GB/T35210.2—2020 5仪器设备与材料 5.1 仪器设备 5.1.1 制样装置 制样装置主要包括： a） 粉碎机：宜采用小型颚式破碎机。 b）标准筛：可筛分粒度包含0.05mm~4mm。 5.1.2等温吸附仪装置 等温吸附仪应按以下要求配置： a) 高压密封腔室：工作压力不低于60MPa； b) 质量检测系统：磁悬浮天平，精度不低于0.01mg； c) 恒温控制系统：精度士0.1℃； 压力监测系统：精度土0.001MPa； e) 气体增压泵：最大增压不低于30MPa； f) 真空泵：真空度1kPa以下。 5.2 2材料 材料包括： a） 甲烷气：纯度（体积分数）大于99.99%； b) 氮气：纯度（体积分数）大于99.99%； c) 氮气：纯度（体积分数）大于99.99%。 6 样品制备 按照GB/T474使用粉碎机进行样品破碎，用标准筛筛取粒度为0.180mm~0.425mm（60目~ 40目）页岩样品不少于20g备用。 含油样品宜先洗油，按照GB/T29172中规定的方法执行 7试验步骤 7.1气密性检查 气密性检查采用甲烷气。高压密封腔室内注人压力高于等温吸附试验最高压力约1MPa的甲烷 气，记录10min内压力变化，若压力下降不超过0.5MPa，则视为系统气密性合格。若10min内压力下 降超过0.5MPa，则气密性不合格，需放空气体，排除漏气原因后重复检查，直至系统气密性合格， 7.2 空白试验 恒温条件下，将样品框吊装于高压腔室内密封，采用氮气作为介质，在0MPa～6MPa范围内均匀 选择不少于6个压力点进行测试，获取一组不同压力下天平读数来求算样品框质量和体积。 2 GB/T35210.2—2020 7.3预处理试验 7.3.1真空度设定 将样品装人样品框后吊装于高压腔室内密封，利用真空泵进行原位真空预处理，真空度小于 1 kPa。 7.3.2预处理温度设定 吸附试验温度不高于100℃时，预处理温度设定为105℃～110℃。吸附温度高于100℃时，预处 理温度比吸附温度高5℃~10℃。 7.3.3预处理时间设定 预处理时间不少于8h。 7.4浮力试验 7.4.1浮力试验压力设定 待预处理结束后，采用气作为介质进行浮力试验，获取一组不同压力下天平读数来求算样品体 积。在0MPa～6MPa范围内均勾选择不少于6个压力点。第一个压力点设为真空，真空度小于 1 kPa. 7.4.2浮力试验温度设定 浮力试验温度与甲烷吸附试验温度相同。 7.4.3浮力试验平衡条件 温度波动不超过0.2℃条件下，平衡时间不少于1h或10min内天平记录的质量变化小于50ug， 则该测点视为达到平衡。 7.5吸附试验 7.5.1吸附试验压力点设置 待浮力试验结束后，将甲烷气利用气体增压泵增压到超过等温吸附实验最高压力约1MPa，采用增 压后的甲烷气作为介质进行吸附试验，获取一组不同压力下天平读数来求算吸附气质量。 第一个压力点设为真空，真空度小于1kPa。 压力设置遵循前密后疏原则，推荐按照如下范围进行压力点设置： a）当压力P≤30MPa时，压力间隔不大于2MPa； b）当压力P>30MPa时，压力间隔不大于5MPa。 7.5.2吸附平衡条件 温度波动不超过0.2℃条件下，平衡时间不少于2h或10min内天平记录的质量变化小于50μg 则该测点视为达到平衡。 7.6 5脱附试验 吸附测点结束后，如需开展脱附实验，脱附压力点宜与吸附压力点保持一致。脱附平衡条件与吸附 3 GB/T35210.2—2020 平衡条件一致。 7.7数据采集 实验过程中宜按每2min时间间隔采集温度、压力和天平读数，待实验达到平衡条件后，可选取平 衡后不少于5个记录数据的平均值作为实验测点平衡时的温度、压力和天平质量读数 8数据处理 8.1 确定气体密度 氮气、氨气和甲烷在不同温度、压力条件下气体密度获取方法有： a）推荐采用实测密度。借助已知体积和质量的钛合金标块，根据钛合金块在气相中所受浮力值 来计算。 b) 通过NIST数据库查表（www.webbook.nist.gov）。 c) 基于Setzmann-Wagner方程的软件计算甲烷密度。 8.2计算样品框质量及体积 不同氮气压力P，下平衡时，有关系式（1）： mbi=me-pN.iXV .(1) 式中： mb.t 压力P，平衡时天平读数，单位为克（g）； me 样品框质量，单位为克（g）； PN. 压力P，平衡时氮气密度，单位为克每毫升（g/mL）； V。—一样品框体积，单位为毫升（mL）。 以氮气密度pN.i为X轴，天平读数mb.i为Y轴，选择从第2个测点开始进行直线拟合，所得直线斜 率即为样品框体积V。，截距为样品框质量mc。参见附录A。 8.3计算试样体积 不同氨气压力P，下平衡时，有关系式（2）： mb.i = mc+s - PHe.t X Ve+s ..(2 ) 式中： mb.i 压力P，平衡时天平读数，单位为克（g）； me+s" 样品框和样品总质量，单位为克（g）； PHe.t 压力P，平衡时氨气密度，单位为克每毫升（g/mL）； Vet 样品框和样品总体积，单位为毫升（mL）。 以氮气密度PHe.为X轴，天平读数mb为Y轴，选择从第2个测点开始进行直线拟合，所得直线斜 率即为样品和样品框总体积Vc+，则样品体积V.如关系式（3）： V,=Ve+s -V ..(3) 8.4计算过剩吸附量 样品质量采用吸附试验真空测点下的质量。 不同甲烷气压力P，下平衡时，有关系式（4）： mb.i=me+m.-Pg.iXVe++(mabi-Pg.iXVa.,) (4) 4 GB/T35210.2—2020 式中： mb.i 压力P，平衡时天平读数，单位为克（g）； m: 样品质量，单位为克（g)； Og.i 压力P，平衡时甲烷气密度，单位为克每毫升（g/mL）； mabs 绝对吸附质量，单位为克（g）。 式（4)中吸附相体积V为未知值，因此实验所得为过剩吸附质量，如关系式（5）： mb.i=me+m，-PgiXVe+s+maxi （5） 式中： mex, 过剩吸附质量，单位为克（g）。 根据不同压力下mb.及gi，通过式（5）求算出对应的过剩吸附质量。 并有关系式（6）： m,=m-P.iXVa.. 或关系式(7)： m=m× (7) 式中： -吸附相密度，单位为克每毫升（g/mL）。 将过剩吸附质量me换算为标准条件下（0℃，0.1MPa)页岩的过剩吸附量Vx，如关系式（8）： mex Vexf X22.4X1 000 (8 ) m×16 式中： Vex 过剩吸附量，单位为立方厘米每克（cm/g）。 8.5Langmuir拟合 8.5.1 吸附测点拟合 采用三元Langmuir模型对吸附测点进行非线性拟合得到Vz、PL及oa，如关系式（9）： V.P; Pg.i (9) Pa 式中： V. 兰氏体积，单位为立方厘米每克（cm/g）； PL 兰氏压力，单位为兆帕（MPa）； Pg.i 游离气相密度，单位为克每毫升（g/mL）； pa 吸附相密度，单位为克每毫升（g/mL）。 8.5.2 脱附测点拟合 对脱附测定进行非线性拟合，拟合关系式如式（10）： X1 .(10) Oa 式中： Vi. 兰氏体积，单位为立方厘米每克（cm/g），采用式（9）吸附测点拟合获取得到的对应值； C -零点残余吸附量，表示脱附点为真空测点时的吸附量，单位为立方厘米每克（cm/g）。 8.6等温吸附曲线绘制 根据等温吸附参数和各测点压力分别绘制实测过剩吸附量曲线、拟合过剩吸附量曲线和拟合绝对 5 SC GB/T35210.2—2020 吸附量曲线，参见图B.1。 9 数值修约 兰氏体积和各测点吸附量修约到2位小数；兰氏压力和各测点压力修约到2位小数；拟合相关系数 修约到4位小数。 10 质量要求 同一个样品两次重复性测试得到VL、PL的相对误差应不超过10%。 11 实验报告 实验报告格式参见附录B。 6 GB/T35210.2—2020 附录A （资料性附录） 空白测试获取样品框体积和质量 以氮气密度PN.为X轴，天平读数mb.为Y轴，选择从第2个测点开始进行直线拟合，所得直线斜 率即为样品框体积V，截距为样品框质量m，相关示例见图A.1和表A,1。 5.210 5. 205 ·大平读数 5. 200 线性(天平谈数） 5. 195 量/g 5.190 质 5. 185 5. 180 5. 175 5. 170 0. 02 0. 01 0. 04 0. 03 0. 05 0 0. 06 密度/(g/ml.) 图 A.1 空白测试获取样品框体积和质量示例 表A.1 空白测试示例 记录编号 压力/MPa 氮气密度/（g/mL） 天平读数/g 0 1 5.209007 2 0.29 0.001 376 5.208174 3 0.99 0.008 899 5.203185 1,99 0.020 04 4 5.195837 5 2.98 0.031 078 5.188 616 6 86'8 0.042288 5.181408 7 4.96 0.053201 5.174 28 样品框体积/mL 0.653407 空白测试计算结果 样品框质量/g 5.209 001 拟合相关系数 6666°0 7 GB/T35210.2—2020 附录B （资料性附录） 页岩重量法等温吸附实验报告 实验报告中页岩样品信息见表B.1，各测试点吸附量见表B.2，等温吸附参数见表B.3，等温吸附曲 线见图B.1。 表 B.1 页岩样品基本信息表 样品编号 井号或剖面 测试温度/℃ 井深/m 层位 表 B.2 测试点吸附量数据表 压力 甲烷密度 实测过剩吸附量 拟合过剩吸附量 拟合绝对吸附量 记录编号 MPa cm"/g cm/g g/mL cm/g 1 2 4 .. 表 B.3 页岩样品等温吸附基本参数表 Langmuir压力/MPa Langmuir体积/(cm/g) 吸附相密度/(g/mL) 拟合相关系数 4.0 3. 5 3. 0 拟合过剩吸附量 拟合绝对吸附显 + 实测过剩吸附量 1. 0 0. 5 0. 0 10 16 20 25 5 30 35 压力/MPa 图 B.1 等温吸附曲线 8