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煤层气吸附解吸规律与压裂液增产技术研究

【摘要】:为了研究煤层甲烷的吸附解吸特征,结合实验室实际条件,本章主要研究煤层气受压力影响的变化规律,并且自制了煤层甲烷吸附解吸实验装置,其结构见图5-2。图5-2煤层吸附解吸自制装置示意图此实验装置具有简便、实验数据易得的特点。此套实验装置基本上由五大系统构成,即供气系统、吸附系统、计量调节系统、排水集气系统和分析系统。

为了研究煤层甲烷的吸附解吸特征,结合实验室实际条件,本章主要研究煤层气受压力影响的变化规律,并且自制了煤层甲烷吸附解吸实验装置,其结构见图5-2。

图5-2 煤层吸附解吸自制装置示意图

此实验装置具有简便、实验数据易得的特点。此套实验装置基本上由五大系统构成,即供气系统、吸附系统、计量调节系统、排水集气系统和分析系统。

(1)供气系统:由甲烷钢瓶和二氧化碳钢瓶组成。其中甲烷钢瓶的压力为15MPa,甲烷纯度为99.9%;二氧化碳钢瓶的压力为5MPa。

(2)吸附系统:由手动水泵增加压力装置和岩心槽等组成。此装置可以手动控制温度,并且可以通过手动水泵装置调节所需要的围压压力,压力可以精确到0.2MPa(见图5-3)。

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图5-3 吸收系统装置

(3)计量调节系统:由HLV-1高精度稳流阀、RPV-2稳压阀、GNV-2精密针形阀和转子流量计等组成。稳流阀能很好地控制气体的流动稳定性;稳压阀可以使整个系统的压力保持较小波动;精密针形阀可以使压力调节更容易;转子流量计能够读出系统的流动速度,从而得到较为准确的实验数据。

(4)分析系统:由SC-200型气相色谱仪和操作系统组成(见图5-4)。选用的实验条件为:载气氩气流速为25mL/min,柱前压力为0.2MPa,色谱内室温度为55℃,所用的柱子为自制的能够识别CH4和CO2气体。其工作原理是:当净化处理流量适当的载气在仪器内流过时,若有样品注入,则带着样品进入色谱柱,由于样品中各种组分对色谱柱中固定相的吸附或分配系数上的差异,当混合组分样品在载气冲洗下流经一定长度的色谱柱后,就被分离成各种单一组分,并按照一定的时间顺序,依次进入检测器,通过非电量-电量变换,将化学成分信号变为电压或电流信号,送入记录仪或色谱数据工作站,记录下色谱图并进行分析处理,这样根据特定条件下出峰的时间,即可确定其化学成分,根据峰面积的大小可确定其含量,从而达到对混合物进行定性、定量分析的目的。

图5-4 SC-200型气相色谱仪

(5)排水集气系统:主要由水槽和500mL的量筒组成,用于收集煤岩解吸出的甲烷。(见图5-2中的示意图)