基于低场核磁共振的煤粉动态吸附测量

摘要

煤层气的开发是我国非常规天然气开发的重要环节,与常规天然气不同的是煤层气中甲烷主要以吸附形式赋存在煤的一系列纳米孔中。甲烷在煤粉颗粒孔隙中吸附行为的动态过程对煤层气的开发具有重要意义。实现了一种基于低场核磁共振技术在线测量煤粉吸附特性的实验方法,通过横向驰豫分布区别孔隙中含氢流体分布,定量表征游离气和吸附气含量。结果表明煤粉颗粒的甲烷吸附在核磁共振的横向弛豫图谱中呈现多峰分布,其中弛豫时间在0.1~1 ms的峰包含了纳米孔隙中甲烷含气量的信息。随着时间增加,甲烷气体逐渐转换为吸附态。通过不同压力下核磁共振的横向弛豫图谱,定量分析了甲烷在颗粒样品中随时间和压力变化的动态吸附过程,并得到了等温吸附曲线且符合Langmuir拟合模型。