ICS 75.020 E 11
GB
中华人民共和国国家标准
GB/T 35210.2—2020
页岩甲烷等温吸附测定方法
第2部分：重量法
Determination methods of methane isothermal adsorption of shale-
Part 2 : Gravimetric method
2021-07-01实施
2020-12-14 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 35210.2—2020
目 次
前言范围
II
1
规范性引用文件
2
3 术语和定义
方法提要仪器设备与材料样品制备试验步骤
X
5
6
2
7
8 数据处理 9 数值修约 10 质量要求 11 实验报告· 附录A（资料性附录) 空白测试获取样品框体积和质量附录B（资料性附录） 页岩重量法等温吸附实验报告
C GB/T 35210.2—2020
前創言
GB/T 35210《页岩甲烷等温吸附测定方法》分为2个部分：
第1部分：容积法；第2部分：重量法。
本部分为GB/T 35210的第2部分本部分按照GB/T 1.1一2009给出的规则起草。 本部分由全国天然气标准化技术委员会（SAC/TC244)提出并归口。 本部分起草单位：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、中国石油天然气股份有限公司勘探开发研究院、中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司勘探开发研究院、中国科学院西北生态环境资源研究院、四川省科源工程技术测试中心。
本部分主要起草人：俞凌杰、刘友祥、徐爽、周尚文、吴连波、李孝甫、李靖、范明、柳雪青、包友书、 戚明辉、刘洪林
II GB/T 35210.2—2020
页岩甲烷等温吸附测定方法
第 2 部分：重量法
1范围
GB/T35210的本部分规定了利用重量法进行页岩甲烷等温吸附测定的方法。 本部分适用于页岩对甲烷气体吸附能力的测定,其他岩石类型可参照执行。
规范性引用文件
2
下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文
件。凡是不注日期的引用文件,其最新版本(包括所有的修改单)适用于本文件。
GB/T 474　煤样的制备方法 GB/T 29172　岩心分析方法
3术语和定义
下列术语和定义适用于本文件。
3.1
过剩吸附量 excess adsorption 实验直接得到的吸附的量。
3.2
绝对吸附量 absolute adsorption 考虑吸附相密度(或体积)校正后吸附的量，即真实吸附的量。
3.3
兰氏体积 Langmuir volume 最大吸附量 VL 压力无限大时的绝对吸附量。
3.4
兰氏压力 Langmuir pressure PL 绝对吸附量为1/2兰氏体积时所对应的压力。
，方法提要
4
将制备的页岩样品置于密封腔室中,在恒定温度、不同压力测点下进行甲烷吸附，利用磁悬浮天平
记录的质量变化来获取吸附的甲烷气体质量，然后根据Langmuir 理论模型1)求算页岩吸附特征参数，并绘制等温吸附曲线。
1）Langmuir 理论模型方程是常用的吸附等温线方程之一，是由物理化学家朗格缪尔（Langmuir Itying）于1916 年
根据分子运动理论和一些假定提出的。现广泛应用于吸附学方面。
1 GB/T 35210.2—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 0.05 mm～4 mm。
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 60 MPa;
b） 质量检测系统:磁悬浮天平,精度不低于 0.01 mg; c） 恒温控制系统:精度士0.1 ℃; d） 压力监测系统:精度±0.001 MPa; e）气体增压泵:最大增压不低于 30 MPa; 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%
样品制备
6
按照GB/T 474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～
5ZC
40目）页岩样品不少于 20 g备用。
含油样品宜先洗油,按照GB/T 29172 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 1 MPa 的甲烷气，记录10 min 内压力变化,若压力下降不超过0.5 MPa,则视为系统气密性合格。若10 min 内压力下降超过0.5 MPa,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 0 MPa～6 MPa 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/T 35210.2—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0 MPa～6 MPa 范围内均匀选择不少于 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 10 min 内天平记录的质量变化小于 50 μg 则该测点视为达到平衡。 7.5吸附试验
SAG
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1 MPa，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<30 MPa 时,压力间隔不大于2 MPa; b）当压力 P>30 MPa 时,压力间隔不大于 5 MPa。
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 10 min 内天平记录的质量变化小于 50 μg; 则该测点视为达到平衡。 7.6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/T 35210.2—2020
平衡条件一致 7.7数据采集
实验过程中宜按每 2 min 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、氮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):
mb,i =m。-ON,i XV。
(1)
式中: mb,i 压力P，平衡时天平读数,单位为克（g）; mc 样品框质量,单位为克（g)； ON,i- 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 βN;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 mc。参见附录 A。 8.3计算试样体积
不同氮气压力P；下平衡时,有关系式（2）：
mb,i =mc+s - He,i X V+s
(2)
式中: mb,i mc+s- 样品框和样品总质量,单位为克（g）; He,i - -压力 P；平衡时氮气密度,单位为克每毫升（g/mL）;
压力 P；平衡时天平读数,单位为克（g);
一
样品框和样品总体积，单位为毫升（mL）。
Vc+s 以氮气密度 He.i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+s,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 =m+ms -Og,i XVe+s +(mabs -Pg,i XVa,i)
（4）