两种不同实验条件下煤的吸附性能研究'
表面活性剂影响煤体瓦斯吸附解吸性能的实验研究
表面活性剂影响煤体瓦斯吸附解吸性能的实验研究杨春虎1,姚 建2,田冬梅3,康怀宇2(1.山西省乡宁县台头煤矿,山西乡宁042103;2.华北科技学院安全工程学院,北京101610;3.北京科技大学土木与环境工程学院,北京100083)摘 要:在新鲜煤壁瓦斯涌出强度大的问题上,根据表面活性剂的润湿性、分散性、稳定性以及考察目的,选择十二烷基苯磺酸钠与洗涤灵按2 1的比例配制了实验试剂,提出了利用表面活性剂降低瓦斯涌出强度的技术方案,并在实验室做了颗粒煤对瓦斯的吸附与解吸实验。
实验结果表明:颗粒煤经过喷洒十二烷基苯磺酸钠和洗涤灵配制的表面活性剂溶液后,表面活性剂溶液能够很好地渗透煤体,使煤样润湿程度增加,堵塞了瓦斯的运移通道;活性剂溶液渗透到煤体孔隙内部,对煤体起到了降温的作用,低温有利于瓦斯吸附,抑制吸附瓦斯转化为游离瓦斯,瓦斯涌出强度会降低10%~40%左右,从这两方面达到降低瓦斯涌出强度、避免瓦斯超限的目的。
关键词:吸附;解吸;表面活性剂中图分类号:TD714+.4 文献标识码:A 文章编号:1003-496X(2009)05-0004-05Experi m ent al Study on Infl u ence of Surfactant on Gas Adsor ption and D esorption P erfor m ance of C oalYANG Chun-hu1,YAO Ji an2,T I AN D ong-m e i3,KANG H uai-yu2(1.T aitou CoalM ine,N ingx iang042103,China;2.Saf ety E n g ineer i ng C olle ge,N orth China Institute of Science andT echno logy,B eijing101601,Chi na;3.C i v il and E nvironm ent Engineering School,Universit y of Science and T echnologyB eij i ng,Beij i ng100083,China)Abstrac t:A na l ysis o f research papers i n t he occurrence o f co al gas,gas em issi on l aw s on the bas i s of surfactan t-re l a ted t heory,the use o f surfactants to reduce gas e m issi on i ntensity of t he techn ical precept In preli m i nary w ork,in accordance w it h t he w etti ng sur f ac tant,decentra lized,stab ility and i nspection purposes,t he cho ice o f LA S and de tergent acco rd i ng to the rati o o f2:1prepa ra tion o f the experi m enta l agent.By the use o f selected s u rfactant,i n the l abo ra tory to do the particles o f co al to gas adso rpti on and desorpti on ex peri m ent.The results sho w ed tha t:A fter spray i ng partic l es o f co al and detergent LA S preparati on of t he surfactant so l ution,the gas e m i ssi on i ntensity w ill be reduced10percent to40percent.Through ana lysis tha t the surfactant can be a good soluti on to infiltrate coa,l coa l-we tti ng to i ncrease t he degree to p l ug a gas m i gration channels;acti ve agen t so l uti on to the i n filtrati on of coal w ithin t he pores of the coa l p l ayed a ro le i n cooli ng down,Is conduc i ve t o low-te m pera t ure gas adsorp tion,i nh i b iti ng absorpti on of free gas i nto t he gas fro m t hese t w o areas to reduce gas e m i ssi on i ntensity,t he purpose o f avo i ding t he gas g aug e.K ey word s:adsorp tion;deso rpti on;s u rfactant实际采掘过程表明,将煤从煤壁采落的一段时间内(一般0~20m i n)是采掘工作面瓦斯超限和瓦斯爆炸的高发时期。
煤的吸附性能影响因素分析
煤的吸附性能影响因素分析摘要：本文通过对煤层气的组分、形成原因分析了影响煤层气吸附性能的因素，为下一步开发利用煤层气资源、有效增加洁净能源供给、改变目前不合理的能源结构提供了技术指导。
关键词：吸附态；煤；影响因素引言煤是一种复杂的高分子多孔材料，具有不同的组成成分和孔结构。
在前人的工作中，已大量研究了温度、压力、煤级、显微组分和水分含量等因素对煤吸附煤层气的影响。
但是，煤对煤层气的吸附能力不仅依赖于煤的孔结构，煤的表面特性也影响其对CH4的吸附能力。
因此，本文对煤层气的组分和形成原因进行概述，分析了煤层气吸附性能的影响因素，并对煤吸附性进行研究与应用展望。
1煤层气的组分和形成原因（1）煤层气的组成。
按煤层气的存储形式，可将煤层气分为吸附状态、自由状态和溶解状态。
煤层气的主要成分是CH4，其余为其它烃类气体和CO2，包括煤化作用过程中生成的气体：CH4、湿气（C2H6、C3H8等）、N2、H2、H2S等。
其中，CH4占93%，CO2占3%，湿气占3%，N2占1%，煤层气干燥系数占0.77～1.0。
（2）煤层气形成原因。
煤层气的成因具有明显的阶段性和复杂性，不同地区、不同地质背景煤层气成因类型不同。
结合近期完成的实际测试数据，提出了煤层气成因分为4类：生物成因、热成因、混合成因和无机成因。
2煤层气吸附性能的影响因素2.1煤级和煤体结构煤的变质程度直接影响着煤的结构及化学组成，并严重制约着煤的吸附能力。
在一般情况下，煤对气体吸附能力随着煤阶变化有两种趋势：吸附能力随煤阶的增加而增大；“U”型变化，即吸附量在高挥发分烟煤A阶段附近存在一个最小值。
镜质体最大反射率在1.2%~4%时，吸附量随着煤化程度增加而增加。
2.2吸附膨胀应力和渗透率的关系煤吸附气体必然会产生膨胀变形，煤粒变形向孔隙空间发展必然会受到有限空间的限制而产生一种力，即吸附膨胀应力。
而煤的吸附能力越强，吸附的瓦斯越多，发生的膨胀变形越大，使渗透孔隙通道减小的越多。
不同煤体结构煤的吸附性能及其孔隙结构特征
不同煤体结构煤的吸附性能及其孔隙结构特征孟召平;刘珊珊;王保玉;田永东;武杰【摘要】煤的吸附能力是决定煤层含气量的重要参数.采用沁水盆地东南部赵庄井田二叠系山西组3号煤4个不同煤体结构的高煤阶煤样,通过等温吸附试验分析了不同煤体结构煤样在不同温度和压力下的吸附性能;同时对不同煤体结构煤样进行了低温液氮吸附实验,分析了不同煤体结构煤的孔隙结构特征,从煤体孔隙结构层面分析了不同煤体结构煤的吸附控制机理.结果表明:煤样升压吸附符合Langmuir等温吸附方程,饱和吸附量随煤体破坏程度的增加而增高,随着温度的增高而降低.随着煤体破坏程度的增高,孔容和比表面积也相应增大,孔容主要由中孔贡献,比表面积主要由微孔贡献,糜棱煤的孔容和比表面积在不同孔径阶段均最大,其次为碎粒煤、碎裂煤和原生结构煤;低温液氮吸附实验结果与等温吸附试验反映一致规律,这些说明,在同一地质条件下,煤体结构破坏越严重的地区煤层含气量越高.【期刊名称】《煤炭学报》【年(卷),期】2015(040)008【总页数】6页(P1865-1870)【关键词】煤体结构;吸附性能;孔隙结构;温度;煤层气【作者】孟召平;刘珊珊;王保玉;田永东;武杰【作者单位】中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;三峡大学三峡库区地质灾害教育部重点实验室,湖北宜昌443002;中国矿业大学(北京)地球科学与测绘工程学院,北京100083;山西蓝焰煤层气集团有限责任公司,山西晋城048006;山西蓝焰煤层气集团有限责任公司,山西晋城048006;山西蓝焰煤层气集团有限责任公司,山西晋城048006【正文语种】中文【中图分类】P611.8责任编辑:韩晋平孟召平,刘珊珊,王保玉,等.不同煤体结构煤的吸附性能及其孔隙结构特征[J].煤炭学报,2015,40(8):1865-1870.doi:10.13225/ ki.jccs.2015.0620煤层气以吸附态、游离态和溶解态赋存于煤层之中,对于中、高煤阶煤主要以吸附状态赋存在煤基质孔隙表面,由于煤体结构不同其吸附性能存在较大差异性[1-2]。
煤吸附研究现状与展望
煤吸附研究现状与展望摘要：煤的吸附与煤的氧化风化、燃烧与自燃、矿井瓦斯含量等有直接关系。
本文介绍了近年来关于煤吸附气体以及液体的相关研究，并对于煤的吸附性的研究与应用进行了展望。
关键词：煤吸附煤是古植物遗体在胶凝化过程的最后全部冻胶填满细胞腔，细胞结构完全消失而成的镜质体。
煤的表面积主要是内表面积，因此煤是多孔固体，容易吸附水分、气体分子等物质。
姚素平等人用原子力显微镜观察煤的孔隙结构[1]，结果表明煤的孔隙结构呈圆形和椭圆形，主要为变质气孔和分子间的链间孔。
由于煤炭的燃烧是非均相反应，除空气扩散速度外，煤对空气分子，尤其是氧分子的吸附力也是影响煤炭燃烧速度和达到的温度的重要因素。
除氧分子外，对甲烷等有机物的吸附也是煤的一种性质，可以影响到不同煤种在矿藏中的瓦斯含量。
对水分的吸附影响到煤的品质以及在洗选过程中的耗水量，我们将从对氧气、甲烷等气体分子、水分以及其他物质的吸附研究状况来进行总结，并对未来煤吸附研究进行展望。
1 煤吸附性研究现状1.1 煤对气体小分子的吸附煤中含有大量芳香环，对氧气的吸附可以分为环对煤的吸附和侧基的吸附。
邓存宝等人的DFT研究表明，苯环对氧分子的吸附能为30.94kJ/mol，与侧链氨基集团的吸附能达到71.81kJ/mol，高于苯环本身对氧分子的吸附能，在煤炭自燃过程中起更重要的作用[2]，计算结果还表明煤的含硫侧链对氧的吸附能可达601.93kJ/mol[3]，放出的热对煤的自燃有很大帮助，因此煤种含硫量越高，自燃的危险越大，与实际情况相同。
除硫元素外，磷元素对煤吸附氧气后放热也很高[4]，可以达到606.09kJ/mol，由于磷含量远低于硫含量，因此在自燃的危害上要小于含硫量的影响。
梁运涛等人的研究表明[5]，煤吸附的动态变化过程分为活性吸附、变能吸附、趋势化吸附阶段，煤吸附活化能与覆盖度之间存在对数关系，同时指出，煤炭自燃与吸氧速度相关。
煤对于甲烷等气体分子的吸附会使煤炭的形成过程中蓄积大量可燃易爆气体，俗称瓦斯。
煤渗透和吸附变形规律实验研究
煤渗透和吸附变形规律实验研究一、本文概述《煤渗透和吸附变形规律实验研究》是一篇针对煤的渗透和吸附变形规律进行深入研究的学术论文。
本文旨在通过实验手段，探讨煤在渗透和吸附过程中的变形规律，为煤炭资源的开采利用提供理论支持和实验依据。
文章首先介绍了煤作为一种重要的能源和化工原料，在国民经济中的重要地位。
然而，由于煤的渗透性和吸附性受到多种因素的影响，如煤质、温度、压力等，使得煤的开采和利用过程中经常出现渗透和吸附变形等问题，严重影响了煤炭资源的有效开发。
针对上述问题，本文设计了一系列实验，通过改变煤样的煤质、温度、压力等条件，观察煤在渗透和吸附过程中的变形情况。
实验过程中，采用了先进的测量技术和设备，确保实验数据的准确性和可靠性。
文章通过对实验数据的分析和整理，揭示了煤在渗透和吸附过程中的变形规律，探讨了影响煤渗透和吸附变形的主要因素，提出了相应的改进措施和建议。
这些研究成果不仅有助于深入理解煤的渗透和吸附变形机制，也为煤炭资源的合理开采和利用提供了有益的参考。
《煤渗透和吸附变形规律实验研究》是一篇系统研究煤在渗透和吸附过程中变形规律的学术论文，具有重要的理论价值和实践意义。
通过本文的研究，可以为煤炭工业的可持续发展提供有力的技术支持。
二、实验材料和方法在本研究中，为了深入探讨煤的渗透和吸附变形规律，我们采用了一系列先进的实验材料和科学的研究方法。
实验材料方面，我们选用了来自不同地质条件和煤层的煤样，以确保实验结果的广泛性和代表性。
所有煤样均经过严格的筛选和预处理，以确保其质量和一致性。
我们还准备了必要的实验设备和仪器，包括高精度渗透仪、吸附仪、显微镜、力学测试机等，以满足实验的各种需求。
在实验方法上，我们采用了多种技术手段相结合的策略。
通过渗透实验，我们测量了煤样在不同压力下的渗透率，以揭示煤的渗透规律。
同时，我们还利用吸附实验，测定了煤样对不同气体的吸附能力和吸附速率，从而探讨了煤的吸附特性。
为了深入了解煤的变形行为，我们还对煤样进行了力学测试，包括抗压强度、弹性模量等指标的测量。
不同煤的吸附性能及等量吸附热的变化规律
*本成果受国家 十五 重点科技攻关项目(2001BA605A)和973国家重点基础研究发展规划项目(2002CD211703)的资助。
作者简介:崔永君,1969年生,现在煤炭科学研究总院西安分院攻读博士学位,主要从事煤性质、煤炭加工与综合利用、煤层气实验测试技术等方面的科研咨询工作。
地址:(710054)西安市雁塔北路52号煤炭科学研究总院西安分院。
电话:(029)7862508。
E-mail:cyong jun@不同煤的吸附性能及等量吸附热的变化规律*煤炭科学研究总院西安分院 崔永君 张庆玲 杨锡禄不同煤级的煤有着不同的吸附特征,对此已取得了共识,但采用不同的样品和实验方法会得到不同的结论。
虽然各专家对不同煤级煤吸附性能的认识不同,但却都同意煤吸附甲烷属于物理吸附这一观点,并用Lang muir 方程描述压力和吸附量的关系。
目前不少学者仍采用Langmuir 参数来判断煤的吸附性能,但是这种方法存在着一定的缺陷,而本文探讨的由不同温度下的吸附实验计算出的吸附热,则有助于从热力学角度理解煤表面和甲烷分子的作用关系。
1.实验方法(1)平衡水分含量测试为了客观反映煤的吸附性能,等温吸附实验应尽量模拟煤的储层条件,包括储层温度、储层压力、煤的含水情况等。
一般认为储层条件下,煤是被水饱和的。
因此平衡水分条件下的吸附更接近实际情况,在本文中,也将以平衡水分条件下的煤样作为讨论对象。
平衡水分测试过程简述如下:称取煤样约40g,粒度为60~80目(0.25~0.20mm),在含有饱和K 2SO 4溶液的真空干燥器中进行水分平衡,湿度96%~97%、温度30 ,平衡时间5天左右。
(2)等温吸附实验平衡水分测试完成后,可进行等温吸附实验。
采用静态容量法,测试系统由样品缸、参考缸组成,经过平衡水分测试后的煤样放在样品缸内。
测试前,先在20~25 温度下用氦气测煤的体积,然后将样品缸温度调到所要求的温度,温度稳定后进行吸附量的测试。
我国不同时代不同煤级煤的吸附特征
增高［１ 煤级的煤岩组分， ［， ６ 不同 ， ７ 吸附能力的相对大 小会发生变化。Ｃ ｓ ｌ 〕 ｏ ａ［ ｒｄｅ 等认为， ８ 同一煤层中 亮煤 的吸附能力比 煤高。 暗 前苏联学者［ ９ ］ 对干燥基煤样
通过对不同煤级 ５０ ０ 个煤样的统计分析， 平衡
水分含量在 １ ２ １． ％之间， ． ％一 ８９ ３ ０ 煤样的 平衡水分 与镜质组反射率的关系见图 １ 。从图中可以看出， 褐煤的平衡水分含量最高， 而且变化范围很大， 随着 镜质组反射率的增加， 平衡水分含量开始大幅降低， 之后又逐渐增高， 整体变化趋势线呈左陡右缓的 Ｖ
以 看出， 二二 ． ４２％ Ｌ ｇｕ 体积随 当Ｒ ０３ ％一 ． 时， ｎ ｉ ５ ａｍ ｒ
镜质组反射率增加而增大， 呈正相关， 直线部分相关 系数平方为０９６ ， ． ６即随着镜质组反射率的增高， ５ 煤的吸附能力增强。此规律与以干燥基煤样为条
学 ３ 者［ ］ 由于水的吸附作用和煤的膨胀作用降 认为，
机理及各因素对煤吸附能力影响的内 在原因。 关 键 词： 吸附； 煤； 特征； 中国
中图分类号 ：６８ １ Ｐ １．１ 文献标识码 ： Ａ
１ 前言
我国成煤时代多， 地质条件复杂， 煤种齐全， 为 全面认识煤的吸附性能及其控制因素， 提供了有利 的条件。以前的研究工作主要集中于干燥条件下煤 的吸附特性研究， 而对不同成煤时代、 煤级、 煤岩组 成等系列煤的吸附特征， 及其变化规律研究不够， 本 文通过大量的平衡水分条件下煤的等温吸附实验数 据的统计分析， 比较系统地研究了我国不同时代、 不
１６ ．２一１ ．６ ０９ ２６ ．２￣５．５ ０
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收稿日 ２０－ － 期二 ４ ５ ８ ０ ００ 基金项目： 国家“ 十五” 重点科技攻关项目 ２ １Ａ０ － ０） ７ 国 （ ０ ６ Ａ ７ 和９ 家重点基础研究发展规划项目 ２ ２ １ ０） ０ Ｂ ５ ０－ １ ３ （０ ０ ０２１３资助 ７ 作者简介： 张庆玲（ ６－）女， １ ２ ， 山西丙城人， ９ 煤炭科学研究总院西安分院高级工程师， 从事煤层气实验室研究工作 ．
关于煤吸附特性的研究与讨论
关于煤吸附特性的研究与讨论煤的主要特征之一是具有天然的裂隙率与孔隙率，其会对煤的储存性能与吸附容积造成较大影响。
通过实验表明：煤表面内的瓦斯气体吸附是属于物理吸附，实质是瓦斯气体分子与煤表面分子之间相互吸引的结果。
本文首先分析了煤吸附瓦斯的过程，其次，深入探讨了煤吸附能力的影响因素，具有一定的参考价值。
标签：煤；吸附特性；表面分子1 前言煤是一种典型的双重孔隙介质，兼有大孔系统与微孔系统特征。
大孔系统由天然裂隙网络组成，而微孔主要存在于煤基质部分。
煤炭通常包括端割理、面割理两大类的割理，或近似正交，或正交而垂直于煤层面。
煤的比表面积极大，主要原因在于：煤的微孔隙较为发育。
煤的主要特征之一是具有天然的裂隙率与孔隙率，其会对煤的储存性能与吸附容积造成较大影响。
通过实验表明：煤表面内的瓦斯气体吸附是属于物理吸附，实质是瓦斯气体分子与煤表面分子之间相互吸引的结果。
煤分子的吸引力通常由2个方面组成：一部分是煤空间处于非饱和状态；另外一方面，煤分子结构呈饱和状态，二者均会导致吸附力场出现在煤表面。
随着压力、温度等因素的变化，处于运动状态的气体分子会逐步将引力场克服掉而变为游离相。
本文就煤吸附特性进行研究与讨论。
2 煤吸附瓦斯的过程将瓦斯气注入到煤体中，实质上即为“渗流-扩散”过程；瓦斯气体分子由于不能在短时间内与全部的裂隙表面、孔隙表面进行接触，所以就会有瓦斯浓度梯度、瓦斯压力梯度出现在煤体中。
在浓度梯度的作用下，瓦斯气体分子扩散的模式在微孔系统、小孔系统中占据较大的优势；在压力梯度的作用下，瓦斯气体分子渗流的模式在孔隙系统、裂隙系统中占有较大的优势。
当瓦斯气体以系“渗流-扩散”的方式运移到煤体深部时，通常会与接触到的裂隙表面、煤体孔隙出现脱附、吸附反应，简而言之，就是“吸附-脱附”、“渗流-扩散”。
吸附瓦斯的过程主要包括7个环节：①渗流过程：煤吸附瓦斯的第一步即为渗流过程；瓦斯气体分子在瓦斯压力梯度的作用下会渗流到大孔系统中，进而还会有大量的瓦斯气体气膜出现在煤基质外表面；②外扩散过程：瓦斯气体分子会穿过气膜，向煤基质表面扩散；③内扩散過程：一旦煤基质微孔穴中有瓦斯气体分子进入，那么在很短的时间就会在煤基质内表面进行扩散；④吸附过程：瓦斯气体分子在通过了外扩散过程与内扩散过程之后就会迅速抵达煤基质内表面；⑤脱附过程：会有相当数量的瓦斯气体分子被脱附而离开煤基质的外表面与内孔表面，最终进入到瓦斯气膜层；⑥反扩散过程：进入瓦斯气体气膜内扩散到煤基质外表面，进入瓦斯气体气相主体的过程；⑦煤基质外表面反扩散过程：经脱附过程进入煤基质外表面瓦斯气体气膜扩散到瓦斯气体气相主体中的过程。
煤体瓦斯吸附和解吸特性的研究_张力
煤体瓦斯吸附和解吸特性的研究张 力1,邢平伟2(1.中国矿业大学,江苏徐州221008;2.太原理工大学,山西太原030024)[摘 要] 简要介绍了煤吸附瓦斯气体的本质,影响煤吸附量的主要因素以及煤吸附瓦斯气体的过程;分析了煤体瓦斯解吸扩散的主要形式和影响煤体瓦斯扩散速度的主要因素。
[关键词] 煤;瓦斯;吸附;解吸;扩散[中图分类号]T D712 [文献标识码]A [文章编号]1003-6083(2000)04-0018-030 引 言固体物质都具有或大或小的把周围介质中的分子、原子或离子吸附到自己表面的能力,这一性能被称为物质的吸附性能。
煤是一种复杂的多孔介质,是天然吸附剂[1],其中直径在10-6cm以下的微孔,由于其内表面积占表面积的97.3%,可以高达200m2/g,具有很大的比表面积,从而决定了煤的吸附容积。
甲烷以两种形式(承压游离状态和吸附状态)存在于煤层和共生岩层的孔隙裂隙中,对不同状态甲烷相对含量的实验研究表明煤中全部甲烷含量的90%～95%以吸附状态存在。
研究煤与瓦斯的吸附和解吸规律,对于煤与瓦斯的突出预测,煤层瓦斯流动机理,煤的瓦斯含量预测及计算采落煤瓦斯涌出,煤层气开发和利用都有现实意义。
1 煤的吸附特性1.1 煤吸附瓦斯的本质研究表明煤对瓦斯的吸附作用,在一定瓦斯压力下乃是物理吸附,其吸附热一般小于20k J/m ol。
煤表面的原子(它们的价力尚未达到完全饱和程度)在其表面产生一种力场。
在这种力场的影响下,周围的瓦斯分子比无力场存在时更易凝结。
瓦斯的凝结能力决定着它的被吸附能力,煤分子对瓦斯气体分子的吸引力越大,煤对瓦斯气体的吸附量越大。
煤分子和瓦斯气体分子之间的作用力由德拜(Debye)诱导力和伦敦色散力(London dispersion force)组成,由此而形成吸引势,即吸附势阱深度Ea(也称势垒)。
自由气体分子必须损失部分所具有的能量才能停留在煤的孔隙表面,因此吸附是放热的;处于吸附状态的瓦斯气体分子只有获得能量Ea才能越出吸附势阱成为自由气体分子,因此脱附是吸热的[2]。
不同煤体结构煤的吸附性能及其控制机理
不同煤体结构煤的吸附性能及其控制机理[摘要]为研究不同煤体结构煤的吸附性能，采用不同粒径的煤样模拟了不同煤体结构煤，并对其进行了等温吸附实验，实验结果发现，粒径最小的60-80目煤样的吸附量最大，粒径最大的13-25mm煤样的吸附量最小，并且吸附量随着粒径的增大逐渐减小的规律非常明显。
构造煤不同温度的吸附实验表明，构造煤的吸附量与温度呈负相关，温度越高，其吸附性能越弱；随着温度的升高，构造煤的吸附量受温度影响逐渐减小。
采用低温液氮吸附实验分析了不同煤体结构煤的孔隙特征，从微观孔隙角度揭示了不同煤体结构煤的甲烷吸附性差异的控制机理。
[关键词]煤体结构；煤层气；吸附；孔隙煤体结构是指煤体中各组成的颗粒大小、形态特征以及组分之间的相互关系与赋存状态。
根据煤体结构经历的变形和变质作用，将煤体分为原生结构煤和构造煤；根据其宏观特征，将煤体结构划分为原生结构煤、碎裂煤、碎粒煤和糜棱煤。
我国煤层气赋存地质条件非常复杂，不同构造部位煤体结构相差很大，煤层气富集规律和开发地质条件大不相同。
即使是目前煤层气开发商业化程度最高的沁水盆地，也是由于煤体结构复杂使得各地区产气量差异很大，而且不同煤体结构地区取芯解吸量相差也很大，所以有必要开展不同煤体结构的吸附性能研究。
目前，针对不同煤体结构煤的吸附性能的研究主要集中在中阶煤，对于沁水盆地高阶构造煤的吸附性能的差异性研究较少，温度对煤的吸附性能的影响主要在非构造煤中研究较多，专门针对构造煤吸附性的温度影响尚无相关研究；而且煤体结构对吸附性能的控制机理尚缺乏深入研究。
本文将针对沁水盆地不同煤体结构的高阶煤进行吸附性能研究，并从微观孔隙角度进一步揭示不同煤体结构煤甲烷吸附性差异的控制机理。
1不同煤体结构煤的吸附性能煤的吸附性能主要是通过等温吸附仪测试所得，由于等温吸附实验所用样品缸容积所限，煤样进行实验前需要破碎才能进行实验。
不同煤体结构煤的形成过程是受地质构造影响煤体发生破碎而呈现不同煤体结构特征，所以可以采用不同粒径模拟不同煤体结构，而且如果在吸附实验过程中将煤样破碎成统一粒径，则削弱了煤体结构对煤样吸附性能的影响。
煤层气与页岩气吸附解吸的理论再认识
煤层气与页岩气吸附解吸的理论再认识一、本文概述随着全球能源需求的持续增长，煤层气和页岩气作为清洁、高效的能源替代品，正日益受到全球能源行业的关注。
然而，对于这两种非常规天然气的吸附解吸过程，目前学术界仍存在诸多争议和未解之谜。
本文旨在重新审视煤层气和页岩气吸附解吸的理论基础，探讨其吸附机理、影响因素及优化策略，以期为推动煤层气和页岩气的开发利用提供理论支撑和实践指导。
本文首先回顾了煤层气和页岩气吸附解吸研究的发展历程，梳理了国内外相关研究成果和争议点。
在此基础上，文章深入探讨了吸附解吸过程的理论基础，包括吸附机理、热力学和动力学特性等。
同时，文章还分析了影响吸附解吸过程的关键因素，如温度、压力、气体成分、岩石性质等，并探讨了这些因素之间的相互作用机制。
为了更深入地理解吸附解吸过程，本文还通过实验研究，对不同条件下的吸附解吸行为进行了详细观测和分析。
实验结果不仅验证了理论模型的正确性，还为优化煤层气和页岩气开发提供了有益参考。
文章总结了当前研究的不足之处，并对未来研究方向进行了展望。
通过本文的研究，我们期望能够为煤层气和页岩气的吸附解吸理论提供更加清晰的认识，为相关领域的科研和实践工作提供有力支持。
二、煤层气与页岩气吸附解吸的基本理论煤层气和页岩气作为重要的能源资源，其吸附解吸过程研究对于资源开采、产能预测和工程优化具有关键意义。
本节将深入探讨煤层气与页岩气吸附解吸的基本理论，旨在重新认识和理解其吸附解吸机制。
吸附是指气体分子在固体表面集中，形成吸附层的现象。
煤层和页岩中的有机质和无机质表面为气体分子提供了大量的吸附位点。
吸附过程主要受到两个力的影响：范德华力和化学键力。
范德华力是分子间普遍存在的一种弱相互作用力，而化学键力则是气体分子与固体表面原子之间的直接相互作用。
在煤层气和页岩气吸附中，范德华力占据主导地位。
解吸是吸附的逆过程，即气体分子从固体表面脱离并返回到气相中的过程。
解吸过程的发生需要克服吸附质与吸附剂之间的相互作用力。
常温下煤吸附甲烷的研究
常温下煤吸附甲烷的研究
煤吸附甲烷是一种有效的清除甲烷的方法，其优点是可以在正常
温度下工作。
本文旨在介绍正常温度下煤吸附甲烷的研究进展。
煤具有很强的吸附能力，煤中的碳分子的表面含有有机化合物，
其具有大量的活性位。
研究发现，煤表面被表明具有有效的吸附能力，可以在正常温度下吸附甲烷，从而减少大气中存在的甲烷浓度。
在实验室研究中，研究人员使用不同条件来评估煤对甲烷的吸附
能力。
例如，当煤的温度被升高到600℃-800℃时，与常温相比，煤的吸附效率会明显提高。
同时，通过控制不同气体通量及温度，研究人
员也发现了煤对甲烷吸附能力的影响，表明在恒定温度、相同气体流
量下，煤的颗粒大小会影响到它的吸附效率。
另外，按照实验结果，在正常温度下，不同煤样品的吸附甲烷性
能也是不同的。
例如，一项实验发现，一种花粉煤比另一种花粉煤更
有效的吸附甲烷，因为它的表面比其他没有花粉的煤样有更多的活性位，所以具有更强的吸附能力。
总之，煤具有较强的吸附甲烷能力，并且可以在正常温度下有效
地吸收甲烷。
此外，煤样品类型和碳活性位的存在也会影响煤对甲烷
的吸附性能。
因此，继续深入研究煤的吸附性能，将有助于开发更具
有效性的甲烷排放控制技术。
基于核磁共振技术不同煤样吸附CH4实验研究
第17卷第1期2021年1月中国安全生产科学技术Journal of Safety Science and TechnologyVol.17No.1Jan.2021doi：10.11731/j.issn.1673-193x.2021.01.023基于核磁共振技术不同煤样吸附C'4实验研究"韩光5!，李东芳5!，常利强3,周西华V，白刚2(1•辽宁工程技术大学安全科学与工程学院，辽宁阜新123000;2•辽宁工程技术大学矿山热动力灾害与防治教育部重点实验室，辽宁阜新123000;3.中煤天津设计工程有限责任公司，天津300000;)摘要：为研究C'4在高、中、低阶3种煤样(无烟煤、焦煤、长焰煤)中的吸附特性及分布规律，采用低场核磁共振技术在不同吸附时间、不同压力条件下分别进行不同煤样的吸附甲烷实验。
从微观上分析时间效应、变质效应、压力效应对煤吸附C'4的影响规律及甲烷在煤上各个孔径阶段分布变化0结果表明：随着吸附时间的增大,3种煤样的吸附态T2谱振幅积分均增加，大小依次为无烟煤〉焦煤〉长焰煤，吸附速率呈先快后慢的趋势，而游离态的T2谱振幅积分和区间范围逐步减少；随着注气压力的增加,3种煤样的吸附态和游离态的T2谱振幅积分和区间范围逐渐增大，吸附态T2谱积分曲线符合等温吸附方程，游离态T2谱积分曲线与压力呈正相关；吸附态甲烷主要集中在微小孔中，游离态甲烷主要集中在大孔和裂隙中"关键词：核磁共振T2谱；吸附态甲烷；游离态甲烷；孔径分布；不同煤样中图分类号：X936文献标志码：A文章编号：1673-193X(2021)-01-0143-06Experimental research on CH4adsorption of differrnt coal samples basedon NMR technologyHAN Guany1,2,LI Dongfany1,2,CHANG Liqiany3,ZHOU Xihua1,2,BAI Gany1,2(1.Colleve of Safety Science and Engineering,Liaoning Technical University,Fuxin Liaoning123000,China；2.Key Laboratoiy of Mine Thermodynamic Disasterr and Control of Ministiy of Education,Liaoning Technical University,Fuxin Liaoning123000,China；3.Tianjin Design Engineering Chinaccal Co.,Ltd.,Tianjin300000,China)Abstract:In order to study the adsorption characteristics and distribution of C'in three ceal samples of high,medium and low rank(anthracite,cekiny ceal,and lony flame ceal),the low-neld nuclexr maanetic resonance(NMR)technology was used to cenduct experiments on the C'adsorption of deferent ceal samples under different adsorption time and pressure can-ditions.The influence of time effect,metamorphism elect and pressure effect on the C'adsorption of ceal and the distribution chanye of CH4in exch pore size stage were analyzed from the microscepie view.The results showed that with the increxso of adsorption time,the amplitude intexration of the adsorbed state T2spectrum of the three ceal samples increxsed,the order was anthracite>cekiny ceal/lony flame ceal,and the adsorption rate presented the trend of fast first and then slow,while the amplitude intexration and interwl ranye of free state T2spectrum yradualy decrexsed.With the increxso of yas injection prest sure,the amplitude intexration and interwl ranye of the adsorbed state and free state T2spectrum for the three ceal samples increased yradudy.The inteyration curve of adsorbed state T2spectrum cenformed to the isothermal adsorption equation,and the ontegratoon cureeoeereestate T2spectrum wasposotoeeoyco r eoated woth pre s ure.The ad sorbed methanewa smaon oy on the mocropores,and theereemethanewasconcentrated on theoargeporesand eo s ures.Key word2：NMR T2spectrum；ad sorbed methane；ereemethane；poresoeedostrobutoon；do e e rentcoaosampoes收稿日期：2020-07-12"基金项目：辽宁省教育厅重点项目（LJCL001）作者简介：韩光，博士，副教授，主要研究方向为煤矿火灾与瓦斯防治通信作者：李东芳，硕士研究生，主要研究方向为煤矿火灾与瓦斯防治o-144-中国安全生产科学技术第17卷0引言核磁共振技术是1种无损检测方法，该方法能还原煤体的真实状态，避免常规瓦斯吸附实验对煤体空隙结构造成的损伤［1］"通过核磁共振信号可进一步表征煤的空隙结构、渗透率及吸附特性等^5*"目前国内外学者利用该技术对煤层气及煤的特性进行一系列研究, Alexeea等"*利用核磁共振技术研究煤中C'赋存情况，得出甲烷分布在煤的孔和裂隙中,并以固溶体的状态存在；Suggate等⑺，Tsiao等）8*等用核磁共振技术对不同煤样进行大量核磁信息检测，获得各个煤样的核磁特征及空隙结构特征；唐巨鹏等「9*采用核磁共振技术分析煤层气的赋存及运移，结果显示，C'压力对吸附及游离积分均有较大影响，且游离态积分与煤体结构密切关系；Guo等）10*、高建良等［11*分析含水煤的核磁信号，探究水分对CH*吸附量及孔径分布的影响，当水分＞1.92%且不超过3.09%时，吸附量缓慢减小，且整体上微小孔隙中水分对吸附量影响占主导作用；罗明坤等［12*利用核磁共振技术对CH*，N，CO2对煤的竞争吸附及驱替的微观机制进行研究°上述研究主要集中在不同变质程度和含水率对煤吸附甲烷特性的影响，以及甲烷在煤中的运移和赋存°而微观上针对不同压力、不同吸附时间对煤吸附甲烷影响的研究较少"鉴于此，本文基于煤吸附甲烷实验，利用低场核磁共振技术探究不同吸附时间、压力对不同变质程度煤（无烟煤、焦煤、长焰煤）吸附甲烷的影响；从吸附量和游离量、吸附区间和游离区间角度分析甲烷的吸附特性以及甲烷在煤各个孔径阶段的分布占比及运移°1利用CPMG脉冲序列研究CH4原理利用纽迈核磁共振成像仪器，借助软件中CPMG脉冲序列测试煤样孔裂隙中1'原子的横向弛豫时间°C'4中含有1H能够产生低场核磁共振信号，当煤样中CH*的量及分布情况发生变化时，便可通过A谱中C'的NMR信号来观察和分析CH*的吸附及演化规律°也可根据信号横向弛豫时间段的变化，反映煤样的孔隙结构特征及变化状况"假设煤中孔隙和喉道均为柱状孔隙结构，根据核磁共振理论［13*可知，煤层瓦斯横向弛豫时间A存在的关系如式（1）所示：A n处（4）=9；$1&式中：9为煤样孔隙几何形状因子，柱状模型取2，球状模型取3；M a为煤样样品孔隙半径，m;）为表面弛豫率；6为孔隙的表面积，X10-4m2；T为孔隙体积，X10m°实际煤样的孔隙则是由较多不同孔径的单孔道构62成，根据文献:1］假设4=—，则存在式$2）：T mm-=2Pl A$2& 2实验方案2.1实验样品制备选取神东煤炭集团补连塔煤矿的长焰煤、阳煤五矿的无烟煤、华晋沙曲矿焦煤为实验煤样，将煤样用保鲜膜装好送至实验室"在实验室内将采集的煤块剥离表面砸成小块状，将碎裂后的煤块装入粉碎机中粉碎5s 左右，然后用筛网筛选出60-80目与120目的煤样，装至密封袋备用"吸附气体选用纯度99.99%的CH* °2.2实验流程1&实验前，干燥煤样8h，避免水分对核磁信号的干扰°称量煤样并迅速放入样品罐°2&对仪器进行气密性检查，并连续脱气1h°3&关闭真空泵，采集样品罐内煤样的基底数据"4&基底采集完毕后，向样品罐内缓慢注入0.5MPo 的CH*，每间隔1h采集核磁信号，待图像和数据变化较小为止，单次时间控制在4h°5&采集完成后，排出实验气体，完成此煤样下的C'吸附实验°6&替换其他煤样，重复步骤1）~5），并记录好相关°不同注气压力下的煤吸附CH*实验流程与上述实验步骤相似"将气体注入压力由小至大依次调至为0.5，1.5，2.5，3.5，5.0MPa,并且根据上述实验流程对煤进行信采集和理°3实验结果分析3.1不同煤样吸附CH4的时间效应分析对长焰煤、焦煤和无烟煤分别进行CH*注气压力为0.5MPa的附实验，每1h采集磁信，探究时间效应和煤质效应对吸附甲烷的影响规律°并按照实验步骤进行数据的采集，绘制成图，如图1~3所示°前期对游离态CH*进行标定，探究标线方程，建立CH*的A谱振幅积分与气体物质量间的关系°甲烷主要以2种状态存在于煤体中，即大孔隙或裂隙中的游离态和所有内表面$包括小孔&的吸附态°图1~3中的吸附态和游离态均由甲烷在此2种状态下的表面弛豫引起的，根据式$1&~$ 2&可知，孔隙半径越小，A时间越短，弛豫作用越强，微孔中CH*的A谱弛豫时间短于大孔，因此，在吸附时间为0h时，长焰煤、焦煤和无烟煤3种煤样的核磁共振横向弛豫时间分别小于5.941，1.482，1.825ms的区间，为吸附态CH*的A谱峰4】；横向弛豫时间分别大于27.364，6.368，19.339ms的部分，为游离态CH*的A谱峰42，43，这与文献:5:研究一1中国安全生产科学技术-145-图1长焰煤的T2谱随时间变化规律(注气压力0.5MP)Fig.1Time-varying T2suectrum of long flame coal(the injection pressure is0.5MP)图2焦煤的T2谱随时间变化规律(注气压力0.5MP) Fig.2Time-varying T2suectrum of coking coal(the injection pressure is0.5MP)图3无烟煤的T2谱随时间变化规律(注气压力0.5MP) Fig.3Time-varying T2suectrum of anteracitr coal(the injection pressure is0.5MP)致。
煤等温吸附标准_概述说明以及解释
煤等温吸附标准概述说明以及解释1. 引言1.1 概述在能源领域中，煤是一种重要的化石能源资源，具有广泛的应用前景。
煤等温吸附是一个关键的性质指标，用于描述煤对气体或液体物质的吸附能力。
随着能源需求和环境保护意识的增强，对煤等温吸附特性进行准确评估和标准化已成为当务之急。
1.2 文章结构本文将首先介绍煤等温吸附标准的概念和背景，阐述其在能源、环境保护和工业生产中的重要性。
其次,将详细解释煤等温吸附标准的制定目的，并对其中内容和要点进行深入解读。
最后，通过实际应用案例分析来说明煤等温吸附标准在不同领域中的具体作用与进展，并针对当前存在的问题和不足进行讨论。
文章最后总结分析成果并展望未来研究方向。
1.3 目的本文旨在全面梳理并深入探讨煤等温吸附标准的概述、解释与应用。
通过对煤等温吸附标准的详细介绍，旨在加深读者对该标准的理解和认识，推动其在能源领域中的应用。
此外，本文也将分析其在环境保护和工业生产领域中的重要性，并探索未来研究方向，以期为相关领域的科学研究和实践提供参考依据。
2. 煤等温吸附标准概述2.1 煤的吸附特性煤是一种多孔材料，具有良好的吸附能力。
它可以通过等温吸附来吸附气体分子，包括但不限于甲烷、二氧化碳和氢等。
煤的吸附特性取决于其孔隙结构、表面活性和化学成分等因素。
2.2 温度对煤吸附的影响温度是影响煤等温吸附的重要因素之一。
随着温度的升高，煤样品孔隙中的气体分子会逐渐被释放出来，导致吸附量下降。
因此，了解和控制煤在不同温度下的吸附量对于合理利用煤资源和优化煤基产业具有重要意义。
2.3 吸附模型与测试方法为了评估和比较不同类型煤样品的等温吸附能力，需要建立相应的吸附模型和测试方法。
常用的模型包括Langmuir模型、Freundlich模型和Dubinin–Radushkevich（D-R）模型等。
而测定煤样品的吸附量常使用比表面积、吸附等温线和吸附容量等指标来描述。
总之，“煤等温吸附标准概述”部分介绍了煤的吸附特性，讨论了温度对煤吸附的影响，并简要介绍了常用的吸附模型与测试方法。
块煤含水率对其吸附性影响的试验研究
第28卷 增2岩石力学与工程学报 V ol.28 Supp.22009年9月 Chinese Journal of Rock Mechanics and Engineering Sept.，2009收稿日期：2009–03–27；修回日期：2009–06–19基金项目：国家自然科学基金重大项目(50534030)；山西省自然科学基金资助项目(2009011027–1)作者简介：冯增朝(1971–)，男，博士，1994年毕业于山西矿业学院矿山建设专业，现任副教授，主要从事岩石力学与煤层气开采等方面的教学与研究工作。
E-mail ：zc-feng@块煤含水率对其吸附性影响的试验研究冯增朝，赵 东，赵阳升(太原理工大学 采矿工艺研究所，山西 太原 030024)摘要：为研究地下水对煤吸附性影响，针对潞安屯留煤矿3#煤层，进行大块煤样在干燥及含水状态下的吸附特性研究，试验发现：(1) 采用定容吸附时，瓦斯压力随时间衰减具有对数关系，衰减系数随含水率增大而降低；(2) 瓦斯吸附量与吸附时间之间为幂指关系；(3) 煤的瓦斯吸附量与含水率之间具有线性关系，二者之间关系与粉煤的研究结果不同。
关键词：采矿工程；块煤；含水率；吸附能力；试验研究中图分类号：TD 712 文献标识码：A 文章编号：1000–6915(2009)增2–3291–05EXPERIMENTAL STUDY ON IMPACT OF WATERRATIO TO ADSORPTION OF LUMP COALFENG Zengchao ，ZHAO Dong ，ZHAO Yangsheng(Institute of Mining Technology ，Taiyuan University of Technology ，Taiyuan ，Shanxi 030024，China )Abstract ：In order to study the effecting degree on coal adsorption property of groundwater ，the experiment begins with adsorption character coal samples under the condition of drought and water-bearing. These samples are fetched from No.3 coal seam in Lu ′an Tunliu Coal Mine. And then conclusions are as follows ：(1) there is a logarithm relation between gas pressure and time ，and the attenuation coefficient decreases with the increase of water-bearing ratio using adsorption of fixed-volume method ；(2) there is an exponent relation between gas adsorption capacity and time ；and (3) there also is a linearity relation between gas adsorption capacity and water-bearing ratio of coal samples ，both of which are different from powder coal.Key words ：mining engineering ；lump coal ；water-bearing ratio ；adsorption capacity ；experimental study1 引 言影响煤吸附性的因素很多[1～7]，其中含水率是一个最为重要的因素。
【煤的等温吸附试验探讨】煤的等温吸附实验报告
【煤的等温吸附试验探讨】煤的等温吸附实验报告摘要：在煤的地质勘探过程中，运用煤的吸附常数可以间接计算煤的吸附瓦斯储量。
吸附常数的测定，目前主要采用煤的甲烷吸附量测定方法(MT/T 752-1997)和煤的高压等温吸附试验方法（GB/T 19560-xx），对两种测试方法特点、吸附常数表征及影响因素进行探讨。
关键词：煤的吸附试验吸附常数影响因素：TD94 ：A ：1007-3973（xx）007-057-02煤的形成过程，伴生有丰富的非常规天然气体，俗称瓦斯、煤层气，在煤中主要以游离态、吸附态形式存在。
游离态气体容易脱离煤体而释放出来，在煤的解析试验中也称自然解析气；吸附气则与煤的本身性质有关，煤是一种多孔介质，具有发达的孔隙结构，属于天然吸附剂，煤表面及孔隙内表面对甲烷等气体具有很强的吸附能，气体容易在煤表面及孔隙内聚集，形成气体吸附状态。
煤层气地质勘探中，煤层气储量常采用总含气量进行评估。
评价方法有直接法与间接法。
直接法也叫解析法，直接测定煤芯煤样气含量，包含自然解析量、损失量及残余气量，一般称为常规含量分析；间接法也叫非常规瓦斯测定法，通过吸附常数计算，吸附常数主要通过试验获取，吸附气量则根据吸附常数进行计算。
自然解析量、损失量在常压状态下从煤体自然释放，在封闭空间呈现游离气体特征，试验中可以准确计算；残余气体包括吸附气体与封闭孔隙不可解析气体，封闭不可解析气体在生产中不可获得，一般不予测定；常规试验时，在恒定温度、不同压力条件下测定甲烷吸附量，通过图形拟合间接求取煤的吸附常数。
1 试验原理煤的吸附量一般用Langmuir单分子层气体吸附模型来描述，煤的吸附气体与游离气体随着压力、温度的改变可以互相转化，在温度一定的条件下，通过Langmuir方程来计算煤层气吸附量（Q）。
即2 试验方法2.1 干燥煤样试验(1)测定方法概要：实验室筛分制样，制取粒度为0.2-0.3mm的煤样。
准确称取50g煤样装入玻璃干燥皿中，80℃真空干燥6小时；将干燥煤样装入煤样杯，于60℃水浴中真空脱气4小时。
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两种不同实验条件下煤的吸附性能研究
摘要煤具有较大的比表面和较强的吸附甲烷气体的能力，而等温吸附曲线是描述在一定条件下煤对气体的吸附(解吸)的能力、进行煤层地质评价、试采措施及储量评估的重要资料。
文章结合目前国内各位学者对煤层气吸附机理研究的各种资料，从实验角度，研究两种不同实验条件下煤的吸附性能，并对煤岩等温吸附测试的实际操作方法做了进一步的探讨。
关键词煤层气平衡水空干基等温吸附
煤层气作为一种新兴的清洁能源，它不同于常规天然气，具有自生自储的特点，煤既是煤层气生成的源岩，也是煤层气储存的场所。
煤具有较大的比表面和较强的吸附气体的能力，煤岩在演变过程中生成的甲烷气体除一部分逸散到其它地方外，在压力作用下也会有一部分被煤岩本身所吸附[1]。
这种吸附是通过范德华力实现并遵守Langmuir定律，是可逆的。
即在一定条件下，被吸附的气体可以从煤表面解吸进入游离状态，煤对气体吸附的可逆性使得煤层气的开发成为可能。
利用等温吸附曲线可以确定吸附气的临界解吸压力、估计煤岩最大吸附量、预测气体采收率等，是煤储层评价中非常重要的参数曲线[2]。
一、实验理论依据
根据Langmuir方程，气体在每克固体表面的吸附量取决于气体的性质、固体表面的性质、吸附平衡的温度以及吸附质的平衡压力，当给定了吸附剂、吸附质和平衡温度后，吸附量就只是吸附质的平衡压力的函数，由吸附量对压力作图得到的曲线称为等温吸附线。
煤的等温吸附曲线反映了不同煤岩对甲烷气体的吸附(解吸)特征和能力。
V L——为兰氏体积，代表最大吸附能力，其物理意义是：在给定的温度下，煤吸附甲烷达到饱和时的吸附量；
P L——为兰氏压力，为解吸速度常数与吸附速度常数的比值，反映煤的内表面对气体的吸附能力。
Langmuir方程形式简单，使用方便，易于应用，而且两个常数V L和P L物理意义比较明确，是计算吸附量的基础。
煤岩在演变过程中生成煤层气主要以吸附态和自由态存在于煤层基质孔隙中，对于欠饱和煤层，基质孔隙中只有吸附气；而对于饱和煤层，基质孔隙中不仅有吸附气，还有自由气。
气体被吸附在煤表面，煤表面上吸附着一层或多层甲烷分子，而水附着在吸附层上。
所以，在煤层气藏中，煤、气体和水三者构成了一个系统，共同维持着煤层压力和相态平衡。
在煤层气排采中，储层压力降低到临界解吸压力以后，原先的吸附平衡状态被打破，吸附在煤颗粒表面的气体部分被解吸出来，通过层流、扩散或其它方式进入井筒[2]。
从以上煤层气的赋存状态可以看出：首先是生成的气附着在煤上，然后是水附着在煤和气泡上的顺序。
而目前各实验室在做等温吸附实验时，普遍采用先进行平衡水处理，再在不同的压力下注入甲烷气体，让煤进行等温吸附的顺序。
我们知道，煤层气藏中存在竞争吸附，
煤对水气的吸附能力远大于甲烷，对煤样先进行平衡水处理后，在煤样的表面已经吸附了一层水分子，这部分水分子占据了甲烷分子的部分位置，因此，水分的存在势必会降低煤吸附甲烷气体的量。
由此顺序进行吸附实验不能反映实际煤样对甲烷气体的吸附能力，导致实验数据偏低。
二、实验过程
目前实验室等温吸附曲线的测试过程是在恒温水(油)中进行，首先把煤破碎为60～80目的细小颗粒，然后进行平衡水分，并保持在一定的湿度条件下装入样品缸内，通过变换不同的压力来测定煤样对甲烷气的吸附量，确定兰氏压力和兰氏体积，同时绘制等温吸附（解吸）曲线[3]。
实验选取不同地区煤样5个，制取粒度0.25mm～0.18mm(60目～80目）空气干燥基煤样，进行煤样的工业分析并测定镜质体反射率，最后进行相同温度不同压力下的等温吸附实验；实验完毕后对此煤样在恒温恒湿箱中进行平衡水分，再进行相同温度不同压力下的等温吸附实验。
分别计算两种状态下的兰氏体积和兰氏压力，绘制等温吸附曲线。
仪器：美国TerraTek公司ISO-300型高压等温吸附仪，数字煤岩显微分析仪，煤岩显微分光光度计，工业分析仪。
实验条件：等温吸附实验温度为28℃，在0～10MPa范围内设置8个压力点
使用气体：甲烷
三、实验测试结果
表1 煤样工业分析及镜质体反射率测试结果表
根据煤样工业分析及镜质体反射率测试结果，1#、2#、3#煤干燥无灰基挥发份介于10.70%～19.62%之间，镜质体反射率介于1.688～1.802之间，属于烟煤；而4#煤和5#煤干燥无灰基挥发份分别为46.21%和65.20%，镜质体反射率分别为0.343和0.458，属于褐煤。
表2 不同测试条件下的等温吸附数据比对
图1 1#样品的等温吸附曲线
图2 2#样品的等温吸附曲线
图3 3#样品的等温吸附曲线
图4 4#样品的等温吸附曲线
图5 5#样品的等温吸附曲线
从实验数据可以看出，不论是高煤阶烟煤还是低煤阶褐煤，在等温吸附过程中，空干基煤样兰氏体积明显高于平衡水煤样，空干基煤样兰氏压力普遍低于平衡水煤样。
对于烟煤，兰氏体积增量从1.601%～3.215%，平均为2.646%；兰氏压力减量从24.614%～31.302%，平均为26.371%。
对于褐煤，兰氏体积增量从19.339%～20.427%，平均为19.883%；兰氏压力减量从5.748%～8.092%，平均为6.920%。
由此可以看出，对于低煤阶煤，在进行等温吸附实验时，若按照无烟煤、烟煤等高煤阶
的方法，先平衡水分，再进行等温吸附，将会导致实验所测的低煤阶煤兰氏体积严重偏低，本次实验最高达到了20%以上。
四、结论
1. 以空干基和平衡水分基两种不同的实验方式进行等温吸附实验，不同煤阶的煤样实验结果差别比较大，褐煤的兰氏体积增量远远高于烟煤，而兰氏压力减量又远低于烟煤。
2. 近年来，在引进国外较先进的高压等温吸附仪以后，开始采用先对煤样进行平衡水分，然后再注入甲烷进行吸附的实验方法，此方法开始模拟储层条件下煤样对甲烷的吸附量，但首先平衡水对煤基质吸附甲烷有显著的影响，依此实验的顺序将会导致Langmuir体积偏低。
3. 按照先吸附甲烷，再平衡水，最后再注入水的实验顺序应该更符合煤层气藏的成藏条件，所得的数据应该更接近实际情况。
但限于目前的实验技术条件，即使成熟的等温吸附设备还不能完全模拟地层的真实情况，期待在今后有更科学、更合理、更先进的等温吸附设备能研制出来，以满足我国煤层气勘探开发的需要。
参考文献
[1] 钟玲文. 2004.煤的吸附性能及影响因素，地球科学，29（3）：327～334
[2] 钱凯等. 1996.煤层甲烷气勘探开发理论与实验测试技术，北京：石油工业出版社，53～63
[3] 钟玲文，郑玉柱等. 2002.煤在温度和压力共同影响下的吸附性能及含气量预测，煤炭学报，27（6）：581～585
Adsorption properties of coal under two kinds of
different experimental conditions
Abstract:The coal has high specific surface area and strong adsorption of methane gas ability. The adsorption isotherm is important material using for describe under certain conditions of coal gas adsorption/desorption ability, geological evaluation of coal seam, exploration measures and reserves evaluation. Combining with the study on the mechanisms of coal bed methane adsorption, through experiments of draw adsorption isotherm, made research on the adsorption properties of coal under two kinds of different experimental conditions, and further discussion on the coal isothermal adsorption test actual operation method.
Keywords:Coalbed methane, equilibrium water, air dried basis, isothermal adsorption。