點制備含液態水煤樣功能，這給實驗造成了極大的麻煩。針對上述 問題，有必要設計一種能夠模擬煤層儲層特點制備含液態水煤樣并進行相關氣體吸附測量 的設備。
技術實現思路
技術問題本專利技術的目的是克服已有技術中的不足，提供一種結構簡單、操作方 便、實時采集、穩定性好、測量效率及精度高的能夠模擬煤層儲層特點制備含液態水煤樣并 進行相關氣體吸附測量的裝置與方法。技術方案本專利技術的含水煤樣制備與吸附測試裝置，包括采集終端、恒溫水浴槽、 樣品室、參考室、參考室壓力變送器、樣品室壓力變送器、注氣泵、數據采集卡、參考室排氣 管、取樣管、制樣排水管、過濾器；所述的參考室上部經四通分別連接參考室壓力變送器、注 氣泵和參考室排氣管，連接注氣泵的管路上設有進氣控制閥，參考室排氣管上設有參考室 壓力控制閥；所述的樣品室上部經四通分別連接樣品室壓力變送器、取樣管和參考室的底 部，取樣管上設有取樣控制閥，連接參考室的底部的管路上設有吸附控制閥；所述樣品室的 底部連接制樣排水管，制樣排水管上設有制樣排水控制閥；所述的參考室壓力變送器、樣品 室壓力變送器分別經數據采集卡與采集終端連接；所述的樣品室、參考室、制樣排水控制 閥、吸附控制閥、參考室壓力控制閥、取樣控制閥、進氣控制閥置于恒溫水浴槽中。所述的樣品室、參考室豎直安置，其底部均為形成漏斗狀的錐形或圓形；所述的樣 品室底部與制樣排水管連接處設有過濾器。利用上述裝置實現含液態水煤樣制備及氣體吸附測量的方法，包括如下步驟a、將煤樣放入樣品室，打開制樣排水控制閥、吸附控制閥，從制樣排水管處連接真空 泵，對系統進行抽真空處理，當抽真空完成后，關閉制樣排水控制閥、吸附控制閥；b、打開取樣控制閥從取樣管緩慢吸入地下水樣，當水樣體積淹沒樣品室內的煤樣時， 關閉取樣控制閥，記錄吸入樣品室的水樣體積；C、打開進氣控制閥、吸附控制閥，通過注氣泵注入氦氣，氦氣的壓力增至所需模擬地 層的地下水壓力，靜置一段時間，關閉進氣控制閥，打開制樣排水控制閥，樣品室中多余水 樣在重力作用下，匯集到樣品室底部，在氣體壓下，通過制樣排水管排出，記錄排出水的體 積；d、排出多余水分后，關閉進氣控制閥、制樣排水控制閥、吸附控制閥，從參考室排氣管 連接真空泵對參考室進行抽真空處理，在抽真空處理過程中，間斷打開吸附控制閥，以清除 樣品室中的気氣；e、抽真空完成后，關閉吸附控制閥、參考室壓力控制閥，完成含液態水煤樣制備；f、用注氣泵向參考室中注入所需測量的吸附氣體，記錄參考室內的氣體壓力，打開吸 附控制閥，向樣品室中注入吸附氣體，記錄樣品室壓力變化值，待吸附壓力平衡后，進行下 一級壓力吸附測量。若需要進一步降低煤樣含水率，打開進氣控制閥，采用注氣泵，經參考室向樣品室 不斷通入干燥氦氣，使干燥氦氣攜帶樣品室煤樣水汽從制樣排水管排出；若需加速含水率降低速率，打開進氣控制閥，通過注氣泵經參考室向樣品室不斷通入 干燥氦氣，干燥氦氣在攜帶樣品室內煤樣水汽從制樣排水管排出的過程中提高恒溫水浴槽 溫度;當進行混合氣體吸附測量需要采集樣品室氣體進行組分分析時，通過取樣管進行氣體 取樣。有益效果本專利技術能夠模擬煤層氣儲層地下水承壓歷史，制備反映儲層環境特點 的含液態水煤樣，并進行氣體吸附量測試，實現制樣與吸附測量過程一體化，壓力變化采用 自動檢測，自動化程度高。其結構與方法簡單，操作方便，用途廣，實用性強，具有廣泛的應 用性。附圖說明圖1是本專利技術的含水煤樣品制備與吸附測量裝置結構示意圖。圖中1-樣品室；2_參考室；3_制樣排水控制閥；4_吸附控制閥；5_參考室壓 力控制閥；6_取樣控制閥；7_參考室壓力變送器；8_樣品室壓力變送器；9_進氣控制閥； 10-注氣泵；11-數據采集卡；12-采集終端；13-參考室排氣管；14-取樣管；15_制樣排水 管；16_過濾器；17_恒溫水浴槽。具體實施方式下面結合附圖對本專利技術的一個實施例作進一步的說明本專利技術的含水煤樣品制備與吸附測量裝置主要由樣品室1、參考室2、制樣排水控制閥3、吸附控制閥4、參考室壓力調節閥5、取樣控制閥6、參考室壓力變送器7、樣品室壓力變送 器8、進氣控制閥9、注氣泵10、數據采集卡11、采集終端12、參考室排氣管13、取樣管14、 制樣排水管15、過濾器16、恒溫水浴槽17組成。所述的樣品室1、參考室2豎直安置，其底 部均為錐形或圓形，形成漏斗狀；所述的樣品室I底部與制樣排水管連接處設有過濾器16。參考室2上部經四通分別連接注氣泵10、參考室壓力變送器7、參考室排氣管13，連接注氣 泵10的管路上設有進氣控制閥9，參考室排氣管13上設有參考室壓力控制閥5 ;所述的樣 品室I上部經四通分別連接樣品室壓力變送器8、取樣管14和參考室2的底部，取樣管14 上設有取樣控制閥6，連接參考室2的底部的管路上設有吸附控制閥4 ;所述樣品室I的底 部連接制樣排水管15，連接接口處安置過濾器16，制樣排水管15上設有制樣排水控制閥3 ； 所述的參考室壓力變送器7、樣品室壓力變送器8分別經數據采集卡11與采集終端12連 接；所述的樣品室1、參考室2、制樣排水控制閥3、吸附控制閥4、參考室壓力控制閥5、取樣 控制閥6、進氣控制閥9置于恒溫水浴槽17中。本專利技術的含水煤樣制備與吸附測試方法含水煤樣制備將煤樣放入樣品室1，打開制樣排水控制閥3、吸附控制閥4，從制樣排 水管15處連接真空泵，對系統進行抽真空處理，當抽真空完成后，關閉制樣排水控制閥3、 吸附控制閥4 ;打開取樣控制閥6從取樣管14緩慢吸入地下水樣，當水樣體積淹沒樣品室I 內的煤樣時，關閉取樣控制閥6，記錄吸入樣品室I的水樣體積；打開進氣控制閥9、吸附控 制閥4，通過注氣泵10注入氦氣，氦氣的壓力增至所需模擬地層的地下水壓力，靜置24小時 后，關閉進氣控制閥9 ;打開制樣排水控制閥3，樣品室I中多余水樣在重力作用下匯集到樣 品室I底部，在氣體壓下，通過制樣排水管15排出，記錄排出水的體積；排出多余水分后，關 閉進氣控制閥9、制樣排水控制閥3、吸附控制閥4，從參考室排氣管13連接真空泵對參考室 2進行真空處理，在抽真空過程中，每隔30分鐘打開吸附控制閥4持續5分鐘，持續10次， 清除樣品室I中的氦氣。抽真空完成后，關閉吸附控制閥4、參考室壓力控制閥5，完成含液 態本文檔來自技高網...
【技術保護點】
一種含水煤樣制備與吸附測試裝置，包括采集終端(12)、恒溫水浴槽(17)，其特征在于：還包括樣品室(1)、參考室(2)、參考室壓力變送器（7）、樣品室壓力變送器（8）、注氣泵(10)、數據采集卡(11)?、參考室排氣管（13）、取樣管（14）、制樣排水管（15）、過濾器(16)；所述的參考室(2)上部經四通分別連接參考室壓力變送器（7）、注氣泵（10）和參考室排氣管（13），連接注氣泵（10）的管路上設有進氣控制閥（9），參考室排氣管（13）上設有參考室壓力控制閥（5）；所述的樣品室(1)上部經四通分別連接樣品室壓力變送器（8）、取樣管（14）和參考室(2)的底部，取樣管（14）上設有取樣控制閥（6），連接參考室(2)的底部的管路上設有吸附控制閥（4）；所述樣品室(1)的底部連接制樣排水管（15），制樣排水管（15）上設有制樣排水控制閥（3）；所述的參考室壓力變送器（7）、樣品室壓力變送器（8）分別經數據采集卡(11)與采集終端(12)連接；所述的樣品室（1）、參考室（2）、制樣排水控制閥（3）、吸附控制閥（4）、參考室壓力控制閥（5）、取樣控制閥（6）、進氣控制閥（9）置于恒溫水浴槽（17）中。...
【技術特征摘要】
【專利技術屬性】
技術研發人員：朱前林，張文軍，陳潤，
申請(專利權)人：中國礦業大學，
類型：發明
國別省市：
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