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GB／T 19559-2021 煤层气含量测定方法.pdf

解吸罐：解吸罐如图1所示，圆柱形，高30cm以上，容积1000cm3以上，0.3MPa压力下保持

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4.8球磨罐：容积不小于500cm²，0.3MPa压力下保持气密性。

4.8球磨罐：容积不小于500cm²龙潭区道路工程道路施工组织设计，0.3MPa压力下保持气密性。 4.9球磨机：可将煤样粒度磨碎至0.25mm以下。 4.10软管：长度约1m。 4.11气样瓶或气体采样袋：250cm²。 4.12气相色谱仪：符合GB/T13610天然气的组成分析方法要求 4.13填料：对煤层气不产生吸附和反应的圆柱体、玻璃球、空芯管

图2气体计量器示意图

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所有解吸罐（4.1)使用前应进行气密性检测。 气密性检测可通过向罐内注空气至0.3MP 闭后搁置12h压力不降方可使用

5.1.2 气体计量器

使用前，给气体计量器（4.2）量简装满水，调节量简液面至零刻度，检测计量器密闭性能

在煤样装罐前，应将恒温装置（4.3)温度调至储层温度，并使其达到设定温度。

每次装罐的煤样不应少于800g。 如煤芯采取率不足又需要采样测定时，最低样量不应少于300g，且只做解吸气测定，并在备注中说 明该样品因样量不足测试结果仅供参考

用于煤层气含量测定的煤样从钻遇煤层或起钻开始到煤样被装入解吸罐密封实际所用的时间 采样时间应满足以下要求： a）从起钻到煤样提升至井口所用的时间规定为：井深每100m提芯时间不应超过2min； b）样品到达地面后，应在10min内装人解吸罐密封

5.3.2煤芯采取及装样要求

采样人员应达到现场，并将仪器设备安装调试进入

煤芯提出井口后，尽快打开岩芯管；快速拍照测量煤芯长度、拍照或录像、剔除夹研及杂物，迅速按 某芯上下顺序装人解吸罐。煤芯装至距解吸罐口1cm处密封。如采取的样量不足以装满罐，应根据 详品量在罐底加适量填料（4.13）。解吸罐中空体积最大不应超过罐内体积的1/4。

采样时，应同时收集以下有关参数： a）地质参数：井号、井位、煤层名称、地层时代、埋深、储层温度； b） 时间参数：钻遇煤层时间、提芯时间、煤芯至井口时间、煤样封罐时间、采样日期； 样品参数：罐号、样品编号、空罐质量、样品质量、样品形态； d） 记录表格：见附录A的表A.1

采样时，应同时收集以下有关参数： a）地质参数：井号、井位、煤层名称、地层时代、埋深、储层温度； 时间参数：钻遇煤层时间、提芯时间、煤芯至井口时间、煤样封罐时间、采样日期； 样品参数：罐号、样品编号、空罐质量、样品质量、样品形态； d）记录表格：见附录A的表A.1。

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应将装有样品并密封好的解吸罐迅速置于储层温度下的恒温装置中解吸，用软管（4.10)将解吸罐 与气体计量器连接（见图3）。 测试时，打开解吸罐阀门，使罐内解吸气进入计量器量筒，调整量筒液面，持锥形瓶使之水面与量筒 水面对齐读数，记录解吸前后量筒水面读数，计算气体体积，关闭解吸罐阀门。同时记录当时的环境温 度和大气压力，并分别填在表A.1中。 下次测定，记下该点量筒读数，减去上次量简读数得到解吸气体积。以后重复测定，并按照上述记 录测定数据。 如量筒不能再容纳下次测定气体时，排出筒内气体（需要采集气样时应取气样后再排出），调节计量 器至初始状态，然后关闭阀门重复以上步骤继续测定

6.1.2测定时间间隔

图3煤层气含量测试装置示意图

自然解吸时每间隔一定时间测定一次，其时间间隔视罐内压力而定。 样品装罐第一次5min内测定，然后以10min间隔测满1h（测试6次），再以15min间隔测满

每间隔一定时间测定一次，其时间间隔视罐内压力而定， 一次5min内测定，然后以10min间隔测满1h（测试6次），再以15min间隔测满1h

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（测试4次）、以30min间隔测满1h（测试2次），然后以60min间隔测试1次，最后以120min间隔测 定2次，累计测满8h。 连续8h后，可视解吸罐的压力表确定适当的解吸时间间隔，最长不超过24h

自然解吸结束后开罐，进行煤岩观测描述，描述内容包括宏观煤岩类型、裂隙发育情况、夹等。然 后将样品风干、称量空气干燥基样品质量。 迅速取300g～500g样品，捣碎至2cm～3cm大小，装人球磨罐（4.8）密封进行残余气测定。对 剩余样品送样进行工业分析及其他项目分析

将用于残余气测定的球磨罐固定在球磨机（4.9）上，破碎2h～4h，放人恒温装置，待恢复储层温 度后观测气体量，读出的气体体积数，连同环境温度、大气压力、解吸时间等一并记录在附录B的表B.1 中。之后按每24h间隔进行解吸测定

6.2.2残余气测定终止限

减3气样采集及气成分测定

解吸气测定过程中，需要采集气样进行气成分分析。准备软管和气样瓶（4.11)若干及采集气样所 需水槽。采用排水集气法。 气体计量器量筒内气体体积大于400cm²时，把软管接在气体计量器气阀上，玻璃瓶置人水槽充满 水，打开量筒的气阀并提升锥形瓶，将软管内空气排除后插人玻璃瓶，让气体通过软管流向瓶中。待气 体收集到约150cm"后，在水槽中拔下软管并盖上瓶塞。然后在瓶子外贴上标签，倒置箱中，等待送实 验室进行气体组分分析

6.3.2采集气样的数目和频率

气体样品采集原则是在大量气体解吸出时采集。 自然解吸阶段采集气样3个，分别在解吸的第1d、3d、5d采集 煤层气含量低的样品，也可适当提前采集气样

采集的气样及时送实验室，按GB/T13610进行气体组分分析

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如需快速获取气含量结果，按照5.3.2在现场采集煤芯样品400g～500g装入球磨罐，先自然解 吸8h（方法同6.1.1、6.1.2），然后球磨破碎15min～30min（灰分较高或高煤级的煤破碎60min），放 入恒温装置，待恢复储层温度后开始测定；然后重复破碎、解吸，直到连续两次破碎、解吸的气量均小于 10cm时，快速气含量测定结束。 每次测定，在记录表中记下球磨时间、解吸时间、解吸气体积及环境温度和天气压力。 现场筛分称量，求得原样的煤层气含量结果。然后将样品送实验室进行工业分析，精确计算气含量 结果。

自然解吸和残余气测定所得的气体体积应进行标准状态校正，换算到温度0℃、压力101.325k 气体体积校正公式见式（1）

式中： VSTP 标准状态下的气体体积，单位为立方厘米（cm"）； 大气压力，单位为千帕（kPa)； T㎡——大气温度，单位为摄氏度(℃)； 测试的气体体积，单位为立方厘米（cm²）

7.2.1损失气时间计算

273.15XPmXVm

在钻井循环介质为清水和泥浆时，取芯筒提至井 空气时，钻遇煤层时间为零时间。 损失气时间为从零时间到封罐的时间。 其计算公式如下： 钻井循环介质为清水和泥浆条件下损失气时间计算公式见式（2）

式中： L 损失气时间； 钻遇煤层时间； t2—提芯时间； t3——煤芯到达井口时间； 一煤芯封罐时间。 钻井循环介质为泡沫或空气条件下损失气时间计算公式见式（3）：

式中： 损失气时间； 钻遇煤层时间； 提芯时间； 煤芯到达井口时间； 煤芯封罐时间。 钻共循环介质为泡沫

7.2.2损失气量计算方法

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损失气量计算方法采用直接法。解吸初期，解吸量与时间平方根成正比。以标准状态下累计角 内纵坐标，损失气时间（t，）与解吸时间（t)和的平方根为横坐标图，将最初解吸的各点（不少于10 接，延长直线与纵坐标轴相交，则直线在纵坐标轴的截距为损失气量，参见附录C的图C.1。

基气含量测定结果用两种方式表达：空气干燥基、

各种气体组分的浓度，按照GB/T13610的规定计算，并依据空气中氧气和氮气比例关系扣除相 气含量。

7.5.1损失气含量计算

损失气含量计算见式（4）： mT 式中： GcL 损失气含量，单位为立方厘米每克（cm²/g）： VL.OST 损失气体积，单位为立方厘米（cm）； mT 样品总质量，单位为克（g）

损失气含量计算见式（4）

7.5.2自然解吸气含量计算

自然解吸气含量计算见式（5）和式（6）

Vp= Zi Vsp.

GcD 实测的自然解吸气含量，单位为立方厘米每克（cm²/g）； VD 校正到标准状态下的自然解吸气体积总量，单位为立方厘米（cm3）： mT 样品总质量，单位为克（g）； 自然解吸测试的数量； VSTP.i 自然解吸每次测试的气体体积换算到标准状态下的体积量，

7.5.3残余气含量计算

残余气含量计算见式（7)：

GCR 残余气含量，单位为立方厘米每克（cm"/g）； 校正到标准状态下的残余气体积总量，单位为立方厘米（cm）：

GcR——残余气含量，单位为立方厘米每克（cm/g）；

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mT 一残余气测试的样品质量，单位为克（g）

7.5.4煤层气含量计算

煤层气含量Gc等于损失气含量Gcl、实测的自然解吸气含量Gcp和残余气含量GcR之和，即式（8）： Gc =GcL + GcD +GcR 式中： 煤层气含量，单位为立方厘米每克（cm/g）； 损失气含量，单位为立方厘米每克（cm/g）； 实测的自然解吸气含量，单位为立方厘米每克（cm²/g）； 残余气含量，单位为立方厘米每克(cm/g)。

一般以关为单位。计算方法如下：

V3.2% =V X 63.2%

式中： V63.2%一占气体总量63.2%所对应的气体体积，单位为立方厘米（cm"）； V一损失气、自然解吸气和残余气体积总和，单位为立方厘米（cm"）。 注：残余气总量根据残余气含量换算到全部解吸样品质量下的气体体积， b）其次，计算各实测数据点的时间和各点的累计气体体积（标准状态）。 然后，在累计体积数据中找出所对应的区间的时间，即为吸附时间。 样品运送途中，如环境温度低于储层温度时，应从累计时间中扣除路途时间，吸附时间不包括运送 时间，否则视解吸曲线而定

7.7计算数值精度要求

煤层气含量数据修约到小数点后两位有效数字

煤层气含量测定成果报告主要包括：自然解吸原始记录表（见附录A）、残余气测定原始记录表（见 附录B)、损失气计算图（见附录C）、累计解吸曲线图（见附录D）、煤层总气含量测定结果表（见附录E）、 气组分分析结果、工业分析结果等， 文字说明和有关分析，如采样情况说明、实验过程说明等

内容包括样品采集、测定操作和结论

9.2样品采集质量评述

9.2.1样品未能按时提芯或样品到达并口后，未能在10min内装罐密封，应在记录中注明。

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9.2.2如煤芯采取率太低，样量较少时，应记录实际样量，在质量评述中说明相应分析不能进行的 原因。

9.3测定操作质量评述

9.3.1如样品太碎，测定过程出现堵塞，未能及时处理时，应在报告中说明，并将该样作为参考样。

如未发现9.1和9.2中的问题，按规范规定的样品，视为合格样品，煤层气含量测试结果可1 用

采样及测定过程中发生问题，致使测定未能按规范执行，或样品干燥基灰分超过40%，其测值仅 参考。

如有严重失误，则样品报废，测值无效。

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附录A （资料性） 自然解吸原始记录表 表A.1给出了自然解吸原始记录表格式

1直然解吸原始记录表

附 录B （资料性） 残余气测定原始记录表 表B.1给出了残余气测定原始记录表格式

表B.1给出了残余气测定原始记录表格式。

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JTG T 3364-02-2019 公路钢桥面铺装设计与施工技术规范.pdf表B.1残余气测定原始记录表

■残余气测定原始记录

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图C.1×X井××煤层×X样品损失气计算图

放射室专项施工方案GB/T195592021

图D.1××井××煤层××样品累计解吸曲线图