CN109085083A - 甲烷游吸比的获取方法、***及终端设备 - Google Patents

Abstract

本发明适用于非常规天然气技术领域，公开了一种甲烷游吸比的获取方法、***及终端设备，包括：获取甲烷等温吸附实验的实验数据；获取第一时刻的游离态甲烷浓度，第一时刻为甲烷吸附过程中的任一时刻；根据第一时刻的游离态甲烷浓度和实验数据分别得到第一时刻样品中的第一吸附态甲烷质量以及第一甲烷总质量，第一甲烷总质量为第一时刻样品中的吸附态和游离态的甲烷总质量；根据第一吸附态甲烷质量和第一甲烷总质量得到第一时刻的甲烷游吸比。本发明基于实验测定计算甲烷游吸比的各个参数，避免了工程上的不可控因素的扰动和影响，因而甲烷游吸比计算结果更准确，且无需直接计算样品中的游离态甲烷质量，即可获得甲烷游吸比。

Description

甲烷游吸比的获取方法、***及终端设备

技术领域

本发明属于非常规天然气技术领域，尤其涉及一种甲烷游吸比的获取方法、***及终端设备。

背景技术

伴随着经济的快速发展，全球各国对天然气的需求呈现***式的增长。常规天然气产量已无法满足当前的需求，于是非常规天然气作为能源产量的重要补充成为天然气发展趋势。天然气在储集层中的赋存状态主要包括吸附态、游离态和溶解态三种。常规天然气以游离气为主，而诸如页岩气、煤层气等非常规天然气，在储集层中的赋存状态以吸附气和游离气为主，含少量溶解气，总含气量主要取决于游离气量和吸附气量。游吸比为游离气量与吸附气量的比值，它是非常规天然气含气结构的一个重要参数，是影响非常规天然气产气量和采收率的关键因素。

目前，游吸比的获取方法通常是根据工程资料间接获取吸附气量和游离气量，然后根据吸附气量和游离气量计算游吸比。但是，由于工程上不可控因素较多，这种方法容易受工程上的不可控因素的扰动和影响，导致得到的游吸比不准确。

发明内容

有鉴于此，本发明实施例提供了一种甲烷游吸比的获取方法、***及终端设备，以解决现有技术中由于受工程上的不可控因素的扰动和影响，导致得到的游吸比不准确的问题。

本发明实施例的第一方面提供了一种甲烷游吸比的获取方法，包括：

获取甲烷等温吸附实验的实验数据；

获取第一时刻的游离态甲烷浓度，第一时刻为甲烷吸附过程中的任一时刻；

根据第一时刻的游离态甲烷浓度和实验数据分别得到第一时刻样品中的第一吸附态甲烷质量以及第一甲烷总质量，第一甲烷总质量为第一时刻样品中的吸附态和游离态的甲烷总质量；

根据第一吸附态甲烷质量和第一甲烷总质量得到第一时刻的甲烷游吸比。

本发明实施例的第二方面提供了一种甲烷游吸比的获取***，包括：

实验数据获取模块，用于获取甲烷等温吸附实验的实验数据；

第一甲烷浓度获取模块，用于获取第一时刻的游离态甲烷浓度，第一时刻为甲烷吸附过程中的任一时刻；

第一甲烷质量获取模块，用于根据第一时刻的游离态甲烷浓度和实验数据分别得到第一时刻样品中的第一吸附态甲烷质量以及第一甲烷总质量，第一甲烷总质量为第一时刻样品中的吸附态和游离态的甲烷总质量；

第一游吸比获取模块，用于根据第一吸附态甲烷质量和第一甲烷总质量得到第一时刻的甲烷游吸比。

本发明实施例的第三方面提供了一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在存储器中并可在处理器上运行的计算机程序，处理器执行计算机程序时实现如上所述甲烷游吸比的获取方法的步骤。

本发明实施例的第四方面提供了一种计算机可读存储介质，计算机可读存储介质存储有计算机程序，计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如上所述甲烷游吸比的获取方法的步骤。

本发明实施例与现有技术相比存在的有益效果是：本发明实施例根据第一时刻的游离态甲烷浓度和甲烷等温吸附实验的实验数据分别得到第一时刻样品中的第一吸附态甲烷质量以及第一甲烷总质量，其中第一时刻为甲烷吸附过程中的任一时刻，并根据第一吸附态甲烷质量和第一甲烷总质量得到第一时刻的甲烷游吸比，本发明实施例基于实验测定计算甲烷游吸比的各个参数，避免了工程上的不可控因素的扰动和影响，因而甲烷游吸比计算结果更准确，且无需直接计算样品中的游离态甲烷质量，即可获得甲烷游吸比，本发明实施例可以实现甲烷吸附过程中甲烷游吸比的实时计算，从而可以获取样品中甲烷游吸比的变化规律。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明一实施例提供的甲烷游吸比的获取装置的示意图；

图2是本发明一实施例提供的甲烷游吸比的获取方法的实现流程示意图；

图3是本发明另一实施例提供的甲烷游吸比的获取方法的实现流程示意图；

图4是本发明又一实施例提供的甲烷游吸比的获取方法的实现流程示意图；

图5是本发明再一实施例提供的甲烷游吸比的获取方法的实现流程示意图；

图6是本发明一实施例提供的甲烷游吸比的获取***的示意框图；

图7是本发明一实施例提供的终端设备的示意框图。

具体实施方式

以下描述中，为了说明而不是为了限定，提出了诸如特定***结构、技术之类的具体细节，以便透彻理解本申请实施例。然而，本领域的技术人员应当清楚，在没有这些具体细节的其它实施例中也可以实现本申请。在其它情况中，省略对众所周知的***、装置、电路以及方法的详细说明，以免不必要的细节妨碍本申请的描述。

应当理解，当在本说明书和所附权利要求书中使用时，术语“包括”指示所描述特征、整体、步骤、操作、元素和/或组件的存在，但并不排除一个或多个其它特征、整体、步骤、操作、元素、组件和/或其集合的存在或添加。

还应当理解，在此本申请说明书中所使用的术语仅仅是出于描述特定实施例的目的而并不意在限制本申请。如在本申请说明书和所附权利要求书中所使用的那样，除非上下文清楚地指明其它情况，否则单数形式的“一”、“一个”及“该”意在包括复数形式。

还应当进一步理解，在本申请说明书和所附权利要求书中使用的术语“和/或”是指相关联列出的项中的一个或多个的任何组合以及所有可能组合，并且包括这些组合。

如在本说明书和所附权利要求书中所使用的那样，术语“如果”可以依据上下文被解释为“当...时”或“一旦”或“响应于确定”或“响应于检测到”。类似地，短语“如果确定”或“如果检测到[所描述条件或事件]”可以依据上下文被解释为意指“一旦确定”或“响应于确定”或“一旦检测到[所描述条件或事件]”或“响应于检测到[所描述条件或事件]”。

为了说明本发明所述的技术方案，下面通过具体实施例来进行说明。

图1是本发明一实施例提供的甲烷游吸比的获取装置的示意图，如图1所示，该装置可以包括：控温测压设备1、激光发射器2、气体罐3、气体流速控制设备4、样品室5、激光探测及信号转换设备6、终端设备7。

首先，对样品室5和样品进行标定和测量，包括标定样品室体积、样品室长度(即激光穿过的样品室的长度)、样品质量、样品密度和氦气测量样品孔隙度。样品质量与样品密度的比值为样品体积，样品体积与氦气测量样品孔隙度的乘积为样品孔隙体积。其中，样品是页岩样品或者煤岩样品，可以是规则或不规则的块状样品，也可以是一定粒度的岩屑或粉末。样品室5可以是恒温样品室。氦气测量样品孔隙度即氦气法孔隙度，具体可参见行业标准页岩氦气法孔隙度和脉冲衰减法渗透率的测定GB/T 34533-2017。

具体地，将样品放入样品室5，对样品室5用高纯度氮气冲洗后抽真空。开启控温测压设备1，设置好实验温度并对甲烷吸附过程中的气体压力进行实时测量，并可记录压力随时间的变化。调试激光发射器2，检查激光发射器2是否运行良好，待调试完后将激光发射器2设置为开启状态。在气体流速控制设备4处设置好甲烷进入样品室5的流速，并且经过此处的气体流量可以通过气体流速控制设备4进行实时显示。开启装有高纯度甲烷的气体罐3，甲烷气体进入样品室5。激光经过样品室5中的气体吸收后由激光探测及信号转换设备6接收并传输给终端设备7。终端设备7可以根据接收的数据实时获取游离态甲烷浓度。

图2是本发明一实施例提供的甲烷游吸比的获取方法的实现流程示意图，为了便于说明，仅示出了与本发明实施例相关的部分。本发明实施例的执行主体可以是终端设备。如图2所示，该方法可以包括以下步骤：

步骤S201：获取甲烷等温吸附实验的实验数据。

本发明实施例是通过甲烷等温吸附实验来获取样品中的甲烷游吸比。实验数据可以包括样品室体积、样品体积、样品质量、样品孔隙体积、样品室中第一时刻的甲烷质量、样品室中第二时刻的甲烷质量、实验温度、光程长度和第一时刻的实验压力等数据中的一种或多种。其中，第一时刻为甲烷吸附过程中的任一时刻；第二时刻为甲烷吸附饱和的时刻；样品室中第一时刻的甲烷质量为从开启气体罐3的时刻到第一时刻的时间内，流入样品室5的甲烷质量，即流速乘以该时间；样品室中第二时刻的甲烷质量为从开启气体罐3的时刻到第二时刻的时间内，流入样品室5的甲烷质量，即流速乘以该时间；实验温度为样品室中设置的实验温度；光程长度可根据样品室长度得到；第一时刻的实验压力可以通过恒温测压设备2测量得到。

步骤S202：获取第一时刻的游离态甲烷浓度，第一时刻为甲烷吸附过程中的任一时刻。

本发明实施例是计算在甲烷吸附过程中的甲烷游吸比，首先获取第一时刻的游离态甲烷浓度，第一时刻为甲烷吸附过程中的任一时刻。

步骤S203：根据第一时刻的游离态甲烷浓度和实验数据分别得到第一时刻样品中的第一吸附态甲烷质量以及第一甲烷总质量，第一甲烷总质量为第一时刻样品中的吸附态和游离态的甲烷总质量。

在本发明实施例中，随着甲烷等温吸附实验的进行，通过气体罐3流入的一部分游离态甲烷会吸附在样品上转换为吸附态甲烷。为了计算第一时刻的甲烷游吸比，首先根据第一时刻的游离态甲烷浓度和实验数据计算得到第一时刻样品中的吸附态甲烷质量(即第一吸附态甲烷质量)和第一时刻样品中的吸附态和游离态的甲烷总质量(即第一甲烷总质量)。

步骤S204：根据第一吸附态甲烷质量和第一甲烷总质量得到第一时刻的甲烷游吸比。

作为本发明又一实施例，根据第一吸附态甲烷质量和第一甲烷总质量得到第一时刻的甲烷游吸比的公式为：

其中，R_free/ad为第一时刻的甲烷游吸比，m_ad+free为第一甲烷总质量，m_ad为第一吸附态甲烷质量。

式(1)中，m_ad+free和m_ad的单位均为mg。

从上述描述可知，本发明实施例根据第一时刻的游离态甲烷浓度和甲烷等温吸附实验的实验数据分别得到第一时刻样品中的第一吸附态甲烷质量以及第一甲烷总质量，其中第一时刻为甲烷吸附过程中的任一时刻，并根据第一吸附态甲烷质量和第一甲烷总质量得到第一时刻的甲烷游吸比，本发明实施例基于实验测定计算甲烷游吸比的各个参数，避免了工程上的不可控因素的扰动和影响，因而甲烷游吸比计算结果更准确，且无需直接计算样品中的游离态甲烷质量，即可获得甲烷游吸比，本发明实施例可以实现甲烷吸附过程中甲烷游吸比的实时计算，从而可以获取样品中甲烷游吸比的变化规律，将不同时刻得到的甲烷游吸比绘制成时间-甲烷游吸比的关系图，即可分析甲烷吸附过程中甲烷游吸比的变化规律。

图3是本发明另一实施例提供的甲烷游吸比的获取方法的实现流程示意图。在上述实施例的基础上，实验数据包括样品室体积、样品体积、样品孔隙体积和样品室中第一时刻的甲烷质量；如图3所示，步骤S203可以包括以下步骤：

步骤S301：根据样品室体积、样品体积和样品孔隙体积得到游离态的甲烷体积。

在本发明实施例中，根据样品室体积、样品体积和样品孔隙体积得到游离态的甲烷体积的计算公式为：

V_free＝V₀-V₁+V₂ (2)

式(2)中，V_free为游离态的甲烷体积，单位为mL；V₀为样品室体积，单位为mL；V₁为样品体积，单位为mL；V₂为样品孔隙体积，单位为mL。

步骤S302：根据第一时刻的游离态甲烷浓度、游离态的甲烷体积和第一时刻的甲烷质量得到第一吸附态甲烷质量。

在本发明实施例中，根据第一时刻的游离态甲烷浓度、游离态的甲烷体积和第一时刻的甲烷质量得到第一吸附态甲烷质量的计算公式为：

m_ad＝m_g-w₁×V_free (3)

式(3)中，m_g为第一时刻的甲烷质量，单位为mg；w₁为第一时刻的游离态甲烷浓度，单位为mg/mL。

步骤S303：根据第一时刻的游离态甲烷浓度、第一时刻的甲烷质量、样品室体积和样品体积得到第一甲烷总质量。

在本发明实施例中，根据第一时刻的游离态甲烷浓度、第一时刻的甲烷质量、样品室体积和样品体积得到第一甲烷总质量的计算公式为：

m_ad+free＝m_g-w₁×(V₀-V₁) (4)

图4是本发明又一实施例提供的甲烷游吸比的获取方法的实现流程示意图，在上述实施例的基础上，实验数据包括样品室体积、样品体积、样品质量和样品室中第二时刻的甲烷质量，第二时刻为甲烷吸附饱和的时刻；如图4所示，甲烷游吸比的获取方法还可以包括以下步骤：

步骤S401：获取第二时刻的游离态甲烷浓度。

在甲烷等温吸附实验中，随着时间的推移，吸附在样品中的甲烷逐渐饱和，将甲烷吸附饱和的时刻作为第二时刻。

在本发明实施例中，实验数据还可以包括实验温度、光程长度和第二时刻的实验压力。

获取第二时刻的游离态甲烷浓度具体为：获取第二时刻的甲烷的吸光度曲线，并对第二时刻的甲烷的吸光度曲线在频域上进行积分得到第二积分面积；根据实验温度得到气体分子跃迁的吸收强度；根据第二积分面积、气体分子跃迁的吸收强度、光程长度和第二时刻的实验压力得到第二时刻的游离态甲烷浓度。具体过程可参考图5所示实施例的描述。

步骤S402：获取第二时刻的过剩吸附量，并根据过剩吸附量得到第二时刻的绝对吸附量。

在甲烷等温吸附实验中，可直接获取第二时刻的过剩吸附量。

Langmuir吸附模型被广泛用于刻画页岩中甲烷的吸附行为，根据Langmuir方程和Gibbs方程可以得到第二时刻的过剩吸附量的计算公式为：

式(5)中，n_excess为第二时刻的过剩吸附量，单位为mmol/g；n₀为实验温度下的甲烷最大吸附量，单位为mmol/g；P_L为兰式压力，单位为MPa；P₂为第二时刻的实验压力，单位为MPa；ρ_g为第二时刻的游离态甲烷密度，单位为g/mL；ρ_ad为第二时刻的吸附态甲烷密度，单位为g/mL。

其中，n₀和P_L为Langmuir方程中的两个参数，获取方法为：甲烷等温吸附实验得到一系列压力和对应的吸附量的值，再将Langmuir方程变换为线性方程，通过拟合方程得到以上两个参数。具体操作可参考标准煤的高压等温吸附试验方法GB/T 19560-2008。第二时刻的游离态甲烷密度为第二时刻的游离态甲烷浓度除以1000得到。第二时刻的实验压力通过控温测压设备1测量得到。第二时刻的吸附态甲烷密度通过最小二乘法拟合式(5)得到。

第二时刻的绝对吸附量的计算公式为：

式(6)中，n_abs为第二时刻的绝对吸附量，单位为mmol/g。

步骤S403：根据绝对吸附量和样品质量得到第二时刻样品中的第二吸附态甲烷质量。

在本发明实施例中，根据绝对吸附量和样品质量得到第二时刻样品中的第二吸附态甲烷质量的计算公式为：

式(7)中，m′_ad为第二吸附态甲烷质量，单位为mg；为甲烷的摩尔质量，单位为g/mol；m₁为样品质量，单位为g。

步骤S404：根据第二时刻的游离态甲烷浓度、第二时刻的甲烷质量、样品室体积和样品体积得到第二甲烷总质量，第二甲烷总质量为第二时刻样品中的吸附态和游离态的甲烷总质量。

在本发明实施例中，根据第二时刻的游离态甲烷浓度、第二时刻的甲烷质量、样品室体积和样品体积得到第二甲烷总质量的计算公式为：

m′_ad+free＝m′_g-w₂×(V₀-V₁) (8)

式(8)中，m′_ad+free为第二甲烷总质量，单位为mg；m′_g为第二时刻的甲烷质量，单位为mg；w₂为第二时刻的游离态甲烷浓度，单位为mg/mL。

步骤S405：根据第二吸附态甲烷质量和第二甲烷总质量得到第二时刻的甲烷游吸比。

在本发明实施例中，根据第二吸附态甲烷质量和第二甲烷总质量得到第二时刻的甲烷游吸比的计算公式为：

式(9)中，R′_free/ad为第二时刻的甲烷游吸比。

从上述描述可知，本发明实施例校正了高压段平衡状态下由吸附体积引起的实验误差，提高了第二时刻的甲烷游吸比计算的准确度。

图5是本发明再一实施例提供的甲烷游吸比的获取方法的实现流程示意图，在上述实施例的基础上，实验数据包括实验温度、光程长度和第一时刻的实验压力；如图5所示，步骤S202可以包括以下步骤：

步骤S501：获取第一时刻的甲烷的吸光度曲线，并对第一时刻的甲烷的吸光度曲线在频域上进行积分得到第一积分面积。

在本发明实施例中，基于可调谐激光吸收光谱(Tunable diode laserabsorption spectroscopy，TDLAS)技术获取游离态甲烷浓度。可调谐激光吸收光谱技术获取甲烷浓度的首要任务是选择谱线强度大又且受其他气体谱线强度干扰微弱的气体吸收谱线。考虑到经济因素，成本低廉、携带方便的半导体激光发射器的波长均在近红外区，由HITRAN数据库资料在近红外的甲烷吸收光谱可知，在波长为1.653um附近有三条较强的吸收谱线，三条线合并后的总强度S为1.26×10-20cm-1/(mol*cm^-2)；有研究表明在温度为296K的条件下，甲烷吸收最强的区域为1600～1700nm，而此时干扰气体H₂O和CO₂十分微弱，且在1653.72nm，本申请选择1653.72nm波长段的光谱获取游离态甲烷密度。

步骤S502：根据实验温度得到气体分子跃迁的吸收强度。

在实验温度确定的情况下，气体分子跃迁的吸收强度是确定的。

步骤S503：根据第一积分面积、气体分子跃迁的吸收强度、光程长度和第一时刻的实验压力得到第一时刻的游离态甲烷浓度。

可调谐激光吸收光谱技术的基本原理为朗伯-比尔(Beer-Lambert)定律，即：

式(10)中，I₀(v)为频率为v通过某一介质的激光的初始光强；I(v)为频率为v通过某一介质的激光的经吸收后的光强；k(v)为气体在频率为v时的单位长度吸收系数，其计算公式为式(11)；L为光程长度。在本发明实施例中，介质和气体均为甲烷气体。

k(v)＝P₁×w₁×S(T)×Φ_i(v) (11)

式(11)中，P₁为第一时刻的实验压力；S(T)为实验温度T条件下的气体分子跃迁的吸收强度；Φ_i(v)为线型函数。

实际应用中，常将S(T)的单位cm/mol转化为cm^-2·atm^-1，如式(12)所示。

式(12)中，P为气体压力，V为气体体积，N为气体摩尔数，T为实验温度，各个中括号内为各个参数的单位。

虽然线型函数计算较复杂，但它在整个频域的积分恒为1，如式(13)所示。

∫Φ_i(v)di＝1 (13)

由式(10)～(13)可得第一积分面积A₁为：

因此，第一时刻的游离态甲烷浓度w₁的计算公式为：

本发明实施例提供的甲烷游吸比的获取方法，不受样品含气结构特征的影响，只要样品中的气体存在游离态气体和吸附态气体，就可以进行游吸比的计算；本发明实施例提供的甲烷游吸比的获取方法较直接测试含气结构具有简单、经济且准确的特点。

图6是本发明一实施例提供的甲烷游吸比的获取***的示意框图，为了便于说明，仅示出与本发明实施例相关的部分。

在本发明实施例中，甲烷游吸比的获取***60包括：

实验数据获取模块61，用于获取甲烷等温吸附实验的实验数据；

第一甲烷浓度获取模块62，用于获取第一时刻的游离态甲烷浓度，第一时刻为甲烷吸附过程中的任一时刻；

第一甲烷质量获取模块63，用于根据第一时刻的游离态甲烷浓度和实验数据分别得到第一时刻样品中的第一吸附态甲烷质量以及第一甲烷总质量，第一甲烷总质量为第一时刻样品中的吸附态和游离态的甲烷总质量；

第一游吸比获取模块64，用于根据第一吸附态甲烷质量和第一甲烷总质量得到第一时刻的甲烷游吸比。

可选地，实验数据包括样品室体积、样品体积、样品孔隙体积和样品室中第一时刻的甲烷质量；

第一甲烷质量获取模块63包括：

甲烷体积获取单元，用于根据样品室体积、样品体积和样品孔隙体积得到游离态的甲烷体积；

第一计算单元，用于根据第一时刻的游离态甲烷浓度、游离态的甲烷体积和第一时刻的甲烷质量得到第一吸附态甲烷质量；

第二计算单元，用于根据第一时刻的游离态甲烷浓度、第一时刻的甲烷质量、样品室体积和样品体积得到第一甲烷总质量。

可选地，实验数据包括样品室体积、样品体积、样品质量和样品室中第二时刻的甲烷质量，第二时刻为甲烷吸附饱和的时刻；

甲烷游吸比的获取***60还包括：

第二甲烷浓度获取模块，用于获取第二时刻的游离态甲烷浓度；

吸附量校正模块，用于获取第二时刻的过剩吸附量，并根据过剩吸附量得到第二时刻的绝对吸附量；

第二甲烷质量获取模块，用于根据绝对吸附量和样品质量得到第二时刻样品中的第二吸附态甲烷质量；

第三甲烷质量获取模块，用于根据第二时刻的游离态甲烷浓度、第二时刻的甲烷质量、样品室体积和样品体积得到第二甲烷总质量，第二甲烷总质量为第二时刻样品中的吸附态和游离态的甲烷总质量；

第二游吸比获取模块，用于根据第二吸附态甲烷质量和第二甲烷总质量得到第二时刻的甲烷游吸比。

可选地，实验数据包括实验温度、光程长度和第一时刻的实验压力；

第一甲烷浓度获取模块62包括：

积分单元，用于获取第一时刻的甲烷的吸光度曲线，并对第一时刻的甲烷的吸光度曲线在频域上进行积分得到第一积分面积；

吸收强度获取单元，用于根据实验温度得到气体分子跃迁的吸收强度；

甲烷浓度获取单元，用于根据第一积分面积、气体分子跃迁的吸收强度、光程长度和第一时刻的实验压力得到第一时刻的游离态甲烷浓度。

可选地，在第一游吸比获取模块64中，根据第一吸附态甲烷质量和第一甲烷总质量得到第一时刻的甲烷游吸比的公式为：

其中，R_free/ad为第一时刻的甲烷游吸比，m_ad+free为第一甲烷总质量，m_ad为第一吸附态甲烷质量。

所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为了描述的方便和简洁，仅以上述各功能单元、模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能单元、模块完成，即将所述甲烷游吸比的获取***的内部结构划分成不同的功能单元或模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。实施例中的各功能单元、模块可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中，上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。另外，各功能单元、模块的具体名称也只是为了便于相互区分，并不用于限制本申请的保护范围。上述装置中单元、模块的具体工作过程，可以参考前述方法实施例中的对应过程，在此不再赘述。

图7是本发明一实施例提供的终端设备的示意框图。如图7所示，该实施例的终端设备7包括：一个或多个处理器70、存储器71以及存储在所述存储器71中并可在所述处理器70上运行的计算机程序72。所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述各个甲烷游吸比的获取方法实施例中的步骤，例如图2所示的步骤S201至S204。或者，所述处理器70执行所述计算机程序72时实现上述游吸比的获取***实施例中各模块/单元的功能，例如图6所示模块61至64的功能。

示例性地，所述计算机程序72可以被分割成一个或多个模块/单元，所述一个或者多个模块/单元被存储在所述存储器71中，并由所述处理器70执行，以完成本申请。所述一个或多个模块/单元可以是能够完成特定功能的一系列计算机程序指令段，该指令段用于描述所述计算机程序72在所述终端设备7中的执行过程。例如，所述计算机程序72可以被分割成实验数据获取模块、第一甲烷浓度获取模块、第一甲烷质量获取模块和第一游吸比获取模块。

实验数据获取模块，用于获取甲烷等温吸附实验的实验数据；

第一甲烷浓度获取模块，用于获取第一时刻的游离态甲烷浓度，第一时刻为甲烷吸附过程中的任一时刻；

第一甲烷质量获取模块，用于根据第一时刻的游离态甲烷浓度和实验数据分别得到第一时刻样品中的第一吸附态甲烷质量以及第一甲烷总质量，第一甲烷总质量为第一时刻样品中的吸附态和游离态的甲烷总质量；

第一游吸比获取模块，用于根据第一吸附态甲烷质量和第一甲烷总质量得到第一时刻的甲烷游吸比。

其它模块或者单元可参照图6所示的实施例中的描述，在此不再赘述。

所述终端设备可以是桌上型计算机、笔记本、掌上电脑及云端服务器等计算设备。所述终端设备7包括但不仅限于处理器70、存储器71。本领域技术人员可以理解，图7仅仅是终端设备的一个示例，并不构成对终端设备7的限定，可以包括比图示更多或更少的部件，或者组合某些部件，或者不同的部件，例如所述终端设备7还可以包括输入设备、输出设备、网络接入设备、总线等。

所述处理器70可以是中央处理单元(Central Processing Unit，CPU)，还可以是其他通用处理器、数字信号处理器(Digital Signal Processor，DSP)、专用集成电路(Application Specific Integrated Circuit，ASIC)、现场可编程门阵列(Field-Programmable Gate Array，FPGA)或者其他可编程逻辑器件、分立门或者晶体管逻辑器件、分立硬件组件等。通用处理器可以是微处理器或者该处理器也可以是任何常规的处理器等。

所述存储器71可以是所述终端设备的内部存储单元，例如终端设备的硬盘或内存。所述存储器71也可以是所述终端设备的外部存储设备，例如所述终端设备上配备的插接式硬盘，智能存储卡(Smart Media Card,SMC)，安全数字(Secure Digital,SD)卡，闪存卡(Flash Card)等。进一步地，所述存储器71还可以既包括终端设备的内部存储单元也包括外部存储设备。所述存储器71用于存储所述计算机程序72以及所述终端设备所需的其他程序和数据。所述存储器71还可以用于暂时地存储已经输出或者将要输出的数据。

在上述实施例中，对各个实施例的描述都各有侧重，某个实施例中没有详述或记载的部分，可以参见其它实施例的相关描述。

本领域普通技术人员可以意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、或者计算机软件和电子硬件的结合来实现。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本申请的范围。

在本申请所提供的实施例中，应该理解到，所揭露的甲烷游吸比的获取***和方法，可以通过其它的方式实现。例如，以上所描述的甲烷游吸比的获取***实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块或单元的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个单元或组件可以结合或者可以集成到另一个***，或一些特征可以忽略，或不执行。另一点，所显示或讨论的相互之间的耦合或直接耦合或通讯连接可以是通过一些接口，装置或单元的间接耦合或通讯连接，可以是电性，机械或其它的形式。

所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部单元来实现本实施例方案的目的。

另外，在本申请各个实施例中的各功能单元可以集成在一个处理单元中，也可以是各个单元单独物理存在，也可以两个或两个以上单元集成在一个单元中。上述集成的单元既可以采用硬件的形式实现，也可以采用软件功能单元的形式实现。

所述集成的模块/单元如果以软件功能单元的形式实现并作为独立的产品销售或使用时，可以存储在一个计算机可读取存储介质中。基于这样的理解，本申请实现上述实施例方法中的全部或部分流程，也可以通过计算机程序来指令相关的硬件来完成，所述的计算机程序可存储于一计算机可读存储介质中，该计算机程序在被处理器执行时，可实现上述各个方法实施例的步骤。其中，所述计算机程序包括计算机程序代码，所述计算机程序代码可以为源代码形式、对象代码形式、可执行文件或某些中间形式等。所述计算机可读介质可以包括：能够携带所述计算机程序代码的任何实体或装置、记录介质、U盘、移动硬盘、磁碟、光盘、计算机存储器、只读存储器(ROM，Read-Only Memory)、随机存取存储器(RAM，Random Access Memory)、电载波信号、电信信号以及软件分发介质等。需要说明的是，所述计算机可读介质包含的内容可以根据司法管辖区内立法和专利实践的要求进行适当的增减，例如在某些司法管辖区，根据立法和专利实践，计算机可读介质不包括是电载波信号和电信信号。

以上所述实施例仅用以说明本申请的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本申请进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本申请各实施例技术方案的精神和范围，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种甲烷游吸比的获取方法，其特征在于，包括：

获取甲烷等温吸附实验的实验数据；

获取第一时刻的游离态甲烷浓度，所述第一时刻为甲烷吸附过程中的任一时刻；

根据所述第一时刻的游离态甲烷浓度和所述实验数据分别得到第一时刻样品中的第一吸附态甲烷质量以及第一甲烷总质量，所述第一甲烷总质量为第一时刻样品中的吸附态和游离态的甲烷总质量；

根据所述第一吸附态甲烷质量和所述第一甲烷总质量得到第一时刻的甲烷游吸比。

2.如权利要求1所述的甲烷游吸比的获取方法，其特征在于，所述实验数据包括样品室体积、样品体积、样品孔隙体积和样品室中第一时刻的甲烷质量；

所述根据所述第一时刻的游离态甲烷浓度和所述实验数据分别得到第一时刻样品中的第一吸附态甲烷质量以及第一甲烷总质量，包括：

根据所述样品室体积、所述样品体积和所述样品孔隙体积得到游离态的甲烷体积；

根据所述第一时刻的游离态甲烷浓度、所述游离态的甲烷体积和所述第一时刻的甲烷质量得到所述第一吸附态甲烷质量；

根据所述第一时刻的游离态甲烷浓度、所述第一时刻的甲烷质量、所述样品室体积和所述样品体积得到所述第一甲烷总质量。

3.如权利要求1所述的甲烷游吸比的获取方法，其特征在于，所述实验数据包括样品室体积、样品体积、样品质量和样品室中第二时刻的甲烷质量，所述第二时刻为甲烷吸附饱和的时刻；

所述方法还包括：

获取第二时刻的游离态甲烷浓度；

获取第二时刻的过剩吸附量，并根据所述过剩吸附量得到第二时刻的绝对吸附量；

根据所述绝对吸附量和所述样品质量得到第二时刻样品中的第二吸附态甲烷质量；

根据所述第二时刻的游离态甲烷浓度、所述第二时刻的甲烷质量、所述样品室体积和所述样品体积得到第二甲烷总质量，所述第二甲烷总质量为第二时刻样品中的吸附态和游离态的甲烷总质量；

根据所述第二吸附态甲烷质量和所述第二甲烷总质量得到第二时刻的甲烷游吸比。

4.如权利要求1所述的甲烷游吸比的获取方法，其特征在于，所述实验数据包括实验温度、光程长度和第一时刻的实验压力；

所述获取第一时刻的游离态甲烷浓度，包括：

获取第一时刻的甲烷的吸光度曲线，并对所述第一时刻的甲烷的吸光度曲线在频域上进行积分得到第一积分面积；

根据所述实验温度得到气体分子跃迁的吸收强度；

根据所述第一积分面积、所述气体分子跃迁的吸收强度、所述光程长度和所述第一时刻的实验压力得到所述第一时刻的游离态甲烷浓度。

5.如权利要求1所述的甲烷游吸比的获取方法，其特征在于，所述根据所述第一吸附态甲烷质量和所述第一甲烷总质量得到第一时刻的甲烷游吸比的公式为：

其中，R_free/ad为所述第一时刻的甲烷游吸比，m_ad+free为所述第一甲烷总质量，m_ad为所述第一吸附态甲烷质量。

6.一种甲烷游吸比的获取***，其特征在于，包括：

实验数据获取模块，用于获取甲烷等温吸附实验的实验数据；

第一甲烷浓度获取模块，用于获取第一时刻的游离态甲烷浓度，所述第一时刻为甲烷吸附过程中的任一时刻；

第一甲烷质量获取模块，用于根据所述第一时刻的游离态甲烷浓度和所述实验数据分别得到第一时刻样品中的第一吸附态甲烷质量以及第一甲烷总质量，所述第一甲烷总质量为第一时刻样品中的吸附态和游离态的甲烷总质量；

第一游吸比获取模块，用于根据所述第一吸附态甲烷质量和所述第一甲烷总质量得到第一时刻的甲烷游吸比。

7.如权利要求6所述的甲烷游吸比的获取***，其特征在于，所述实验数据包括样品室体积、样品体积、样品孔隙体积和样品室中第一时刻的甲烷质量；

所述第一甲烷质量获取模块包括：

甲烷体积获取单元，用于根据所述样品室体积、所述样品体积和所述样品孔隙体积得到游离态的甲烷体积；

第一计算单元，用于根据所述第一时刻的游离态甲烷浓度、所述游离态的甲烷体积和所述第一时刻的甲烷质量得到所述第一吸附态甲烷质量；

第二计算单元，用于根据所述第一时刻的游离态甲烷浓度、所述第一时刻的甲烷质量、所述样品室体积和所述样品体积得到所述第一甲烷总质量。

8.如权利要求6所述的甲烷游吸比的获取***，其特征在于，所述实验数据包括样品室体积、样品体积、样品质量和样品室中第二时刻的甲烷质量，所述第二时刻为甲烷吸附饱和的时刻；

所述***还包括：

第二甲烷浓度获取模块，用于获取第二时刻的游离态甲烷浓度；

吸附量校正模块，用于获取第二时刻的过剩吸附量，并根据所述过剩吸附量得到第二时刻的绝对吸附量；

第二甲烷质量获取模块，用于根据所述绝对吸附量和所述样品质量得到第二时刻样品中的第二吸附态甲烷质量；

第三甲烷质量获取模块，用于根据所述第二时刻的游离态甲烷浓度、所述第二时刻的甲烷质量、所述样品室体积和所述样品体积得到第二甲烷总质量，所述第二甲烷总质量为第二时刻样品中的吸附态和游离态的甲烷总质量；

第二游吸比获取模块，用于根据所述第二吸附态甲烷质量和所述第二甲烷总质量得到第二时刻的甲烷游吸比。

9.一种终端设备，包括存储器、处理器以及存储在所述存储器中并可在所述处理器上运行的计算机程序，其特征在于，所述处理器执行所述计算机程序时实现如权利要求1至5任一项所述甲烷游吸比的获取方法的步骤。

10.一种计算机可读存储介质，其特征在于，所述计算机可读存储介质存储有计算机程序，所述计算机程序被一个或多个处理器执行时实现如权利要求1至5任一项所述甲烷游吸比的获取方法的步骤。