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NB／T 10037-2017 煤层气水两相相对渗透率非稳态测定方法

利用波义尔定律进行测定。波义尔定律：当温度为常数时，一定质量理想气体的体积与其绝对压

NB/T100372017

成反比。依据GB/T29172一2012波义尔定律用氨气测定颗粒体积GB 1886.282-2016 食品安全国家标准 食品添加剂 麦芽酚，考虑温度的变化和非理想 特性，扩展的公式如下：

P. 参比室的初始绝对压力，单位为兆帕（MPa）： P2 膨胀后的绝对压力，单位为兆帕（MPa）； V. 参比室的体积，单位为立方厘米（cm3）； 膨胀后的自由空间体积，单位为立方厘米（cm²）； V 样品室的体积，单位为立方厘米（cm3）； 颗粒体积，单位为立方厘米（cm"）； P,时参比室下的绝对温度，单位为开尔文（K）； P,稳定后自由空间的绝对温度，单位为开尔文（K）； 在P，和T，时的气体偏差因子； Z 在P，和T，时的气体偏差因子。

7.2.3有效孔隙体积测定

7.2.3.1氢气法有效孔隙体积测定

利用7.2.1计算的总体积减去7.2.2中测定的颗粒体积计算出氨气孔隙体积。

7.2.3.2饱和水法有效孔隙体积测定

将加压抽真空饱和水后的煤心称量，按公式（3）、公式（4）求得有效孔隙体积和孔隙度。

烘干后的煤心质量，单位为克（g）； 饱和液体后煤心质量，单位为克（g）； 在试验温度下液体的密度，单位为克每立方厘米（g/cm3）； V 煤心有效孔隙体积，单位为立方厘米（cm"）； V. 煤心总体积，单位为立方厘米（cm²）； 煤心孔隙度，用百分数表示。

7.2.4气体渗透率测定

在煤心两端施加不同的压力，保持压力差恒定不变，待流动送平衡后，根据煤心两端的流体 口流体在煤心中的流速参数计算流体在煤心中的渗透率，计算公式如下

7.2.5绝对渗透率计算

绝对渗透率可根据Klinkenberg方程对气体渗透率的实验数据拟合得到：

7.3气水两相相对渗透率测定步骤

重的样品装入夹持器，抽真空至1.33Pa以下继

注人甲烷使煤心达到吸附平衡状态。吸附平衡时间根据煤样的变质程度、煤心质量等实际情况 对于高、中渗透率的煤心不得少于12h，对于低渗透率的煤心不得少于24h。如果气体介质是 则无需进行本步骤

7.3.3计算绝对渗透率

7.3.4煤心饱和与饱和程度判定

使用脱气后的试验流体对煤心进行饱和。煤心饱和后重新称量并按7.2.3计算有效孔隙 饱和水法测定的有效孔隙体积与氨气法测定的孔隙体积对比，如满足公式（8）的关系，则认 饱和充分。

一氨气法孔隙体积，单位为立方厘米（cm）

7.3.5液相渗透率测定

将称量后的煤心装入夹持器中，根据实验需求设定围压，设置煤心入口、出口的压力，待试煤心 两端的压差和流量稳定后，连续测定3次液相渗透率，其相对偏差小于3%时取其算术平均值。

3.6设定气驱水初始压

按要求设定煤心进口、出口压力，打开开关阀，在设定的压力下进行气驱水试验。初始压差必须 保证既能克服末端效应文不产生素流。恒压法测定气水相对渗透率按GB/T28912一2012中6.2.2的驱 动条件元，≤0.6计算初始压差【见公式（9]。如果试验中选用该压差进行驱替时流体不能稳定流出， 则该压差不满足试验要求，应根据克氏渗透率、液相渗透率选取合适的驱替压差，从低压差向高压差 逐步试验，直到流体稳定流出

5×10° ≤ 0.6 K ·Ap

式中： 气水界面张力，单位为毫牛每米（mN/m）； 元， 毛管压力与驱替压力之比的数值； 中 煤心孔隙度，用百分数表示； Ap—初始驱动压差，单位为兆帕（MPa）； K 绝对渗透率，单位为平方微米（um²）

试验过程中连续记录驱替压差、累积气体产量、累积产水量和初始见气时间等数据，并将数据填 人原始数据表中(见附录A)。

气驱水达到残余水状态下，测定残余水状态的气体有效渗透率，然后在1/2和1/4驱替压力下分 别测定气体有效渗透率。如果低压下的有效渗透率高于驱替压力下的有效渗透率的10%，则发生紊 流。若发生紊流，则重新进行试验

含气饱和度用称重法计算：

单位为克（g） S.含气饱和度的数值，用百分数表示。

8.2平均体积流量计算

气体通过煤心，当压力从煤心的人口P，变化到出口P。时，气体的体积亦随之变化，应计算平 流量。按公式（11）计算平均体积流量

式中： V—累积气水产量，单位为立方厘米（cm²）； 一上一点的累积气水产量，单位为立方厘米（cm3）； △Vwi 某一时间间隔的水产量，单位为立方厘米（cm）； AV 出口大气压下测得的某一时间间隔的气增量，单位为立方厘米（cm3）； Ap 驱替压差，单位为兆帕（MPa）； P 测定时的大气压，单位为兆帕（MPa）。

J 含水率的数值，用小数表示； v.(t)—无因次累积水产量的数值，以孔隙体积的倍数表示； K水相相对渗透率的数值，用小数表示； K，—气相相对渗透率的数值，用小数表示； 相对注人能力的数值，又称流动能力比； Q()—t时刻煤心出口端面流体流量的数值，单位为立方厘米每秒（cm/s）； Q.—初始时刻煤心出口端面产水流量的数值，单位为立方厘米每秒（cm/s）；

Jw 含水率的数值，用小数表示； ()—无因次累积水产量的数值，以孔隙体积的倍数表示； K——水相相对渗透率的数值，用小数表示； K，—气相相对渗透率的数值，用小数表示； 相对注人能力的数值，又称流动能力比； Q()—t时刻煤心出口端面流体流量的数值，单位为立方厘米每秒 Q.—初始时刻煤心出口端面产水流量的数值，单位为立方厘米每秒

Ap()—t时刻驱替压差的数值，单位为兆帕（MPa

根据气驱水试验中的产水量、产气量和两端压力等数据，用“J.B.N”方法计算出煤心的气水两 相相对渗透率，并将相关数据填入表B.1中

根据数据处理结果绘制气水两相相对渗透率和含气饱和度的关系曲线，见图B.3。

10.1报告内容应包括

10.1报告内容应包括： a)岩心数量及基本情况。 b)试验所用气、水的性质。 c)试验所用的仪器。 d)数据表格和图。 e)其他需要说明的内容。 10.2报告封面格式见图B.1。 10.3报告首页格式见图B.2。 10.4煤岩气水两相相对渗透率非稳态测定报告图表格式见表B.1

NB/T 100372017

CNAS-SC15：2018 CNAS-SC15：2018 工程建设施工企业质量管理体系认证机构认可方案煤岩气水两相相对渗透率非稳态测定原始记录格式见表A.1

煤岩气水两相相对渗透率非稳态测定原始记录

图B.1报告封面格式

NB/T100372017

图B.2报告首页格式

图B.3煤岩气水两相相对渗透率非稳态测定曲线示意图

DL/T 337-2010 给煤机故障诊断及煤仓自动疏松装置表B.1煤岩气水两相相对渗透率数据表

B.1煤岩气水两相相对渗透率数据表格式

GB/T315372015煤层气（煤矿瓦斯）术语