[发明专利]一种同时测定页岩中吸附态、及游离态甲烷的测定方法

说明书

本发明涉及分析测定技术领域，具体涉及一种同时测定页岩中吸附态、及游离态甲烷的测定方法。所述方法基于低场核磁共振技术，获得页岩样品中甲烷的核磁T2谱，通过计算获得核磁信号幅度与甲烷物质的量的标线换算方程、及吸附态甲烷与核磁信号幅度的标线换算方程，在同一实验环境下，对其他页岩样品进行低场核磁共振，应用自由态、吸附态甲烷的标线换算方程，获得其他页岩样品中吸附/解吸过程的自由态、及吸附态甲烷物质的量，所述测量方法可实时动态的检测任意时间节点时页岩中吸附态和游离态甲烷的物质的量，进而刻度为页岩中不同状态的甲烷量，测量速度快，操作简单，十分适用于同时测定页岩中吸附态、及游离态甲烷。

技术领域

本发明涉及分析测定技术领域，具体涉及一种同时测定页岩中吸附态、及游离态甲烷的测定方法。

背景技术

在现有技术中，页岩气主要以吸附态及游离态存储于页岩中，以及少量溶解于孔隙流体中。准确定量测定页岩中不同状态甲烷对于页岩储层评价、页岩气储量估计和开发效果评价等都有重要意义。

目前测量页岩对烷吸附能力的方法主要参照国标《GB/T 19560-2008煤的高压等温吸附试验方法》，其原理为体积法，受限于压力传感器精度，高压下误差大，已难以满足高温高压下吸附气精确表征需求。而且，不能实时动态的定量甲烷吸附/解吸过程中吸附态甲烷的变化情况。更不能检测页岩中非吸附态甲烷的变化情况。由于溶解态甲烷在页岩气实际存储中占比较小，在页岩气中大部分甲烷为吸附态、及游离态，因此，针对页岩中自由态和吸附态甲烷的定量表征，需要探索一种可以在甲烷吸附/解吸过程中，能够实时定量监测页岩中不同状态甲烷变化情况的新方法。

发明内容

为了有效解决上述问题，本发明提供一种同时测定页岩中吸附态、及游离态甲烷的测定方法。

本发明的具体技术方案如下：一种同时测定页岩中吸附态、及游离态甲烷的测定方法,在设定的压力点下，对样品腔内通入高纯甲烷气体并进行低场核磁共振，获得自由态甲烷的核磁共振横向弛豫谱，通过计算获得核磁信号幅度与甲烷物质的量的标线换算方程；

对内置有页岩样品的样品腔通入高纯甲烷气体，根据甲烷物质的量守恒，计算自由态甲烷物质的量的变化量并进行低场核磁共振，获得页岩中吸附态甲烷的核磁共振横向弛豫谱，并计算出吸附态甲烷与核磁信号幅度的标线换算方程；

在同一实验环境下，对其他页岩样品进行低场核磁共振，应用自由态、吸附态甲烷的标线换算方程，获得其他页岩样品在吸附/解吸过程中，任意时间节点的自由态、及吸附态甲烷的动态定量监测；

所述测定方法包括如下步骤：

A)提供一样品腔，检查气密性并测量样品腔的体积V；

B)提供一高压供气单元、及核磁共振测量单元，在样品腔中注入高纯甲烷气体，并通过核磁共振测量单元，测得自由态甲烷的核磁共振横向弛豫谱，通过计算获得核磁信号幅度与自由态甲烷物质的量的标线换算方程；

C)样品腔进行泄压并抽真空操作后，放置一质量为m的碎块状页岩样品，并进行单个初始压力下页岩对甲烷的吸附测试，根据甲烷物质的量守恒，换算出页岩吸附态甲烷的物质的量，并进行低场核磁共振测量，获得吸附态甲烷的核磁共振横向弛豫谱，通过计算获得核磁信号幅度与吸附态甲烷物质的量的标线换算方程；

D)在同一实验环境下，将其他页岩样品放入核磁共振测量单元，根据自由态、及吸附态甲烷的标线换算方程，计算甲烷在其他页岩中吸附/解吸的物质的量；

获得核磁信号幅度与吸附态甲烷物质的量的标线换算方程包括以下步骤：

步骤1：在样品腔中加入页岩样品，进行某一初始压力下的甲烷吸附实验，根据甲烷物质的量的守恒，通过自由态甲烷的物质的量的变化量，计算获得样品腔中吸附态甲烷的物质的量；