NB-T11327-2023煤层气体渗透率测试方法.docx

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1、ICS 73. OlOCCS D 90NB中华人民共和国能源行业标准NB/T113272023煤层气体渗透率测试方法Testmethodsforgaspermeabilityincoalseam2023-10-11发布2024-04-11实施国家能源局发布目次前言1范围12规范性引用文件13术语和定义14方法原理15仪器26 试样37 渗透介质38 测试步骤39 渗透率计算4附录A（规范性）煤层气体渗透率测试原始记录表格一一瞬态法6附录B（规范性）煤层气体渗透率测试原始记录表格一一稳态法7-kX.-IL-刖三本文件按照GBT1.12020标准化工作导则第1部分：标准化文件的结构和起草规则的规定

2、起草。请注意本文件的某些内容可能涉及专利。本文件的发布机构不承担识别专利的责任。本文件由煤矿瓦斯治理国家工程研究中心提出。本文件由能源行业煤矿瓦斯治理与利用标准化技术委员会(NEATC27)归口。本文件起草单位：中国科学院武汉岩土力学研究所、武汉大学、安徽恒源煤电股份有限公司、平安煤炭开采工程技术研究院有限责任公司、中国矿业大学、安徽兴皖能源交通安全工程有限公司。本文件主要起草人：刘滨、刘学伟、刘泉声、杨典森、周原、谭贤君、郁志利、汪宏伟、罗勇、胡大伟、刘江峰、计承富、杨建平、张楼生、吴志坚。煤层气体渗透率测试方法1范围本文件规定了煤层气体渗透率测试的术语和定义、仪器设备、试样、渗透介质、测试

3、步骤。本文件适用于煤层气体渗透率的测忒：2规范性引用文件下列文件中的内容通过文中的规范性引用而构成本文件必不可少的条款其中，注日期的引用文件，仅该日期对应的版本适用手本文件不计日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。GBT23561.l-209cl煤和岩石物理力学性质测定方法第1部分：采样一般规定GB/T23561.72009煤和岩石物理力学性质测定方法第7部分：单轴抗压强度测定及软化系数计算方法GB/T3453342617页岩氨气法孔隙度和脉冲衰减法渗透率的测定3术语和定义下列术语和定义适用于本文件。3.1渗透率permeability单位压力梯度下通过材料的气体或液体流

4、量3.2上游压力Upsiteinpressnre试样上游端压力。3.3下游压力downstreampressure试样下游端压力。3.4稳态法steady-statemethod渗透率测定过程中，通过保持试样上下游压力恒定的方式计算介质渗透率的方法。3.5瞬态法transient-flowmethod渗透率测定过程中，通过在上游施加脉冲压力和下游稳压的方式计算介质渗透率的方法。3.6 原理煤层气体渗透率测试方法分为稳态法和瞬态法两种：稳态法渗透率测定依据为达西定律，即流体通过单位横截面积多孔介质的体积流量与压力梯度成正比，与流体黏度成反比；瞬态法渗透率测定通过获取孔隙压力随时间衰减变化规律（参

5、见附录A）,从而计第多孔介质渗透率。5仪器煤层气体渗透率测试仪由试样夹持器、气体供压装置、温度控制装置、压力计、围压传感器、轴压传感器、真空泵、流量计等部件组成，煤层气体渗透率测试仪示意图见图1。各部件精度应满足GB/T345332017中第5章的规定。标引序号说明：1气体供压装置:2 一一上游阀门；3 一一上游气体室；4 上游压力计；5 一围压液压泵；6 一围压阀门；7 一一围压传感器：8 一一轴压液压泵；9 一一轴压阀门；10 一一轴压传感器：11 一一阀门；12 一一试样夹持器：13 垫块：14 试样；15 热塑管；16 一一温度控制装置:17 一一真空泵阀门：18 一一真空泵：19 一

6、一下游阀门：20 一一下游压力计；21 下游气体室；22一一阀门；23流量计O图1煤层气体渗透率测试仪示意图6试样试样的采集过程按GBT23561.12009的要求执行。试样为圆柱形，具体试样规格、加工精度和含水状态等应符合GB/T23561.72009中第5章的规定。7渗透介质选用纯度不低于99.9%的氮气。应考虑温度对氮气动态黏滞系数的影响，采用公式（1）对动态黏滞系数进行修正：（为Sis）承需”式中：e动态黏滞系数，单位为亳帕秒（s）:T温度，单位为开（K）。8测试步骤1. 1测试准备测试开始前，按GB/T345332017中7.3的规定对试样进行测量描述，并按附录B记录。检查煤层气体渗

7、透率测试仪完整性和气密性2. 2渗透率测定8. 2.1试样安装将煤样安装在夹持器中，在试样两端分别各设置一片多孔垫块，三者通过热塑管连接。9. 2.2温度控制打开温度控制装置、维持试样夹导器内试样和气体温度稳定。10. 2.3杂质气体排出打开阀门11和真空泵阀J,使用真空泵18排出容器和试样中含有的杂质气体。11. .4试样气体饱和打开上游阀门2,使用气体供压装置，以L2倍大气压向系统内供应氮气；打开阀门22,记录流量计23读数，直至读数不发生变化。12. 2.5测试步骤13. 2.5.1稳态法应按以下步骤测试。a） 施加渗透压力。打开上游阀门2和下游阀门19,使用气体供压装置施加上下游压力，

8、保持恒定。b） 气压平衡。依次打开阀门11和阀门22,记录排出的气体流量，当流量计23读数不发生变化3时，测试结束。8.2.5.2瞬态法应按以下步骤测试。a) 施加初始压力。打开上游阀门2和下游阀门19,使用气体供压装置向上下游气体储存容器输入指定气压。b) 气压平衡。关闭上游阀门2和下游阀门19,观察上游压力计4和下游压力计20,形成试样内部平衡压力。c) 施加瞬时气压。打开上游阀门2,使用气体供压装置向试样上游端施加瞬时压力。d) 数据记录。当上下游压力差每下降0.00689MPa(lPSi)时，按附录A记录上下游压力、上下游压力差和时间。e) 当上下游压力差降至一定值时(一般为初始压力差

9、的1/4),测试结束。8.2.6测试结束测试结束后，依次关闭气体供压装置.、上下游阀门、围压液压泵、轴压液压泵等，直至渗透压力、围压和轴压归零，取出试样。9渗透率计算9.1稳态法气体渗透率根据8.2.5.1稳态法测试步骤，稳态法气体渗透率按公式(2)计算：*.=o,*4式中：匕试样的渗透率，单位为亳达西(mD);1.试样长度，单位为亳米(mm);A试样横截面积，单位为平方亳米(mm)PU上游气体压力，单位为兆帕(MPa);P4-下游气体压力，单位为兆帕(MPa);Qa下游气体流量，单位为立方毫米每秒(mm3s)9.2瞬态法气体渗透率根据8.2.5.2瞬态法测试步骤，瞬态法测试中，随着时间的变化

10、，上下游压力差逐渐减小，根据试验过程中测得不同时间对应的上游压力和下游压力，采用公式(3)通过非线性拟合得到气压衰减因子：P-PlP(3)式中：P；稳定压力，单位为兆帕(MPa);P脉冲压力，单位为兆帕(MPa);V上游气体室体枳，单位为立方亳米(mu?);V4下游气体室体积，单位为立方亳米(mm3)；气压衰减因子，s,;t试验测试时间，单位为秒(s)。根据拟合得到的气压衰减因子，瞬态法气体渗透率按公式(4)计算:1.LX匕匕NICW*-p,DxVuv1式中：D试样直径，单位为亳米(mm)。附录A（规范性）煤层气体渗透率测试原始记录表格一一瞬态法测试信息试样编号采样地点直径Iin长度nn围压M

11、Pa轴压MPa大气压力MPa脉冲压力MPa测试温度K动态黏滞系数mPas上游容器体积unj下游容器体积un,测试过程瞬态法上下游气体压力变化关系曲线Pft+APVp匕/5:施加脉冲压得II亍1通量边界(f时间/s测试结果上游压力、下游压力记录测试时间S上游压力MPa下游压力MPa上下游压力差MPa稳定压力MPa渗透率计算上游气压衰减因子S-I渗透率mD测试人：审核人：批准人：附录B（规范性）煤层气体渗透率测试原始记录表格一一稳态法采样地点：大气压力：测试温度：动态黏滞系数:试样编号直径m长度m围压MPa轴压MPa上游气体压力MPa下游气体压力MPa上游容器体积mm,下游容器体积mm3渗透率InD备注测试人：审核人：批准人: