[发明专利]一种二元气体在多孔介质中的置换吸附实验装置及实验方法

权利要求书

1.一种二元气体在多孔介质上的置换吸附分析实验装置，包括：真空系统，供气系统，吸附系统和游离气体分析系统。所述真空系统可排空吸附系统中的气体；所述供气系统为吸附系统持续供气；所述吸附系统可供样品预吸附气体一，以及气体二在样品上进行替换吸附。所述游离气体分析系统可检测样品罐中游离气体的成分，从而推算气体的置换效率。

2.根据权利要求1所述的二元气体在多孔介质上的置换吸附分析实验装置，其特征在于，所述供气系统可提供两种气体：气瓶1内为甲烷气体，由压力表2监测其中气体的余量，阀门3控制甲烷气体进入到吸附系统中；气瓶4内为二氧化碳气体，由压力表5监测其中的余量，阀门6控制二氧化碳气体进入到吸附系统中。

3.根据权利要求1所述的二元气体在多孔介质上的置换吸附分析实验装置，其特征在于，所述吸附系统包含一个甲烷气体预热储存部分：储气罐一7通过阀门8控制甲烷气体的进入，压力表9测量储气罐一7中气体的压力值。

4.根据权利要求1所述的二元气体在多孔介质上的置换吸附分析实验装置，其特征在于，所述吸附系统包含一个二氧化碳气体预热储存部分：储气罐二16通过阀门17控制二氧化碳气体的进入，压力表18测量储气罐二16中气体的压力值。

5.根据权利要求1所述的二元气体在多孔介质上的置换吸附分析实验装置，其特征在于，所述吸附系统包含一个吸附发生部分：吸附罐10内放置多孔介质(页岩)样品11，通过阀门13控制被吸附气体的进入，压力表14测量吸附罐10中气体的压力值，以便通过吸附前后的压力差值计算吸附量。

6.根据权利要求5所述的二元气体在多孔介质上的置换吸附分析实验装置，其特征在于，所述吸附罐10的盖子上有一个向下的凹槽，用来放置温度探头12，可避免罐内高压损坏探头，同时由于金属良好的导热性可以较为精准地测量吸附罐内的温度。

7.根据权利要求3二元气体在多孔介质上的置换吸附分析实验装置，其特征在于，阀门15控制储气罐一7中的甲烷气体进入到权利要求5所述的吸附发生部分进行预吸附。

8.根据权利要求4所述的二元气体在多孔介质上的置换吸附分析实验装置，其特征在于，阀门19控制储气罐二16中的二氧化碳气体进入到权利要求5所述的吸附发生部分进行替换吸附。

9.根据权利要求1所述的二元气体在多孔介质上的置换吸附分析实验装置，其特征在于，所述真空系统中的真空泵20，通过阀门8、阀门13、阀门15、阀门17、阀门19和阀门21连通整个装置，对实验装置进行排空处理。

10.根据权利要求1所述的二元气体在多孔介质上的置换吸附分析实验装置，其特征在于，所述游离气体分析系统，主体分部分为一台气相色谱仪23。所分析的混合气体样品来自吸附罐10，由阀门21控制进入到分析系统。在减压阀22的调控下，混合气体样品以低压低速进入气相色谱仪23进行成分分析。

11.一种基于如权利要求1至8任一所述的二元气体在多孔介质上的置换吸附分析实验装置的实验方法，包括以下步骤：

(1)样品处理：将页岩岩心进行研磨和烘干并放入到吸附罐中。

(2)气密性检验：连接所有装置注入一定量的氦气监测24小时确定不漏气后开始实验。

(3)真空处理：打开真空泵20对整个装置进行排空。

(4)气体预热：将恒温箱温度设定为实验温度，向两个储气罐中分别注入甲烷和二氧化碳等待气体加热。

(5)甲烷预吸附：让储气罐中的甲烷优先进入到吸附罐中进行预吸附，并计算注入量与吸附量。

(6)二氧化碳置换吸附：让储气罐中的二氧化碳进入到吸附罐中进行置换吸附，并计算注入量与吸附量。

(7)气体成分分析：待吸附罐内置换吸附达到平衡后，让游离的甲烷与二氧化碳混合气体进入到气相色谱仪中进行成分分析。

(8)吸附态气体成分分离计算：通过物质守恒定律，将各组分气体的注入量减去它们各自的游离量，可以得到吸附态中各组分的吸附量。

(9)置换效果评价：将置换后的甲烷吸附量与预吸附时的量进行对比，可以说明二氧化碳的置换效率。