一种预吸附水分煤样的瓦斯吸附解吸特性测试装置及其测试方法
专利汇可以提供一种预吸附水分煤样的瓦斯吸附解吸特性测试装置及其测试方法专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种预 吸附 水 分 煤 样的瓦斯吸附 解吸 特性测试装置及其测试方法，装置包括抽 真空 系统、充气系统、恒温系统、水吸附系统及瓦斯吸附解吸测试系统。该装置通过水吸附系统可改变煤样的内在水含量，从而可研究煤样在不同内在水分含量条件下的瓦斯吸附解吸特性及内在水分的影响规律，能较好地反映原位煤储层尤其是具有较高内在水分含量特征低阶煤的瓦斯吸附解吸性能的演化规律，不仅有利于 煤层 瓦斯灾害的有效防治，而且还有助于 煤层气 （瓦斯）资源的可靠评价，其装置结构简单，测试步骤简便，使用效果好。，下面是一种预吸附水分煤样的瓦斯吸附解吸特性测试装置及其测试方法专利的具体信息内容。
1.一种预吸附水分煤样的瓦斯吸附解吸特性测试装置，其特征在于：包括抽真空系统、充气系统、恒温系统、水吸附系统及瓦斯吸附解吸测试系统；
所述抽真空系统包括真空泵（1）、与真空泵相连的真空规管（2）和真空计（3），以及连接在抽排管路上的阀门F1和阀门F2；
所述充气系统包括高压氦气瓶（4）、高压甲烷气瓶（5）、与高压氦气瓶（4）相连的减压阀JF1和与高压甲烷气瓶（5）相连的减压阀JF2；
所述水吸附系统包括玻璃真空皿（6）、设于玻璃真空皿（6）上的数显湿度传感器（7）以及与玻璃真空皿（6）相连的阀门F4；
所述恒温系统包括恒温水浴箱（8）；
所述瓦斯吸附解吸测试系统包括两个容积大小相同的参考罐（9）和煤样罐（10）、解吸量筒（11），设在参考罐（9）和煤样罐（10）连接管路上的高精度压力表（12），与参考罐（9）相连的阀门F5和阀门F3，设在煤样罐（10）和高精度压力表（12）连接管路上的阀门F6，布置于煤样罐（10）和解吸量筒（11）连接管路上的阀门F7以及与解吸量筒相连的锥形瓶（13）；
带减压阀JF1和减压阀JF2的管路汇合后与水吸附系统中的带阀门F4的管路连通，所述抽排管路与带高精度压力表（12）的管路连通。
2.权利要求1所述的一种预吸附水分煤样的瓦斯吸附解吸特性测试装置的测试方法，其特征在于：其包括如下步骤：
（a）将温度为60℃的蒸馏水和一定量的某一种无机盐颗粒混合，配制成60℃条件下的饱和溶液，然后将无机盐饱和溶液倒入玻璃真空皿（6）中并使溶液恢复至室温，随后密封玻璃真空皿（6），形成相对湿度达无机盐饱和溶液所对应的湿环境，同时将重量50g，粒径为
0.2-0.25mm的干燥煤样装入煤样罐（10）中，拧紧密封；
（b）关闭阀门F1、阀门F2、阀门F4和阀门F7，打开阀门F3、阀门F5和阀门F6，并打开高压氦气瓶（4）和减压阀JF1以充入5 7MPa压力的氦气，观察高精度压力表（12）以检验系统的气~
密性，气密性检验完成后，关闭高压氦气瓶（4）和减压阀JF1并打开阀门F2，将系统内的氦气完全放出，而后关闭阀门F2并打开阀门F1，启动真空泵（1），直至真空计（3）的压力值降至
4Pa以下；
（c）启动并设置恒温水浴箱（8）的温度为303.15K，依次关闭阀门F6、阀门F1和真空泵（1），待水浴箱内水温达到设定温度303.15K后，打开高压氦气瓶（4）和减压阀JF1，向参考罐（9）缓慢充入约3MPa的氦气后关闭高压氦气瓶（4）、减压阀JF1和阀门F5，记录高精度压力表（12）的读数，随后缓慢打开阀门F6，使气体进入煤样罐（10），高精度压力表（12）的读数稳定后再次记录，可计算出煤样罐（10）的自由体积；
（d）打开阀门F2和阀门F5放出系统内的氦气后，关闭阀门F2和阀门F6，并打开阀门F1和阀门F4并启动真空泵（1），对玻璃真空皿（6）抽真空时间不少于0.5h；
（e）关闭阀门F4并打开阀门F6，对煤样罐（10）抽真空，使真空计（3）的压力值降低至4Pa以下并保证抽真空时间不少于6h；
（f）依次关闭阀门F1和真空泵（1），并打开阀门F4，通过数显湿度传感器（7）观测玻璃真空皿（6）的相对湿度，保证煤样罐（10）中煤样吸附水分的时间不少于7天；
（g）关闭阀门F4和阀门F6，打开高压甲烷气瓶（5）和减压阀JF2，使一定压力的甲烷气体进入参考罐（9）后关闭阀门F5，并记录高精度压力表（12）读数；
（h）缓慢打开阀门F6，使甲烷气体在预吸附水分煤样中发生吸附，吸附平衡12h后并且高精度压力表（12）读数基本无变化时，记录此时高精度压力表（12）读数，进而可计算出该吸附平衡压力下的甲烷气体吸附量；
（i）旋转减压阀JF2逐级增加气体压力，并且依次重复（g）、（h）步骤，使更高压力的气体注入煤样罐（10），获得不同吸附平衡压力下的甲烷气体饱和吸附量，可绘制瓦斯吸附等温线并进行试验分析；
（j）完成吸附试验后，关闭阀门F3，并打开阀门F7，释放出一定量的甲烷气体后关闭阀门F7，利用解吸量筒（11）和锥形瓶（13）量取释放出的甲烷气体体积，同时保证煤样罐（10）煤样重新吸附平衡的时间不少于12h，并通过高精度压力表（12）获取煤样罐（10）吸附平衡后的气体压力；
（k）重复（j）步骤，逐级释放煤样罐（10）中的甲烷气体，得到不同吸附平衡压力下的甲烷气体解吸量，可绘制瓦斯解吸等温线并进行试验分析。
一种预吸附水分煤样的瓦斯吸附解吸特性测试装置及其测试
方法
技术领域
背景技术
12 3
10 m ，开发利用前景巨大。鉴于这两个方面，掌握原位煤储层的瓦斯吸附解吸特性，以对煤层瓦斯含量及煤层气可采资源量等进行可靠评价，是治理和利用煤层瓦斯的基础所在。
发明内容
所述充气系统包括高压氦气瓶、高压甲烷气瓶、与高压氦气瓶相连的减压阀JF1和与高压甲烷气瓶相连的减压阀JF2；
所述水吸附系统包括玻璃真空皿、设于玻璃真空皿上的数显湿度传感器以及与玻璃真空皿相连的阀门F4；
所述恒温系统包括恒温水浴箱；
所述瓦斯吸附解吸测试系统包括两个容积大小相同的参考罐和煤样罐、解吸量筒，设在参考罐和煤样罐连接管路上的高精度压力表，与参考罐相连的阀门F5和阀门F3，设在煤样罐和高精度压力表连接管路上的阀门F6，布置于煤样罐和解吸量筒连接管路上的阀门F7以及与解吸量筒相连的锥形瓶；
带减压阀JF1和减压阀JF2的管路汇合后与水吸附系统中的带阀门F4的管路连通，所述抽排管路与带高精度压力表的管路连通。
0.25mm的干燥煤样装入煤样罐中，拧紧密封；
（b）关闭阀门F1、阀门F2、阀门F4和阀门F7，打开阀门F3、阀门F5和阀门F6，并打开高压氦气瓶和减压阀JF1以充入5 7MPa压力的氦气，观察高精度压力表以检验系统的气密性，气~
密性检验完成后，关闭高压氦气瓶和减压阀JF1并打开阀门F2，将系统内的氦气完全放出，而后关闭阀门F2并打开阀门F1，启动真空泵，直至真空计的压力值降至4Pa以下；
（c）启动并设置恒温水浴箱的温度为303.15K，依次关闭阀门F6、阀门F1和真空泵，待水浴箱内水温达到设定温度303.15K后，打开高压氦气瓶和减压阀JF1，向参考罐缓慢充入约
3MPa的氦气后关闭高压氦气瓶、减压阀JF1和阀门F5，记录高精度压力表的读数，随后缓慢打开阀门F6，使气体进入煤样罐，高精度压力表的读数稳定后再次记录，可计算出煤样罐的自由体积；
（d）打开阀门F2和阀门F5放出系统内的氦气后，关闭阀门F2和阀门F6，并打开阀门F1和阀门F4并启动真空泵，对玻璃真空皿抽真空时间不少于0.5h；
（e）关闭阀门F4并打开阀门F6，对煤样罐抽真空，使真空计的压力值降低至4Pa以下并保证抽真空时间不少于6h；
（f）依次关闭阀门F1和真空泵，并打开阀门F4，通过数显湿度传感器观测玻璃真空皿的相对湿度，保证煤样罐中煤样吸附水分的时间不少于7天；
（g）关闭阀门F4和阀门F6，打开高压甲烷气瓶和减压阀JF2，使一定压力的甲烷气体进入参考罐后关闭阀门F5，并记录高精度压力表读数；
（h）缓慢打开阀门F6，使甲烷气体在预吸附水分煤样中发生吸附，吸附平衡12h后并且高精度压力表读数基本无变化时，记录此时高精度压力表读数，进而可计算出该吸附平衡压力下的甲烷气体吸附量；
（i）旋转减压阀JF2逐级增加气体压力，并且依次重复（g）、（h）步骤，使更高压力的气体注入煤样罐，获得不同吸附平衡压力下的甲烷气体饱和吸附量，可绘制瓦斯吸附等温线并进行试验分析；
（j）完成吸附试验后，关闭阀门F3，并打开阀门F7，释放出一定量的甲烷气体后关闭阀门F7，利用解吸量筒和锥形瓶量取释放出的甲烷气体体积，同时保证煤样罐煤样重新吸附平衡的时间不少于12h，并通过高精度压力表获取煤样罐吸附平衡后的气体压力；
（k）重复（j）步骤，逐级释放煤样罐中的甲烷气体，得到不同吸附平衡压力下的甲烷气体解吸量，可绘制瓦斯解吸等温线并进行试验分析。
具体实施方式
0.2-0.25mm的干燥煤样装入煤样罐（10）中，拧紧密封；
（b）关闭阀门F1、阀门F2、阀门F4和阀门F7，打开阀门F3、阀门F5和阀门F6，并打开高压氦气瓶（4）和减压阀JF1以充入5 7MPa压力的氦气，观察高精度压力表（12）以检验系统的气~
密性，气密性检验完成后，关闭高压氦气瓶（4）和减压阀JF1并打开阀门F2，将系统内的氦气完全放出，而后关闭阀门F2并打开阀门F1，启动真空泵（1），直至真空计（3）的压力值降至
4Pa以下；
（c）启动并设置恒温水浴箱（8）的温度为303.15K，依次关闭阀门F6、阀门F1和真空泵（1），待水浴箱内水温达到设定温度303.15K后，打开高压氦气瓶（4）和减压阀JF1，向参考罐（9）缓慢充入约3MPa的氦气后关闭高压氦气瓶（4）、减压阀JF1和阀门F5，记录高精度压力表（12）的读数，随后缓慢打开阀门F6，使气体进入煤样罐（10），高精度压力表（12）的读数稳定后再次记录，可计算出煤样罐（10）的自由体积；
（d）打开阀门F2和阀门F5放出系统内的氦气后，关闭阀门F2和阀门F6，并打开阀门F1和阀门F4并启动真空泵（1），对玻璃真空皿（6）抽真空时间不少于0.5h；
（e）关闭阀门F4并打开阀门F6，对煤样罐（10）抽真空，使真空计（3）的压力值降低至4Pa以下并保证抽真空时间不少于6h；
（f）依次关闭阀门F1和真空泵（1），并打开阀门F4，通过数显湿度传感器（7）观测玻璃真空皿（6）的相对湿度，保证煤样罐（10）中煤样吸附水分的时间不少于7天；
（g）关闭阀门F4和阀门F6，打开高压甲烷气瓶（5）和减压阀JF2，使一定压力的甲烷气体进入参考罐（9）后关闭阀门F5，并记录高精度压力表（12）读数；
（h）缓慢打开阀门F6，使甲烷气体在预吸附水分煤样中发生吸附，吸附平衡12h后并且高精度压力表（12）读数基本无变化时，记录此时高精度压力表（12）读数，进而可计算出该吸附平衡压力下的甲烷气体吸附量；
（i）旋转减压阀JF2逐级增加气体压力，并且依次重复（g）、（h）步骤，使更高压力的气体注入煤样罐（10），获得不同吸附平衡压力下的甲烷气体饱和吸附量，可绘制瓦斯吸附等温线并进行试验分析；
（j）完成吸附试验后，关闭阀门F3，并打开阀门F7，释放出一定量的甲烷气体后关闭阀门F7，利用解吸量筒（11）和锥形瓶（13）量取释放出的甲烷气体体积，同时保证煤样罐（10）煤样重新吸附平衡的时间不少于12h，并通过高精度压力表（12）获取煤样罐（10）吸附平衡后的气体压力；
（k）重复（j）步骤，逐级释放煤样罐（10）中的甲烷气体，得到不同吸附平衡压力下的甲烷气体解吸量，可绘制瓦斯解吸等温线并进行试验分析。
（b）关闭阀门F1、阀门F2、阀门F4和阀门F7，打开阀门F3、阀门F5和阀门F6，并打开高压氦气瓶4和减压阀JF1以充入5 7MPa压力的氦气，观察高精度压力表12以检验系统的气密~
性，气密性检验完成后，关闭高压氦气瓶4和减压阀JF1并打开阀门F2，将系统内的氦气完全放出，而后关闭阀门F2并打开阀门F1，启动真空泵1，直至真空计3的压力值降至4Pa以下；
（c）启动并设置恒温水浴箱8的温度为303.15K，依次关闭阀门F6、阀门F1和真空泵1，待水浴箱内水温达到设定温度303.15K后，打开高压氦气瓶4和减压阀JF1，向参考罐9缓慢充入约3MPa的氦气后关闭高压氦气瓶4、减压阀JF1和阀门F5，记录高精度压力表12的读数，随后缓慢打开阀门F6，使气体进入煤样罐10，高精度压力表12的读数稳定后再次记录，可计算出煤样罐10的自由体积；
（d）打开阀门F2和阀门F5放出系统内的氦气后，关闭阀门F2和阀门F6，并打开阀门F1和阀门F4并启动真空泵1，对玻璃真空皿6抽真空时间不少于0.5h；
（e）关闭阀门F4并打开阀门F6，对煤样罐10抽真空，使真空计3的压力值降低至4Pa以下并保证抽真空时间不少于6h；
（f）依次关闭阀门F1和真空泵1，并打开阀门F4，通过数显湿度传感器7观测玻璃真空皿
6的相对湿度，保证煤样罐10中煤样吸附水分的时间不少于7天；
（g）关闭阀门F4和阀门F6，打开高压甲烷气瓶5和减压阀JF2，使一定压力的甲烷气体进入参考罐9后关闭阀门F5，并记录高精度压力表12读数；
（h）缓慢打开阀门F6，使甲烷气体在预吸附水分煤样中发生吸附，吸附平衡12h后并且高精度压力表12读数基本无变化时，记录此时高精度压力表12读数，进而可计算出该吸附平衡压力下的甲烷气体吸附量；
（i）旋转减压阀JF2逐级增加气体压力，并且依次重复g、h步骤，使更高压力的气体注入煤样罐10，获得不同吸附平衡压力下的甲烷气体饱和吸附量，可绘制瓦斯吸附等温线并进行试验分析；
（j）完成吸附试验后，关闭阀门F3，并打开阀门F7，释放出一定量的甲烷气体后关闭阀门F7，利用解吸量筒11和锥形瓶13量取释放出的甲烷气体体积，同时保证煤样罐10煤样重新吸附平衡的时间不少于12h，并通过高精度压力表12获取煤样罐10吸附平衡后的气体压力；
（k）重复j步骤，逐级释放煤样罐10中的甲烷气体，得到不同吸附平衡压力下的甲烷气体解吸量，可绘制瓦斯解吸等温线并进行试验分析。
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