1.一种页岩气和煤层气的混合气体吸附测试装置,其特征在于:包括高精度计量泵、样品缸、参考缸、高精度秤量装置、色谱仪、温压测量装置和温度控制系统,所述高精度计量泵的上游端通过进气管路与混合气体的气源连接,并通过抽真空管路与抽真空装置连接,所述进气管路上设有进气阀,所述抽真空管路上设有抽真空阀,所述高精度计量泵的下游端连接有出气管路,所述出气管路上设有分别与所述参考缸和所述样品缸连接的第一软管和第二软管,所述参考缸和所述样品缸上游的所述出气管路上设有出气阀,所述参考缸和所述样品缸下游的所述出气管路上设有排气阀,所述排气阀的下游端与所述抽真空装置连接,所述出气阀和所述排气阀之间的所述出气管路上设有与所述色谱仪连接的取样管路,所述取样管路上设有取样阀,所述参考缸和所述样品缸分别放置于两个所述高精度秤量装置上,所述温压测量装置包括能够对所述高精度计量泵内气体的温度和压力进行测量的第一温压测量装置和能够对所述参考缸和所述样品缸内气体的温度和压力进行测量的第二温压测量装置,所述温度控制系统用于控制整个装置的温度。
2.根据权利要求1所述的页岩气和煤层气的混合气体吸附测试装置,其特征在于:所述高精度秤量装置为高精度电子秤。
3.根据权利要求1所述的页岩气和煤层气的混合气体吸附测试装置,其特征在于:所述第一温压测量装置和所述第二温压测量装置均为温压表。
4.根据权利要求1所述的页岩气和煤层气的混合气体吸附测试装置,其特征在于:所述第一软管和所述第二软管均为高压软管。
5.根据权利要求1所述的页岩气和煤层气的混合气体吸附测试装置,其特征在于:所述取样阀为六通阀。
6.根据权利要求1所述的页岩气和煤层气的混合气体吸附测试装置,其特征在于:所述高精度计量泵的精度为0.001毫升。
7.根据权利要求2所述的页岩气和煤层气的混合气体吸附测试装置,其特征在于:所述高精度电子秤的精度不低于0.001克。
8.一种基于权利要求1~7中任意一项所述的页岩气和煤层气的混合气体吸附测试装置的页岩气和煤层气的混合气体吸附测试方法,其特征在于,包括以下步骤:S1:将混合气体注入到所述高精度计量泵中,各组分的摩尔分数通过气相色谱仪测定或者由配置方提供,将混合气体注入到所述参考缸中直至达到一目标压力Pp,待温度和压力稳定以后,通过所述高精度秤量装置测量加气前后所述参考缸的质量变化,混合气体的质量密度为:
通过各组分的分子量及摩尔分数,可以获得其摩尔密度为:式(1)‑(2)中:
Δm:加气前后参考缸的质量变化,Vr:参考缸内体积,
Mi:各组分的分子量,
Zi:各组分的摩尔分数;
S2:将样品装入所述样品缸,所述样品缸的总体积为Vc,装入的样品质量为ms,样品的真密度为ρs,获得所述样品缸的空体积为:S3:将所述高精度计量泵内的压力控制在Pp,将所述参考缸和所述样品缸抽真空后,从所述高精度计量泵中注入一部分混合气体到所述参考缸及所述样品缸,关闭所述出气阀,待吸附达到平衡后,记录所述样品缸内的压力为P1,记录所述参考缸的质量变化为Δm1,记录所述高精度计量泵的体积变化为ΔV1,通过所述取样阀取样,利用所述色谱仪测得各组分摩尔分数为y1i,计算所述参考缸内混合气体的质量密度:其摩尔密度为:
计算在P1下各组分的吸附分量为:n1i=ρMΔV1Zi-ρM1Vvoidy1i (6),其总吸附量为:
n1=Σn1i (7);
S4:从所述高精度计量泵中继续注入一部分混合气体到抽真空后的所述参考缸及所述样品缸内,关闭所述出气阀,待吸附达到平衡后,记录所述样品缸内的压力为PJ,记录所述参考缸的质量变化为ΔmJ,记录所述高精度计量泵的体积变化为ΔVJ,通过所述取样阀取样,利用所述色谱仪测得各组分摩尔分数为yJi,计算所述参考缸内混合气体的质量密度:其摩尔密度为:
计算在PJ下各组分的吸附分量为:nJi=ρMΔVJZi-ρMJVvoidyJi (10),其总吸附量为:
nJ=ΣnJi (11)。
9.根据权利要求8所述的页岩气和煤层气的混合气体吸附测试方法,其特征在于:将计算获得的总吸附量和各组分吸附分量转换为绝对总吸附量 及各组分绝对吸附分量获得各组分吸附态的摩尔分数: