基于GAI-100吸附装置煤吸附甲烷气体实验的分析

穆记永

(贵州省煤田地质局实验室，贵州贵阳，550081)

我国煤资源储量丰富，特别是在享有“江南煤海”之称的贵州地区，为合理开发利用该区域的煤资源，有效掌握煤在该区域的储气特征，并为计算煤的含气饱和度、临界解吸压力和煤层气采收率提供数据支持；预测煤层气产能、煤的有效开采及解决煤矿瓦斯事故等问题，本文基于GAI-100高压等温吸附装置对煤吸附甲烷气体实验进行研究分析。

1 煤吸附量测试方法

采用高压容量法对煤的吸附甲烷气体实验进行测试分析，该方法是一种间接的测量吸附气含量的常规方法。方法的原理为：在规定的温度和压力条件下，在固定的测定容器内测量待吸附气体的体积和压力，利用气体状态方程计算气体的吸附量，在温度和吸附质一定的情况下，煤对气体的吸附量可用Langmuir方程进行描述，方程式如下：

式中：

VL——兰氏体积，用于描述煤的最大吸附能力。

PL——兰氏压力，PL为解吸速度常数k1与吸附速度常数k2的比值，反映了气体吸附的难易程度。

兰氏体积和兰氏压力的大小取决于煤的性质，由等温吸附试验结果求得。

2 测试实验设备

本次采用的实验设备为GAI-100型高压气体等温吸附装置，该设备的生产厂家为美国岩心公司(Core Lab)，该设备主要用于页岩或煤岩样品的气体吸附等温曲线测量(如图1)。

图1 GAI-100型高压气体等温吸附装置

2.1 设备原理

设备主要包括恒温加热系统、增压系统、测试系统和供气系统(图2和图3)。

图2 设备结构原理图