T-CI 267-2024 煤巖含氣量測(cè)定 保壓取心測(cè)氣法

CCSD10/19Coalgascontentdeterminationpressure-holdingt2024-01-15發(fā)布中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)發(fā)布T/CI267-2024 12規(guī)范性引用文件 13術(shù)語(yǔ)和定義 14方法原理 25儀器與材料 26樣品采樣 37測(cè)定步驟 48數(shù)據(jù)處理 59成果報(bào)告 810質(zhì)量評(píng)述 8附錄A保壓測(cè)氣法煤巖含氣量測(cè)定記錄表 9附錄B損失氣計(jì)算圖（直線法） 附錄C解吸氣測(cè)定累計(jì)曲線 附錄D保壓測(cè)氣法煤巖含氣量測(cè)定結(jié)果表 T/CI267-2024本文件按照GB/T1.1-2020《標(biāo)準(zhǔn)化工作導(dǎo)則第1部分：標(biāo)準(zhǔn)化文件的結(jié)構(gòu)和起草規(guī)則》的規(guī)定起草。請(qǐng)注意本文件的某些內(nèi)容可能涉及專利。本文件的發(fā)布機(jī)構(gòu)不承擔(dān)識(shí)別專利的責(zé)任。本文件由中國(guó)石油天然氣股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)研究院、中國(guó)石油天然氣股份有限公司長(zhǎng)慶油田分公司、中石油煤層氣有限責(zé)任公司提出。本文件由中國(guó)國(guó)際科技促進(jìn)會(huì)歸口。本文件起草單位：中國(guó)石油天然氣股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)研究院、中國(guó)石油天然氣股份有限公司長(zhǎng)慶油田分公司、中石油煤層氣有限責(zé)任公司、中國(guó)石油天然氣股份有限公司華北油田分公司、中國(guó)石油天然氣股份有限公司冀東油田分公司、中國(guó)石油集團(tuán)長(zhǎng)城鉆探工程有限公司工程技術(shù)研究院、中國(guó)海洋石油海油發(fā)展工程技術(shù)分公司、新疆亞新煤層氣投資開(kāi)發(fā)(集團(tuán))有限責(zé)任公司、四川省科源工程技術(shù)測(cè)試中心、煤與煤層氣共采國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室。本文件主要起草人：鄧澤、丁蓉、范立勇、張濤、劉忠、陳存良、馬占榮、黃道軍、劉翰林、劉建平、胡愛(ài)平、石磊、曹毅民、李永洲、李小剛、張永超、周國(guó)曉、蘇洋、戚明輝、馬立濤、王一兵、喬德民、李亞男、張繼東、魯博、段超超。T/CI267-2024煤巖含氣量測(cè)定保壓取心測(cè)氣法本文件規(guī)定了煤巖含氣量測(cè)定之保壓取心測(cè)氣法的方法原理、儀器材料、樣品采集、測(cè)定步驟、數(shù)據(jù)處理、成果報(bào)告和質(zhì)量評(píng)述等技術(shù)要求。本文件適用于煤炭和煤層氣勘探中煤巖含氣量測(cè)定的保壓取心測(cè)氣法，其它含氣性巖石參考執(zhí)行。2規(guī)范性引用文件下列文件對(duì)于本文件的應(yīng)用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，僅注日期的版本適用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改單）適用于本文件。GB/T13610天然氣的組成分析氣相色譜法GB/T18340.2地質(zhì)樣品有機(jī)地球化學(xué)分析方法第2部分：有機(jī)質(zhì)穩(wěn)定碳同位素測(cè)定同位素質(zhì)譜法GB/T19559煤層氣含量測(cè)定方法GB/T28753煤層氣含量測(cè)定加溫解吸法SY/T7313油氣及巖石抽提物與干酪根中氫同位素分析3術(shù)語(yǔ)和定義下列術(shù)語(yǔ)和定義適用于本文件。3.1煤層氣井保壓取心CBMwellpressureholdingcoring煤層氣勘探開(kāi)發(fā)過(guò)程中，利用保壓取心工具，使取出的巖心密封在保壓內(nèi)筒、并能保持流體不泄漏的取心方法。3.2收到基asreceived以收到時(shí)候煤的狀態(tài)為基準(zhǔn)，以下標(biāo)ar表示。3.3空氣干燥基airdrybasis2T/CI267-2024以與空氣濕度達(dá)到平衡狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，以下標(biāo)ad表示。3.4干燥無(wú)灰基dry-ashfreebasis以假想無(wú)水、無(wú)灰狀態(tài)的煤為基準(zhǔn)，以下標(biāo)daf表示。4方法原理保壓取心內(nèi)筒測(cè)試帶壓氣Q0、常溫解吸USBM法測(cè)算地面損失氣Q1、儲(chǔ)層溫度解吸獲取解吸氣Q2、高溫解吸得到殘余氣Q3，四部分之和即為總含氣量。5儀器與材料5.1保壓測(cè)氣裝置：包括閥門、壓力表、氣液分離器、含氣量測(cè)定儀等，其中，閥門1一端與保壓筒連接，含氣量測(cè)定儀計(jì)量的綜合精度不低于5%。保壓測(cè)氣裝置示意圖詳見(jiàn)圖1。說(shuō)明：3—閥門2；4—?dú)庖悍蛛x器；5—含氣量測(cè)定儀。圖1保壓測(cè)氣裝置示意圖5.2解吸罐：圓柱形，帶出氣口和壓力表（量程不大于1MPa容積1000cm3以上，0.2MPa壓力下保持氣密性。解吸罐示意圖見(jiàn)圖2。3T/CI267-2024說(shuō)明：1—出氣口和閥門；2—壓力表；圖2解吸罐示意圖5.3恒溫裝置：溫控精度±1℃。5.4溫度計(jì)：適用范圍-30℃~80℃。5.5氣壓計(jì)：60KPa～106KPa，分度值0.1KPa。5.6電子秤：量程10kg,感量1g。5.7軟管：與保壓測(cè)氣裝置管線匹配。5.8氣樣袋：不小于200cm3，不與煤層氣發(fā)生化學(xué)反應(yīng)的耐酸化耐腐蝕材質(zhì)，密封性好。5.9氣樣瓶：不小于200cm3，玻璃材質(zhì)。6樣品采樣6.1采樣要求保壓筒內(nèi)所有樣品應(yīng)全部裝罐解吸，每個(gè)解吸罐中樣品的巖性應(yīng)一致。解吸罐以裝滿為宜。未進(jìn)行解吸的特殊取樣和未裝滿樣品應(yīng)在附錄D中備注。4T/CI267-20246.2損失時(shí)間要求從打開(kāi)保壓取心內(nèi)筒至樣品裝入解吸罐密封所用的時(shí)間宜控制在20min以內(nèi)。6.3參數(shù)記錄采集樣品時(shí)，應(yīng)按照附錄A的格式記錄樣品基本信息。7測(cè)定步驟7.1測(cè)定前準(zhǔn)備7.1.1向保壓取心人員確認(rèn)取心內(nèi)筒出口與保壓測(cè)氣裝置的連接尺寸。7.1.2鉆遇煤層前，采樣人員需提前到達(dá)現(xiàn)場(chǎng)，安裝保壓測(cè)氣裝置，確認(rèn)密封性。7.1.3應(yīng)對(duì)解吸罐進(jìn)行氣密性檢測(cè)，向解吸罐沖入0.2MPa氣體，放入水中無(wú)氣泡冒出。7.1.4解吸前應(yīng)將恒溫裝置預(yù)熱至儲(chǔ)層溫度。7.2帶壓氣測(cè)定7.2.1密封性檢查保壓內(nèi)筒取出后，應(yīng)立即檢查關(guān)閉性與密封性。確認(rèn)保壓內(nèi)筒球閥關(guān)閉良好后，沒(méi)入水中觀察5min，檢查有無(wú)氣泡冒出。7.2.2保壓內(nèi)筒加熱保壓內(nèi)筒出口端朝上傾斜放置，并對(duì)保壓內(nèi)筒進(jìn)行加熱，加熱溫度應(yīng)不宜低于儲(chǔ)層溫度。7.2.3帶壓氣測(cè)量連接保壓測(cè)氣裝置與保壓內(nèi)筒，打開(kāi)閥門1，記錄初始?jí)毫Α＞徛蜷_(kāi)閥門2，使保壓桶內(nèi)流體進(jìn)入氣液分離器，含氣量測(cè)定儀記錄分離出的氣體體積。7.2.4帶壓氣取樣用氣樣袋或氣樣甁取氣樣，前半小時(shí)采樣間隔不宜超過(guò)5分鐘，之后采樣間隔不宜超5T/CI267-20247.2.5終止條件確認(rèn)保壓內(nèi)筒出口和保壓測(cè)氣裝置的管路未堵塞情況下，當(dāng)連續(xù)10min氣體流速小于50ml/min時(shí)，可終止帶壓測(cè)氣。7.3解吸氣測(cè)定帶壓測(cè)氣終止后，應(yīng)立即打開(kāi)保壓內(nèi)筒，迅速丈量巖心長(zhǎng)度并拍照。之后對(duì)所有巖心稱重并裝罐解吸。裝罐密封后，前0.5h的自然解吸應(yīng)在常溫下進(jìn)行，用于計(jì)算從打開(kāi)保壓內(nèi)筒至裝罐密封之間的損失氣。之后按GB/T19559，在儲(chǔ)層溫度下進(jìn)行自然解吸測(cè)試。當(dāng)連續(xù)60min氣體平均流速小于1ml/min時(shí)，可終止解吸氣測(cè)定。7.4殘余氣測(cè)定儲(chǔ)層溫度小于90℃時(shí)，加熱至90℃進(jìn)行殘余氣測(cè)定，否則加熱至高于儲(chǔ)層溫度20℃。參照GB/T28753，按測(cè)定時(shí)間間隔為1h計(jì)，連續(xù)3次，每次測(cè)定的氣體體積小于20ml時(shí)，可終止殘余氣測(cè)定。7.5.氣樣采集及分析用氣樣袋或氣樣甁采集排出的氣體，采集頻率應(yīng)不低于GB/T19559要求。氣組分分析按GB/T13610進(jìn)行，氣體碳同位素分析按GB/T18340.2進(jìn)行，氣體氫同位素分析按SY/T7313進(jìn)行。8數(shù)據(jù)處理8.1煤層含氣量計(jì)算8.1.1氣體體積校正帶壓測(cè)量氣、解吸氣和殘余氣測(cè)定所得的氣體體積應(yīng)進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)校正，換算到0℃、壓力101.325kPa下。氣體體積校正見(jiàn)式（1STP101.325×(273.15+Tm)VSTP——標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下氣體體積，單位為立方厘米（cm36T/CI267-2024pm——測(cè)試氣體的大氣壓力，單位為千帕（kPaTm——測(cè)試氣體的大氣溫度，單位為攝氏度(℃);vm——測(cè)試氣體的氣體體積，單位為立方厘米（cm3）。8.1.2帶壓氣計(jì)算帶壓含氣量計(jì)算見(jiàn)公式（2）~（4Q0i=V0ti（4）式中：V0——帶壓氣總體積，單位為立方厘米（cm3V0t——帶壓測(cè)氣總累計(jì)體積，單位為立方厘米（cm3V00——開(kāi)始點(diǎn)燃時(shí)累計(jì)體積，單位為立方厘米（cm3wi——第i個(gè)解吸樣品權(quán)重，無(wú)量綱；Q1i——第i個(gè)樣品的損失氣，單位為立方厘米每克（cm3/gQ2i——第i個(gè)樣品的解吸氣，單位為立方厘米每克（cm3/gQ3i——第i個(gè)樣品的殘余氣，單位為立方厘米每克（cm3/gQ0——帶壓測(cè)量氣含量，單位為立方厘米每克（cm3/gmti——第i個(gè)樣品的質(zhì)量，單位為克（g）。8.1.3損失氣計(jì)算8.1.3.1損失氣時(shí)間計(jì)算對(duì)于保壓取心，將打開(kāi)保壓筒時(shí)間作為零時(shí)間。損失氣時(shí)間為零時(shí)間到封罐時(shí)間。其計(jì)算方法見(jiàn)公式（57T/CI267-2024tl=t2-t1(5)式中：tl——損失氣時(shí)間；t2——封罐時(shí)間；t1——打開(kāi)保壓筒時(shí)間。8.1.3.2損失氣計(jì)算方法損失氣計(jì)算方法采用直接法。解吸初期，解吸量與時(shí)間平方根成正比。以標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下累計(jì)解吸量為縱坐標(biāo)，損失氣時(shí)間（tl）與解吸時(shí)間和的平方根為橫坐標(biāo)圖，將最初常溫解吸點(diǎn)連接，延長(zhǎng)直線與縱坐標(biāo)軸相交，則直線在縱坐標(biāo)軸的截距為損失氣Q1i，參見(jiàn)附錄C的圖C.1。8.1.4解吸氣計(jì)算解吸氣計(jì)算見(jiàn)公式（6Q2i=V2i/mti式中：V2i——第i個(gè)樣品的解吸氣體積，單位為立方厘米（cm3）。8.1.5殘余氣計(jì)算殘余氣計(jì)算見(jiàn)公式（7/mRi（7）式中：Q3i——第i個(gè)樣品的殘余氣，單位為立方厘米每克（cm3/gV3i——第i個(gè)樣品的殘余氣體積，單位為立方厘米(cm3)；mRi——第i個(gè)樣品殘余氣的樣品質(zhì)量，單位為克（g）。8.1.6總含氣量計(jì)算總含氣量計(jì)算見(jiàn)式（8+Q2i+Q3i8T/CI267-2024式中：Qti——第i個(gè)樣品的總含氣量，單位為立方厘米每克（cm3/g）。Q0i——第i個(gè)樣品的帶壓測(cè)量氣含量，立方厘米每克（cm3/gQ1i——第i個(gè)樣品的損失氣含量，立方厘米每克（cm3/gQ2i——第i個(gè)樣品的解吸氣含量，立方厘米每克（cm3/gQ3i——第i個(gè)樣品的殘余氣含量，立方厘米每克（cm3/g）。8.2計(jì)算數(shù)值基準(zhǔn)和精度要求現(xiàn)場(chǎng)含氣量測(cè)定結(jié)果為原煤基，空氣干燥基、干燥無(wú)灰基含氣量可根據(jù)對(duì)應(yīng)基準(zhǔn)的樣品質(zhì)量換算得到。含氣量測(cè)定數(shù)據(jù)保留2位有效數(shù)字。9成果報(bào)告煤層含氣量測(cè)定成果報(bào)告主要包括帶壓氣測(cè)定原始記錄表，解吸氣測(cè)定原始記錄表，殘余氣測(cè)定原始記錄表，保壓測(cè)氣法煤巖含氣量測(cè)定結(jié)果表等。文字說(shuō)明和有關(guān)分析，如采樣情況說(shuō)明，實(shí)驗(yàn)過(guò)程說(shuō)明及分析結(jié)論等。10質(zhì)量評(píng)述10.1樣品未達(dá)到6.1要求時(shí)，該樣品作為參考樣品。10.2取心內(nèi)筒球閥未關(guān)閉或不滿足7.2.1要求，該樣品為廢樣。9T/CI267-2024（資料性附錄）保壓測(cè)氣法煤巖含氣量測(cè)定記錄表帶壓氣測(cè)定原始記錄表格式見(jiàn)表A.1。A.1帶壓氣測(cè)定原始記錄表測(cè)定日期年.月.日測(cè)定時(shí)間時(shí):分累計(jì)時(shí)間min累計(jì)氣體體積cm環(huán)境溫度℃大氣壓力kPa備注采樣人：實(shí)驗(yàn)人：審核人：T/CI267-2024解吸氣測(cè)定原始記錄表格式見(jiàn)表A.2。A.2解吸氣測(cè)定原始記錄表采樣地點(diǎn)樣品編號(hào)鉆遇煤層時(shí)間提鉆暴露時(shí)間/min井號(hào)解吸罐號(hào)提心時(shí)間裝樣暴露時(shí)間/min采樣深度/m空罐質(zhì)量/g到達(dá)井口時(shí)間儲(chǔ)層溫度/℃煤層名稱樣罐質(zhì)量/g封罐時(shí)間采樣日期測(cè)定日期年.月.日測(cè)定時(shí)間時(shí):分間隔時(shí)間min讀數(shù)/cm3氣體體積cm環(huán)境溫度℃大氣壓力kPa備注起始終止采樣人：實(shí)驗(yàn)人：審核人：T/CI267-202