气液回收与采样装置的制作方法

本实用新型涉及一种室内水溶气模拟实验气液回收与采样装置，用于非常规天然气储气构造盆地地层水溶解气(简称水溶气)运移能力及水溶气对储层气体碳同位素分馏机理模拟装置中，属于低渗透自生自储非常规天然气(如煤层气/页岩气)构造盆地固、液和气体三相混合介质中水溶气运移规律及同位素分馏技术领域。

背景技术：

目前水溶气对非常规天然气成藏的贡献开始逐渐受到重视，地层水中溶解的烃类气体简称水溶气，水溶气实际上也是非常规天然气(包括煤层气/页岩气)赋存状态的重要形式之一。非常规天然气生成和运移成藏过程中始终与地层水伴生，地层水可能会对非常规天然气组分、碳同位素产生分馏作用，这可能也是非常规天然气(如煤层气)碳同位素变轻的一个原因。但水溶气如何影响储层盆地含气性的分布？流动的地层水溶解和搬运储层气体后，储层气体碳同位素分馏的机理如何？这些问题都有待进一步研究。为此目前的室内物理模拟装置中在模拟非常规天然气(煤层气/页岩气)储气构造盆地剖面几何特征和地下水流动特点，研究地下水流动过程溶解气体的能力及对气体稳定同位素分馏的影响时，需要提供一种气液回收与采样装置。

技术实现要素：

本实用新型的目的是提供一种室内水溶气模拟实验气液回收与采样装置，能够在气体溶解能力模拟实验和三相介质的渗流模拟实验中对水溶气采样进行气液分离和采样。

为实现本实用新型之目的，采用以下技术方案予以实现：

一种室内水溶气模拟实验气液回收与采样装置，包括气液回收装置和采样装置，其中：

气液回收装置包括第一气液分离器、气体回收容器、液体回收容器，第一气液分离器与气体回收容器和液体回收容器通过管路连接；

采样装置包括第二气液分离器、气体压力平衡瓶，第二气液分离器与气体压力平衡瓶通过管路连接；

气液回收装置和采样装置都包括排泄管，所述排泄管与连接器的出端口相连。

所述的气液回收与采样装置，优选的：

第一气液分离器为一个带竖向中隔板的容器，中隔板从上向下把该容器竖向一分为二，分为气液分离室和溢流室，中隔板除了其底边不与容器底部内壁连接外，中隔板的上边、两侧边均分别与容器顶部内壁、侧部内壁密闭连接，容器底部不封闭。

所述的气液回收与采样装置，优选的：溢流室顶部开孔，与液体回收容器通过软管连接；气液分离室顶部开有2孔，一孔通过气体回收管路与气体回收容器连通，气体回收管路上安装有阀门，另一孔通过第一排泄管与连接器出端口连接，然后经连接器通过连接管路与水溶气输出装置连接。

所述的气液回收与采样装置，优选的：第一排泄管上设置有液体回收阀门，第一排泄管管端插于气液分离室中距气液分离室底部不大于1/2的容器的高度，且距气液分离室底部的距离不小于2～3倍的中隔板底部距离气液分离室底部的距离。

所述的气液回收与采样装置，优选的：

第二气液分离器是密闭透明容器，其顶部开有三个开孔，三个开孔中一个孔安装有气体收集管；另一个孔安装有第二排泄管；第三孔安装有温度计，第二气液分离器侧面下部开有一个开孔；

气体压力平衡瓶是侧面开有两个孔的透明敞口容器，一孔位于气体压力平衡瓶的侧面上部，为溢流孔；另一孔位于气体压力平衡瓶的侧面下部，气体压力平衡瓶还包括供水管，供水管一端从气体压力平衡瓶的开口插入，另一端用于连接储水箱；

第二气液分离器侧面下部的开孔与气体压力平衡瓶的侧面下部的开孔通过连接管连接。

所述的气液回收与采样装置，优选的：

气体收集管上安装有气体收集阀门，气体收集管插入第二气液分离器的一端与第二气液分离器的顶部齐平，气体收集管的另一端用于连接收集容器。

所述的气液分离装置，优选的：

第二排泄管一端深插于第二气液分离器中液面之下距第二气液分离底部不大于1/3的第二气液分离器高度处，第二排泄管另一端与连接器的出端口相连，第二排泄管上安装有采样阀门。

所述的气液分离装置，优选的：

第二气液分离器器身侧面设置有刻度。

所述的气液分离装置，优选的：

第二气液分离器的侧面下部开孔向外延伸有第一连接端。

所述的气液分离装置，优选的：

第二气液分离器顶部的所有开孔壁与插管或温度计外壁之间密封接触。

所述的气液分离装置，优选的：

供水管上设置有供水阀门。

所述的气液分离装置，优选的：

溢流孔向外延伸有溢流嘴，溢流孔开孔下沿高度与气液分离瓶顶部齐平。

所述的气液分离装置，优选的：

气体压力平衡瓶侧面下部的开孔高度与第二气液分离器侧面下部的开孔高度相同。

所述的气液分离装置，优选的：

气体压力平衡瓶侧面下部的开孔向外设置有第二连接端，该第二连接端与第二气液分离器的第一连接端通过橡胶管连通。

附图说明

图1为气液回收与采样装置示意图；

图2为采样装置的第二气液分离器示意图。

图中，1为储水箱；2为阀门；3(1)为第一排泄管；3(2)第二排泄管；4为第二气液分离器；5为气体压力平衡瓶；6为溢流孔；7为气体收集管；8为阀门；9为橡胶管；10为阀门；11为连接器；11(e)为出端口；12为温度传感器；13为第一气液分离器；13(1)为气液分离室；13(2)为溢流室；13(3)为中隔板；14为气体回收容器；15为液体回收容器；16(1)和16(2)为阀门，17为刻度。

具体实施方式

如图1所示，本实用新型气液回收与采样装置包括气液回收装置和采样装置。

其中，气液回收装置包括第一气液分离器13(包括气液分离室13(1)、溢流室13(2)、中隔板13(3))、气体回收容器14、液体回收容器15、液体回收阀门16(1)、第一排泄管3(1)。第一气液分离器13为一个带竖向中隔板13(3)的容器，中隔板13(3)从上向下把容器竖向一分为二，分为气液分离室13(1)和溢流室13(2)，中隔板13(3)除了其底边不与容器底部内壁连接外，中隔板13(3)的上边、两侧边均分别与容器顶部内壁，侧部内壁密闭连接，因此中隔板13(3)不封闭容器底部可使中隔板两边连通。溢流室13(2)顶部开1孔，与液体回收容器15通过软管连接。气液分离室13(1)顶部开2孔，一孔通过气体回收管路与气体回收容器14连通，气体回收管路上安装有阀门8，另一孔通过第一排泄管3(1)与连接器11出端口11(e)连接，然后经连接器11通过连接管路与气液输出装置连接，第一排泄管3(1)上设置有液体回收阀门16(1)，第一排泄管3(1)管端插于气液分离室13(1)中距离气液分离室底部不大于1/2容器的高度，且距气液分离室底部不小于2～3倍的中隔板13(3)底沿距离气液分离室底部的距离。

工作时，第一气液分离器13中预先装满水，或装水高度至少淹没第一排泄管3(1)管端。打开液体回收阀门16(1)，水溶气输出装置(气液输出装置)提供的含气液体由第一排泄管3(1)到达第一气液分离器13，在第一气液分离器13中实现气液分离，气体通过阀门8排出，由回收容器14收集，液体流经溢流室13(2)，由液体回收容器15收集。

采样装置包括阀门2、第二排泄管3(2)、第二气液分离器4、气体压力平衡瓶5(该气体压力平衡瓶5上部侧壁上设置有液体溢流孔6)、气体收集管7、橡胶管9、阀门10和温度计12。如图2所示，第二气液分离器4为靠近底部的侧面和顶面开孔的密闭透明容器，且侧面标画刻度17。顶部开孔中的一个孔安装气体收集管7，气体收集管7上安装有气体收集阀门10，气体收集管7管端与容器顶部齐平；另一个孔插第二排泄管3(2)，第二排泄管3(2)管端深插于气液分离瓶4中液面之下距第二气液分离器底部不大于1/3的第二气液分离器高度处，第二排泄管3(2)另一端与连接器11的出端口11(e)连接，第二排泄管3(2)上设置有采样阀门16(2)；该出端口11(e)可以先连接一个三通，再通过三通分别与第一排泄管3(1)和第二排泄管3(2)连接；第三孔安装温度计12，所有开孔壁与插管(或温度计)外壁之间密封。气体压力平衡瓶5为侧面开2孔的透明敞口容器，一孔靠近上部，为溢流孔6，溢流孔6开孔下沿高度与气液分离瓶4顶部齐平；另一孔靠近容器底部，开孔位置与气液分离瓶4靠近底部的侧面开孔高度相同，该另一孔向外设置有连接端，气体分离瓶4底部侧面开孔向外也设置有连接端，两连接端通过橡胶管9连通。气体压力平衡瓶5敞口，其内放置供水管，供水管另一端连接储水箱1，供水管上设置阀门2。

采样工作时，打开供水阀门2，储水箱1通过供水管向第二气液分离器4和气体压力平衡瓶5中注入液体如水，水位高度为溢流孔下沿所在位置，第二气液分离器4顶部不留空隙，第二气液分离器4注满液体后，关闭供水阀门2。打开采样阀门16(2)，水溶气输出装置(气液输出装置)通过第二排泄管3(2)输送水溶气，静置一定时间，观察第二气液分离器4侧面刻度17，记录生成一定体积气体所用的时间，气体体积至少10ml以上，记录温度计12的读数，打开气体收集阀门10，利用收集容器如真空集气瓶或采样袋收集气体样品通过气体收集管7收集气体样品，对气体样品编号，关闭采样阀门16(2)和气体收集阀门10。打开供水阀门2，用液体重新注满第二气液分离器4和气体压力平衡瓶5，使第二气液分离器4充满液体后顶部不留空隙，关闭阀门供水2，采样完毕。

本实用新型的气液回收与采样装置可以实现对气液混合样品进行气液分离以及制备气体样品，为后续测试提供试验样品，结构简单，易于实现。