确定变温变压条件下瓦斯解吸曲线的方法与流程

本发明涉及瓦斯领域，具体涉及一种确定变温变压条件下瓦斯解吸曲线的方法。

背景技术：

煤层瓦斯含量是预测危险性突出以及评估煤层气资源的重要指标之一，实际的测定过程通常需要先取样后测定，其中，取样过程中含瓦斯煤的解吸对瓦斯含量的精确测定有重要影响。在取样过程中，煤样的解吸行为会随着解吸物理环境的变化而变化，如地面反循环取样过程，而现用的测定方法采用的是等温常压的测定环境，进而得到的瓦斯解吸曲线表征的测定结果与实际情况不符，也就不能反映含瓦斯煤解吸的实际情况。

技术实现要素：

有鉴于此，本发明的目的是克服现有技术中的缺陷，提供确定变温变压条件下瓦斯解吸曲线的方法，能够有效地表征变温变压条件下煤的解吸特性，可靠性强、准确度高。

本发明的确定变温变压条件下瓦斯解吸曲线的方法，包括如下步骤：

s1.以累计瓦斯解吸量和时间作为坐标轴建立直角坐标系，并测定煤样在不同温度以及不同解吸压力下随时间的延长而累计的瓦斯解吸量，得到若干条时间与累计瓦斯解吸量的关系曲线；

s2.在时间坐标轴上选取最小的测定时间t0，按照与时间t0所在点的垂直距离由近到远的顺序对若干条时间与累计瓦斯解吸量的关系曲线进行排序，得到关系曲线序列(l0,l1,l2,…,li,…,ln)，其中，li为排列序号为i的关系曲线，i＝0,1,2,…,n；

s3.计算关系曲线li+1与关系曲线li在时间ti处的累计瓦斯解吸量差值δqi；其中，所述时间ti＝t0+i×δt，δt为解吸测定的时间间隔；

s4.确定时间ti对应的累计瓦斯解吸量差值之和qi，得到若干个时间与累计瓦斯解吸量差值之和的数据对；

s5.将若干个数据对设置到时间与累计瓦斯解吸量的直角坐标系中，得到若干个坐标点；从坐标原点开始按照时间由小到大的顺序依次连接所述若干个坐标点，得到变温变压条件下瓦斯解吸曲线。

进一步，步骤s1中，对煤样进行瓦斯解吸测定前，使得所述煤样在不同温度下的瓦斯吸附量相同。

进一步，根据如下步骤使得所述煤样在不同温度下的瓦斯吸附量相同：

a.获取煤样在不同温度下的瓦斯等温吸附曲线；

b.根据煤样在不同温度下的瓦斯等温吸附曲线分别选定吸附平衡压力使得煤样在不同温度下的瓦斯吸附量相同。

进一步，步骤s1中，对所述煤样进行若干次的瓦斯解吸测定中至少有一次测定所设置的温度以及解吸压力与其他测定不同。

进一步，步骤s4中，根据如下公式确定时间ti对应的累计瓦斯解吸量差值之和qi：

本发明的有益效果是：本发明公开的一种确定变温变压条件下瓦斯解吸曲线的方法，通过对同一煤样在不同温度以及不同解吸压力条件下进行解吸试验得到若干条时间与累计解吸量的关系曲线，从而得到同一煤样在不同状态下的累计解吸量；通过设定多个时间点，确定多个时间点分别对应的相邻关系曲线，并计算相邻关系曲线之间的累计解吸量差值，从而得到更为真实的变温变压条件下各时间点之间的解吸量差值；按照时间由小到大的顺序，累加时间点对应的累计解吸量差值，从而能够较准确地获取含瓦斯煤在变温变压条件下瓦斯解吸曲线，为预测危险性突出以及评估煤层气资源提供了有效的技术支撑。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：

图1为本发明的方法流程示意图；

图2为本发明的不同温度下吸附平衡压力与瓦斯吸附含量的关系曲线图；

图3为本发明的不同温度及不同解吸压力下时间与累计瓦斯解吸量的关系曲线图；

图4为本发明的变温变压条件下瓦斯解吸曲线图。

具体实施方式

以下结合说明书附图对本发明做出进一步的说明，如图所示：

本发明的确定变温变压条件下瓦斯解吸曲线的方法，包括如下步骤：

s1.测定煤样在不同温度以及不同解吸压力下随时间的延长而累计的瓦斯解吸量，得到若干条时间与累计瓦斯解吸量的关系曲线；本实施例中，对同一煤样先后进行5次解吸测定，进而得到5条时间与累计瓦斯解吸量的关系曲线，所述5条时间与累计瓦斯解吸量的关系曲线处在同一坐标系(如图3所示)；所述5次解吸测定均使同一煤样，从而消除了因煤样之间的差异带来的测定误差。

s2.在时间与累计瓦斯解吸量的关系曲线所处的时间坐标轴上选取最小的测定时间t0，本实施例中，t0为60s；按照与时间t0所在点的垂直距离由近到远的顺序对若干条时间与累计瓦斯解吸量的关系曲线进行排序，得到关系曲线序列(l0,l1,l2,…,li,…,ln)，其中，li为排列序号为i的关系曲线，i＝0,1,2,…,n；本实施例中，所述关系曲线l0为以时间坐标轴为参照，并与时间坐标轴重合的曲线；则根据上述排序规则，关系曲线l0默认排列在第一位；接着对解吸测定得到的5条时间与累计瓦斯解吸量的关系曲线进行排序，最终得到关系曲线序列(l0,l1,l2,l3,l4,l5)。

s3.计算关系曲线li+1与关系曲线li在时间ti处的累计瓦斯解吸量差值δqi；其中，所述时间ti＝t0+i×δt，δt为解吸测定的时间间隔；本实施例中，如图3所示，所述时间间隔δt为60s；关系曲线l1与关系曲线l0在时间t0处的累计瓦斯解吸量差值为δq0，所述时间t0为60s；关系曲线l2与关系曲线l1在时间t1处的累计瓦斯解吸量差值为δq1，所述时间t1为120s；关系曲线l3与关系曲线l2在时间t2处的累计瓦斯解吸量差值为δq2，所述时间t2为180s；关系曲线l4与关系曲线l3在时间t3处的累计瓦斯解吸量差值为δq3，所述时间t3为240s；关系曲线l5与关系曲线l4在时间t4处的累计瓦斯解吸量差值为δq4，所述时间t4为300s；

s4.确定时间ti对应的累计瓦斯解吸量差值之和qi，得到若干个时间与累计瓦斯解吸量差值之和的数据对；本实施例中，所述数据对分别为(t0,q0)、(t1,q1)、(t2,q2)、(t3,q3)、(t4,q4)；

s5.将若干个数据对设置到时间与累计瓦斯解吸量的坐标系中，得到若干个坐标点；从坐标原点开始按照时间由小到大的顺序依次连接所述若干个坐标点，得到变温变压条件下瓦斯解吸曲线。本实施例中，通过设置数据对(t0,q0)、(t1,q1)、(t2,q2)、(t3,q3)、(t4,q4)到所述坐标系，可以得到5个坐标点a、b、c、d、e，从坐标原点0开始，依次做连线oa、ab、bc、cd、de，进而形成一条变温变压条件下的瓦斯解吸曲线(如图4所示)。

本实施例中，步骤s1中，对同一煤样进行瓦斯解吸测定前，使得所述煤样在不同温度下的瓦斯吸附量相同，从而进一步消除因煤样瓦斯吸附量之间的差异而引起的测定误差。

本实施例中，根据如下步骤使得所述煤样在不同温度下的瓦斯吸附量相同：

a.根据煤样所处物理环境的温度变化情况以及对吸附测定精度的要求设置吸附试验的温度；在不同的温度条件下，通过容量法对同一煤样进行吸附试验，并记录煤样随着吸附平衡压力的变化其瓦斯吸附量的变化情况，进而得到煤样在不同温度下的瓦斯等温吸附曲线(如图2所示)；

b.将所述煤样在不同温度下的瓦斯等温吸附曲线设置到同一坐标系，在不同温度下的瓦斯等温吸附曲线上，分别选定一个吸附平衡压力使得煤样的瓦斯吸附量相同。本实施例中，所述煤样对应的同一瓦斯吸附量q0取值为15m³/t。

本实施例中，步骤s1中，根据煤样所处物理环境中瓦斯压力的变化情况以及对解吸测定精度的要求设置解吸压力，将吸附试验设置的温度作为解吸测定温度；本实施例中，设置解吸测定时的瓦斯压力p0为2.5mpa；对同一煤样进行若干次的不同温度以及不同解吸压力的解吸测定中至少有一次解吸测定所设置的温度以及解吸压力与其他解吸测定不同，从而保证能够得到在不同温度以及不同解吸压力条件下的累计瓦斯解吸量数据；对同一煤样进行5次解吸测定时，设置的温度与解吸压力分别为35℃与1.5mpa、30℃与1.0mpa、25℃与0.5mpa、20℃与0.3mpa、20℃与0.1mpa。

本实施例中，步骤s4中，所述时间ti对应的累计瓦斯解吸量差值之和qi＝所述时间t0对应的累计瓦斯解吸量差值之和q0＝δq0；所述时间t1对应的累计瓦斯解吸量差值之和q1＝δq0+δq1；所述时间t2对应的累计瓦斯解吸量差值之和q2＝δq0+δq1+δq2；所述时间t3对应的累计瓦斯解吸量差值之和q3＝δq0+δq1+δq2+δq3；所述时间t4对应的累计瓦斯解吸量差值之和q4＝δq0+δq1+δq2+δq3+δq4。

最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。