一种页岩含水量测试装置及方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及页岩含水量测定技术领域，特别是涉及一种页岩含水量测试装置及方法。
【背景技术】
[0002]页岩空隙(孔隙、裂隙)中存在多种形式的水，按其物理性质上的差异，可以分为气态水、吸着水、薄膜水、毛细水、重力水和固态水。除了上述存在于页岩空隙中的水以外，还有一些水存在于矿物中，称为矿物水，如沸石水、结晶水、结构水等。石油天然气勘探开发中沿用束缚水、自由水的概念。
[0003]目前，还没有用于页岩含水量精确测试的专用实验设备。通常利用常规实验室设备进行页岩含水量测量实验时，需要将页岩样品称重，然后整块样品放置在干燥箱中进行脱水，含水量即是干燥前后的重量差。利用上述实验室常规设备，仅在温度的作用下，并不能将页岩中各种形式存在的水完全干燥，特别是大部分的束缚水仍残留在样品中，并且实验只能得到水的重量，不能确定水的体积，无法对页岩中的水进行收集，给后续进一步的页岩水分析工作带来困难。
[0004]由此可见，如何能创设一种操作方便、简单快捷、测量精确，且可专门用于页岩中水的收集和测量的新的页岩含水量测试装置及方法，实属当前本领域的重要研究课题之
O
【发明内容】
[0005]本发明要解决的技术问题是提供一种页岩含水量测试装置，使其操作方便、简单快捷、测量精确，且可专门用于页岩中水的收集和测量，从而克服现有的页岩含水量测试设备的不足。
[0006]为解决上述技术问题，本发明提供一种页岩含水量测试装置，包括底座机构、加热粉碎机构和集水机构，
[0007]所述底座机构包括支撑台、电动机和电源与温度控制器，所述电动机设置在支撑台内部的中心轴处；
[0008]所述加热粉碎机构包括粉碎罐和设置在其外侧的加温壁，所述粉碎罐包括罐体、盖体和设置于罐体底面的粉碎棒，所述盖体与罐体上端部密封连接，且盖体上设有出气口，所述出气口处设有第一单向阀门；所述粉碎棒穿过罐体底面的通孔与所述电动机可拆卸传动连接，且粉碎棒与罐体底面的通孔之间可转动、密封连接；
[0009]所述电源与温度控制器用于控制所述电动机和加温壁；
[0010]所述集水机构包括输导管、冷凝管和集水筒，所述输导管的一端与所述第一单向阀门连接，其另一端设有第二单向阀门，所述输导管的中间段包括U型输导管，所述U型输导管的底端设有第三单向阀门，所述第三单向阀门的下部连接所述集水筒；所述冷凝管设置在U型输导管的外侧。
[0011]作为本发明的一种改进，所述粉碎棒为T型结构，包括粉碎叶片和与其垂直连接的粉碎杆，所述粉碎叶片位于所述罐体内部，所述粉碎杆穿过所述罐体底面的通孔与所述电动机传动连接。
[0012]进一步改进，所述支撑台为下部大上部小的圆台型结构，所述电源与温度控制器设置于所述支撑台的侧壁上。
[0013]进一步改进，所述加温壁为圆筒型结构，其内壁与所述粉碎罐的罐体外壁紧密贴合，所述加温壁的底端与所述支撑台的顶端固定连接。
[0014]进一步改进，所述冷凝管的管体为U型，设置在所述U型输导管的外侧，所述冷凝管内装有冷凝液。
[0015]进一步改进，所述集水筒采用带刻度线的透明量筒。
[0016]进一步改进，还包括设置于所述粉碎罐内部的粉碎球。
[0017]进一步改进，所述粉碎球的外表面设有粉碎刺。
[0018]本发明还提供一种应用上述页岩含水量测试装置的页岩含水量测试方法，所述测试方法步骤包括:
[0019](I)打开所述粉碎罐的盖体，装入页岩样品后密封粉碎罐；
[0020](2)将装有页岩样品的粉碎罐放入加温壁中，并使粉碎棒与电动机连接；
[0021](3)开启电动机，所述粉碎棒在电动机的带动下，粉碎页岩样品；
[0022](4)接通加温壁的电源，分离页岩中的水分；
[0023](5)接通集水机构，使粉碎罐产生的水汽经过U型输导管，并被所述冷凝管冷凝后，收集在所述集水筒中；
[0024](6)观察所述集水筒中页岩水的体积，直至水量不再增加，测试结束，记录页岩水体积，并通过计算集水筒实验前后的重量差得到页岩水重量。
[0025]进一步改进，所述步骤(I)中，所述粉碎罐内还装入粉碎球。
[0026]采用上述的技术方案，本发明至少具有以下优点:
[0027]1.本发明通过设置底座机构和加热粉碎机构，利用“时温原理”实现对页岩中水分的充分提取，并通过设置集水机构能准确的收集和测量页岩中水分的重量和体积，完成页岩含水量的精密测试。
[0028]2.本发明结构简单、操作方便、测试精确，且可专门用于页岩中水的收集和测量，从而填补了目前页岩含水量测试设备的空白。
【附图说明】
[0029]上述仅是本发明技术方案的概述，为了能够更清楚了解本发明的技术手段，以下结合附图与【具体实施方式】对本发明作进一步的详细说明。
[0030]图1是本发明页岩含水量测试装置的结构示意图；
[0031]图2是本发明页岩含水量测试装置中粉碎球的结构剖视图。
【具体实施方式】
[0032]参照附图1所示，本发明页岩含水量测试装置包括底座机构、加热粉碎机构和集水机构。
[0033]底座机构包括支撑台1、位于支撑台I内部的电动机2和位于支撑台I侧壁的电源与温度控制器3。本实施例中支撑台I为下部大上部小的圆台型结构，该结构使得该测试装置底部重量大、着地面积大，能够保证测试装置在粉碎页岩时不晃动，稳定性好。电动机2为微型电机，设置在支撑台I内部的中心轴处，可带动加热粉碎机构中的粉碎棒6稳定转动，电动机2与粉碎棒6为可拆卸传动连接。电源与温度控制器3可设置粉碎时间、加温温度及控制电源开关，如控制电动机2和加温壁4的电源开关、电动机2的转动时间、加温壁4的加温温度。
[0034]加热粉碎机构包括粉碎罐5和加温壁4。
[0035]粉碎罐5包括罐体、盖体7和设置于罐体底面的粉碎棒6ο盖体7与罐体上端部密封连接，如通过分别设置在盖体7与罐体上端部的相匹配的螺纹扣，以及气密垫实现密封可拆卸连接。盖体7上设有出气口，出气口处设有第一单向阀门8，该第一单向阀门8能够保证水蒸气从粉碎罐5内部向外部的单向流通。
[0036]本实施例中粉碎棒6为T型，包括粉碎叶片和与其垂直连接的粉碎杆。该粉碎叶片位于罐体内部，粉碎杆穿过罐体底面的通孔与底座机构中的电动机2可拆卸传动连接，且粉碎杆与罐体底面的通孔之间可转动、密封连接。则粉碎棒6在电动机2的带动下可实现转动，用于粉碎粉碎罐5内的页岩样品。
[0037]加温壁4为圆筒型结构，其内壁与粉碎罐5的罐体外壁紧密贴合，用于实现对粉碎罐5的温度控制。该加温壁4的底端与支撑台I的顶端固定连接。
[0038]集水机构包括输导管9、冷凝管10和集水筒12。输导管9的一端与上述第一单向阀门8连接，其另一端设有第二单向阀门11，该第二单向阀门11能避免外界空气中的水分进入输导管9中，影响测试结果