岩石残余含气量测试装置及其测试方法_2

文档序号:8359573阅读:来源:国知局
上的隔垫密封气口向内注水赶出罐中所有气体至大体积计量管中计量,该气体体积为密封罐剩余气体体积,加上小体积管中已测残余气量体积为碎样密封罐中所有气体总体积,同时记录当时的环境温度及气压值;
[0027]IV)测试完成后调节第二控制阀、第三控制阀使体积计量管与气体收集器相连通,举高液位瓶排出气体至样品收集瓶中用作实验室其它研究分析。
[0028]作为本发明的测试方法的另一种优选,在步骤IV)后、在下一个样品测试前,排空两个计量管中的气体,为下一个样品测试做准备。方便后续测试。
[0029]作为本发明的测试方法的还有一种优选,在对气体成分进行测试时,先将破碎密封罐从振动平台取下并放置一定的时间,采用微量注射器从隔垫密封气口取样进行现场色谱分析得到气体组成。
[0030]综上,本发明的有益效果是:
[0031]①一台设备可以满足多样品的页岩残余含气量测试分析,也可用于煤层含气量测试。
[0032]②碎样密封罐在碎样平台上固定稳固。
[0033]③碎样密封罐密封能力强,不怕振动和移动。
[0034]④密封罐样品容量大于200克,岩石颗粒粒径要求粗,可以达到3cm,样品碎样效果好,大于100目。
[0035]⑤碎样结束后可以将碎样密封罐从碎样平台上移出进行含气量测试,同时可以进行下一个样品的碎样脱气。
[0036]⑥密封罐盖设有隔垫密封气口,配合锥形密封气口,可用于氦气吹扫样品室、现场样品取气色谱分析及注水赶气获取密封罐中气体总体积参数,为准确分析计算页岩残余气组分含量提供科学依据。
[0037]⑦采用大小两个气体计量管,小体积计量管测试岩石残余含气量结果更准确精度达到0.05ml,大小计量管配合测试碎样密封罐中气体总体积,为计算气体组成含量提供重要参数。
【附图说明】
[0038]图1所示是本发明的岩石残余含气量测试装置的结构示意图。
[0039]图2所示是图1中的碎样密封罐半剖结构示意图。
【具体实施方式】
[0040]下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
[0041]如图1所示为本发明的岩石残余含气量测试装置的一种具体实施例。在本实施例中,该装置包括岩石破碎密封脱气组件和气体计量收集组件,石破碎密封脱气组件与气体计量收集组件密封连接。
[0042]岩石破碎密封脱气组件包括外壳、驱动机构、碎样密封罐106、振动平台116和密封机构,所述驱动机构包括伺服电机102、电机控制单元105、固定框架119和基座103,外壳整个将驱动机构、碎样密封罐、振动平台和密封机构罩住,带密闭消音功能,并经固定框架119固定在基座103上,外壳也可很方便打开。所述驱动机构与振动平台116连接,破碎密封罐106设在振动平台116上,密封机构与破碎密封罐106连接以在破碎过程对破碎密封罐106起固定和密封作用。
[0043]伺服电机102经导线104与电机控制单元105电连接,碎样过程由电源控制单元105控制,可以实现碎样时间设定或人为终止。在基座103下安装有四个可以调节基座103水平的底座101。振动平台116由六根弹簧支架117固定在电机102的法兰上,在电机轴承115和振动平台116轴承之间通过过桥轴114来传导电机的动能,在过桥轴114上安装有偏心块118用于产生振动动能。振动平台116上设有一个圆形凹槽用于安放碎样密封罐106。振动平台116上有两根直立的固定支架107,支架107上方由一个固定横梁108,支架107与固定横梁108两者通过螺帽连接固定,在横梁108中间安有一个由螺旋轴承连接的压杆111和旋转手柄110,通过转动旋转手柄110来使压杆111上下移动来固定和移走碎样密封罐106。压杆111与振动平台116双重作用,有力保障碎样密封罐106在碎样过程中的稳定性和气密性。
[0044]碎样密封罐106内置有一个碎样碰撞环213。在碎样碰撞环213内有一个碰撞实心柱212,定量的岩石颗粒215放置于罐体214与碰撞环213、碰撞环213与实心柱212之间的空隙中。碎样密封罐106包括密封盖203和罐体214,密封盖203由上部分218和下部分219构成。上部分218的外径与罐体214外径相等,密封盖下部分219外径略小于罐体214的内径。在密封盖下部分219的中部有一个端盖凹槽及与该凹槽配合的O型密封圈211,用于实现对碎样密封罐106内气体的密封。由于密封圈211深入罐体214,因此在振动碎样和移动碎样密封罐106的过程中密封效果好。而且一个样品碎样结束后可以马上从振动平台116移走,再进行下一个样品的碎样脱气。
[0045]密封盖203上设置有两个气口,一个为隔垫密封气口 109,另一个为锥形密封气口112。两气口配合可以进行氦气吹扫碎样密封罐106中的空气。也可以从隔垫密封气口 109注水赶出碎样密封罐106中的所有气体以方便准确测定岩石样品的残余气体总体积,也可以在工作现场从隔垫密封气口 109实时取样进行色谱分析残余气组分特征,研究其解吸脱附规律。另外隔垫密封气口 109包括中空密封螺帽201和隔垫底座202。锥形密封气口 112包括轴用挡环204、空心阀杆205、开关螺栓206、并帽207、焊接阀体208、0型圈209和O型圈210,空心阀杆205底部为锥型实体221,锥型实体221上方空心阀杆205开有一个气孔222,关紧开关螺栓206,空心阀杆205下移使锥型实体221密封住碎样罐气口 220,反方向松开开关螺栓206,空心阀杆205上移,锥型实体221则与碎样罐气口 220松开脱离,罐内气体通过碎样罐气口 220,经空心阀杆205上的气孔222进入空心阀杆205的中空通道与外部环境连通。空心阀杆205依次穿过开关螺栓206、并帽207、焊接阀体208并通过开关螺栓206控制与碎样密封罐106的连通与关闭。在锥形密封气口 112连接软管122时使碎样密封罐106与软管连通,在碎样过程中锥形密封气口 112关闭。在罐体214外壁上半部分安装有环形固定环螺栓216,固定环螺栓216外面是环形调节螺母217,旋转环形调节螺母217可以向上顶起密封盖203。
[0046]碎样密封罐106上的锥形密封气口 112通过软管122连接到气体计量收集组件。气体计量收集包括软管122、第一控制阀123 (三通阀)、第二控制阀124 (三通阀)、第三控制阀125 (三通阀)、小体积计量管120、第一液位瓶121、大体积计量管129、第二液位瓶126和气体收集器130,软管122经第一控制阀123连接两分管,两分管又分别通过第二控制阀124和第三控制阀125各连接两支管。同时气体收集器130上带有温度计127及气压计128,用于记录环境参数。由于页岩残余含气量较低,用大体积的计量管测试计量页岩残余气将带来较大误差,而小体积的计量管量程不能满足测量碎样后密封罐气体较多时测量总体积的要求。在本实施例中,设计了大小两套气体计量管120和129,小体积计量管120的刻度精度为0.1ml,下部用软管连接一个小体积的液位瓶121,用于测量页岩残余含气量。另一个大体积计量管129的下部用软管连接一个大体积的液位瓶126,用于测量碎样后碎样密封罐106中剩余气体的总体积。
[0047]在进行岩石残余含气量分析时,取定量的岩石粗碎成颗粒粒径在2?3厘米的颗粒,然后迅速放入碎样密封罐106中加盖密封。将碎样密封罐106放入振动平台116的凹槽里,旋转手柄110使压杆111压紧碎样密封罐106,将碎样密封罐106固定好。通过电机控制单元105开启伺服电机102,并设置碎样时间,启动后由于偏心作用伺服电机102驱动振动平台116做往复振动运动。在振动力的作用下,碎样密封罐106的罐体214、碰撞环213及实心柱212之间相互碰撞,将岩石颗粒在几分钟内粉碎。粉碎效果可以达到100目以上,使残余气快速脱附
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