ICS 75.020 CCS E 11 中华人民共和国国家标准 GB/T 35210.1—2023 代替GB/T35210.1—2017 页岩甲烷等温吸附/解吸量的测定 第1部分：静态容积法 Determination of isothermal adsorption/desorption of methane in shale- Part 1: Static volumetric method 2023-09-01实施 2023-05-23发布 国家市场监督管理总局 发布 国家标准化管理委员会 GB/T 35210.1—2023 目 次 前言 引言 范围 规范性引用文件 3 术语和定义 方法提要 5 仪器设备与材料 6 样品制备 7 试验步骤 数据处理 9 数值修约和精密度要求 10 实验报告· 附录A（资料性） 静态容积法页岩等温吸附/解吸量实验报告 参考文献 10 GB/T35210.1—2023 前言 本文件按照GB/T1.1一2020《标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则》的规定 起草。 本文件是GB/T35210《页岩甲烷等温吸附/解吸量的测定》的第1部分。GB/T35210已经发布了 以下部分： 第1部分：静态容积法； 第2部分：重量法。 本文件代替GB/T35210.1一2017《页岩甲烷等温吸附测定方法第1部分：容积法》，与 GB/T35210.1一2017相比，除结构调整和编辑性改动外，主要技术变化如下： a）更改了“自由空间体积”“兰氏体积”“兰氏压力”的定义（见3.1、3.3、3.4，2017年版的3.1、3.2、 3.3); b) c) 更改了页岩甲烷等温吸附/解吸量的测定方法提要（见第4章，2017年版的第4章）； 增加了样品制备所需部分仪器设备的要求（见5.1.1)； 增加了实验装置中真空泵的要求（见5.1.2）； f) 更改了干燥基样品制备方法（见6.3，2017年版的6.3）； 更改了测定压力点的分布（见7.3.2.2017年版的7.3.2）； h) 增加了在等温吸附测定前对样品缸进行抽真空处理的规定（见7.5.1）； i) 更改了等温吸附测定压力点过剩吸附量计算（见8.2，2017年版的8.2）； j) 增加了气相密度确定方法（见8.3.1）； k) 更改了兰氏体积、兰氏压力的确定方法（见8.3.2，2017年版的8.3）； 1) 增加了绝对吸附量的计算（见8.3.3）； m) 更改了精密度的要求（见9.2，2017年版的第10章）。 请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。 本文件由全国天然气标准化技术委员会（SAC/TC244）提出并归口。 本文件起草单位：中国石油天然气股份有限公司西南油气田分公司勘探开发研究院、中国石油天然 气股份有限公司勘探开发研究院、四川省科源工程技术测试中心、中国石油天然气股份有限公司西南油 气田分公司页岩气研究院、中国石油化工股份有限公司华东油气分公司、中国石油化工股份有限公司石 油勘探开发研究院无锡石油地质研究所、中海油能源发展股份有限公司工程技术分公司。 本文件主要起草人：蔡长宏、王丽、田冲、端祥刚、胡志明、俞凌杰、邓泽、龚月、李小越、王东强、李洋冰、 徐爽、陈洪斌、陈曼霏、赵丹。 本文件于2017年首次发布，本次为第一次修订。 GB/T35210.1—2023 引言 页岩甲烷等温吸附实验是在评价页岩储层中吸附气含量时使用最广泛的实验方法，是页岩气储量 提交的重要依据。页岩甲烷等温吸附/解吸量测定方法按照原理的不同，分为容积法和重量法， GB/T35210旨在确立普遍适用于页岩甲烷等温吸附/解吸量测定工作的准则，由两个部分构成。 一第1部分：静态容积法。 第2部分：重量法 实验的理论研究和实践认知都发生了变化。随着研究的深入，普遍认为实验测得的吸附量为甲烷在页 岩表面的过剩吸附量，远低于真实的吸附量，需要依据甲烷吸附相密度或吸附相体积将过剩吸附量转化 为绝对吸附量。GB/T35210.2一2020已将过剩吸附量和绝对吸附量等相关术语、定义、理论模型纳入 标准。基于此，本次修订在实验方法、样品制备、数据的重复性和复现性方面开展了深入研究，本文件也 GB/T35210.1—2023 页岩甲烷等温吸附/解吸量的测定 第1部分：静态容积法 重要提示：本文件不涉及与其应用有关的所有安全问题。在使用本文件前，使用者有责任制定相应 的安全和保护措施，并保证符合国家有关法规规定的条件。 1范围 本文件描述了静态容积法测定页岩甲烷等温吸附/解吸量的方法。 在地层条件下的甲烷等温吸附量的测定，以及在页岩气生产过程中，页岩中吸附气因为地层压力降低而 转化为游离气的甲烷等温吸附量的测定。 2规范性引用文件 2 下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款。其中，注日期的引用文 本文件。 GB/T474煤样的制备方法 GB/T17747.2一2011天然气压缩因子的计算第2部分：用摩尔组成进行计算 GB/T19560一2008煤的高压等温吸附试验方法 3术语和定义 下列术语和定义适用于本文件。 3.1 自由空间体积 volumeoffreespace Vi 样品缸装入页岩样品并密封后，样品缸内的空间、连接管线和阀门之间的体积与样品颗粒及填充的 钢球所占据的体积之差。 3.2 只volume of reference space 参考缸体积 V. 参考缸内的空间、连接管线和阀门之间的体积总和。 3.3 兰氏体积Langmuirvolume V. 压力无限大时的绝对吸附量。 ［来源：GB/T35210.2—2020，3.3]。 3.4 兰氏压力 Langmuirpressure PL 绝对吸附量为1/2兰氏体积时所对应的压力。 1 GB/T35210.1—2023 ［来源：GB/T35210.2—2020，3.4]。 3.5 过剩吸附量 excess adsorption V,ex 由实验直接得到的吸附的量。 ［来源：GB/T35210.2—2020,3.1]。 3.6 绝对吸附量 absoluteadsorption Vabs 考虑吸附相密度（或体积）校正后吸附的量，即真实吸附的量。 ［来源：GB/T35210.2—2020,3.2]。 4方法提要 页岩甲烷等温吸附/解吸量的测定方法提要为： a）将具有一定粒度的干燥状态或平衡水状态的页岩样品置于样品缸中，并在设定的实验温度下 检测样品缸和参考缸的气密性，保证其气密性完好； b)[ 向参考缸中注入一定量氮气，待参考缸中氮气压力平稳后，连接参考缸与样品缸，使氮气进入 品缸中未被页岩占据的自由空间体积； c）排出样品缸和参考缸中的氮气，按照设定的压力点，将一定压力的甲烧气体泵入参考缸，待参 考缸中甲烷气体压力平稳后，连接参考缸与样品缸，使甲烷在页岩表面达到吸附平衡，并记录 平衡时刻样品缸内甲烷气体的压力； d) 根据质量守恒定律和气体状态方程，以已知等温吸附实验系统内甲烷气体的总量减去平衡后 样品缸和参考缸中处于游离相的甲烷量，即为过剩吸附量（V.e），然后根据Langmuir理论模 型，计算表征页岩对甲烷气体吸附特征的参数，并绘制等温吸附曲线。 5仪器设备与材料 5.1仪器设备 5.1.1样品制备所需仪器设备为： 粉碎机：出料粒度不大于20目； 一标准筛：可筛分粒度包含180μm~380μm（40目~80目）； 天平：分度值0.0001g； 恒温烘箱：精度土1℃； 干燥器。 5.1.2实验装置如图1所示，并应按以下要求配置： 一样品缸； 参考缸； 恒温控制系统：精度土1℃； 1) Langmuir理论模型是由物理化学家朗格缪尔（LangmuirItyig）于1916年根据分子运动理论和一些假定提出 的，Langmuir方程是常用的吸附等温线方程之一，现广泛应用于吸附学方面。 2 GB/T35210.1—2023 温度监测系统：精度土0.1℃； 压力监测系统：精度士0.001MPa； 气体增压系统； 真空泵：真空度1kPa以下。 [恒温控制系统 P 进气 参考征 X 样品征 排气 参考缸 样品缸 阀门 阀门 图1 实验装置示意图 5.2材料 材料包括： 甲烷：纯度（体积分数）大于99.99%； 氮气：纯度（体积分数）大于99.99%； 硫酸钾过饱和溶液； 一蒸馏水。 6样品制备 6.1 碎样 按照GB/T474规定，使用粉碎机进行样品破碎，用标准筛筛取粒度为180um～380um（40目~ 80目）的样品颗粒。 6.2 取样量 取样量不少于样品缸容积的2/3，且质量不应少于10g。 6.3干燥基样品制备 使用恒温烘箱，温度105℃，烘干至恒重，取出放人干燥器内冷却至室温，然后称重并记录其质量 为md。 6.4平衡水基样品制备 平衡水基样品制备按照GB/T19560一2008中6.3规定执行。 7试验步骤 7.1装样 将称量后的页岩样品装人样品缸中，样品缸中剩余的空间用钢球充填，并密封好样品缸。 3