[发明专利]一种煤岩、页岩大样量重量法等温吸附测量装置及方法

权利要求书

1.一种煤岩、页岩大样量重量法等温吸附测量方法，其特征在于，所述煤岩、页岩大样量重量法等温吸附测量方法是利用煤岩、页岩大样量重量法等温吸附测量装置实现的，其中，所述煤岩、页岩大样量重量法等温吸附测量装置包括：

供气单元、恒温单元、吸附单元及数据采集处理单元，所述吸附单元位于所述恒温单元内，所述吸附单元包括压力变送器、缓冲罐、样品罐、密度罐、标定罐、第一高精度天平、第二高精度天平及第三高精度天平；

所述供气单元通过管路经由压力变送器与所述缓冲罐的入口端相连，所述缓冲罐的出口端分别通过管路与所述样品罐、密度罐、标定罐的入口相连；

所述样品罐、密度罐、标定罐分别放置于第一高精度天平、第二高精度天平及第三高精度天平上；

所述数据采集处理单元分别与所述压力变送器、第一高精度天平、第二高精度天平及第三高精度天平电连接；

所述煤岩、页岩大样量重量法等温吸附测量方法包括：

（1）吸附单元抽真空后将标定气体送入吸附单元，并使样品罐、密度罐、标定罐连通且充满标定气体；称取标定罐中标定气体的质量并计算得到标定气体的密度；再根据样品罐、密度罐中标定气体的质量及标定气体的密度分别计算得到样品罐、密度罐的体积；

（2）吸附单元排空后将煤岩或页岩样品放入样品罐中，将吸附单元抽真空后再将测试气体送入吸附单元，并使样品罐、密度罐连通且充满测试气体；称取密度罐中不同压力下测试气体的质量并根据测试气体的质量及密度罐的体积计算得到测试气体的测试密度；

同步称取样品罐中若干组对应压力下的测试气体的质量，再根据所述测试气体的质量及测试气体的测试密度计算得到样品罐内的自由体积，具体包括拟合样品罐中若干组对应压力下的测试气体的质量与测试气体的测试密度，所得拟合直线的斜率即为样品罐内的自由体积；

（3）吸附单元排空后再将其抽真空，然后将吸附性实验气体送入吸附单元，并使样品罐、密度罐连通且充满吸附性实验气体，待样品罐中的样品达到吸附平衡后，记录平衡压力，并称取密度罐中吸附性实验气体的质量，再根据吸附性实验气体的质量及密度罐的体积计算得到吸附性实验气体的测试密度；

同时，样品罐中的样品达到吸附平衡后，称取样品罐中吸附性实验气体的质量，并根据如下公式4）计算得到样品的吸附量：

公式4）；

公式4）中，: 样品所吸附的吸附性实验气体的质量，单位为g；：称取的样品罐内吸附性实验气体的质量，单位为g；：吸附性实验气体的测试密度，单位为g/cm³；：样品罐内的自由体积，单位为cm³；

所述方法还包括根据样品的吸附量按照如下公式5）计算得到单位样品质量的吸附性实验气体的绝对吸附量：

公式5）；

公式5）中，: 单位样品质量的吸附性实验气体的绝对吸附量，单位为cm³/g；：样品所吸附的吸附性实验气体的质量，单位为g；：样品的质量，单位为g；: 吸附性实验气体的测试密度，单位为g/cm³；：吸附相气体密度，单位为g/cm³。

2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述标定气体包括氦气、空气。

3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，称取标定罐中标定气体的质量并根据如下公式1）计算得到标定气体的密度：

公式1）；

公式1）中，ρ_c：标定气体的密度，单位为g/cm³；：标定罐中标定气体的质量，单位为g；：标定罐体积，单位为cm³。

4.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，根据样品罐、密度罐中标定气体的质量及标定气体的密度分别计算得到样品罐、密度罐的体积，包括：

称取样品罐中若干组不同压力下的标定气体的质量，拟合不同压力下的标定气体的质量与标定密度，所得拟合直线的斜率即为样品罐的体积；

称取密度罐中若干组对应压力下的标定气体的质量，拟合不同压力下的标定气体的质量与标定密度，所得拟合直线的斜率即为密度罐的体积。

5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述测试气体包括氦气、甲烷、二氧化碳或者氮气。