页岩气含气量测试仪的制作方法

文档序号:10227939阅读:538来源:国知局
页岩气含气量测试仪的制作方法
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及勘探测量技术领域,特别是涉及一种页岩气含气量测试仪。
【背景技术】
[0002] 国土资源部2012年发布的《全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选》研究成 果表明,我国陆域页岩气地质资源潜力为134.42万亿扩,可采资源潜力为25.08万亿扩。页 岩气开发潜力巨大,但目前我国对该领域的开发尚属起步阶段,尤其是页岩含气量测定、评 估的设备远不能满足目前的需求。
[0003] 页岩含气量是评估页岩原始气量的关键参数,对页岩含气性评价、资源储量的预 测都具有重要的意义。解吸法是测试页岩含气量中非常重要的一种方法,目前在国内外的 页岩气勘探、开发过程中已经得到了广泛的应用,是评价页岩气资源储量最常用的方法。页 岩气解吸速率较慢,常规实验条件下,一天通常才能收集约500mL气体,属于极微量测量,所 以对测量精度的要求极高。
[0004] 对于解吸气体量的测量,常用的方法有气体流量测量法、燃烧气体体积法以及排 水计气法。以气体流量计自动获取解吸数据的,对于解吸速率较低时气体流速的测量误差 较大,并且流体的体积极易受环境温度和压力的影响,测量的精度不足;以集气量筒排水直 接测量气体体积的,测量精密度不足,人为因素影响较大,操作不便且效率低下;现有的排 水法,大多不能实现连续实时测量,操作过程中人为误差更加明显,测量精度低下。而国外 一些精度较高的含气量测试仪,虽然自动化程度高,稳定性好,但是大多成本高昂。所以,研 发一种结构简单,成本低,测试精度高,自动化程度高的页岩气含气量测试仪显得尤为重 要。 【实用新型内容】
[0005] 本实用新型要解决的技术问题是提供一种结构简单,成本低,测试精度高,自动化 程度高的页岩气含气量测试仪
[0006] 为解决上述技术问题,本实用新型采用如下技术方案:
[0007] 本实用新型页岩气含气量测试仪,包括样品解吸装置、实时测量装置、排气装置和 采集与控制系统,解吸装置通过第一金属管线与实时测量装置连接,实时测量装置包括箱 体、密封罐、重量传感器和盐水槽,密封罐、重量传感器和盐水槽均置于箱体内,密封罐设置 于重量传感器上,解吸装置通过第一金属管线与密封罐的进气口连接,第一金属管线上串 联有第一电磁阀,密封罐的排水口通过第二金属管线与盐水槽连通,第二金属管线与密封 罐连接一端伸入密封罐底部,第二金属管线另一端伸入盐水槽底部;排气装置包括容积栗, 密封罐的排气口通过第三金属管线与容积栗进气口连接,第三金属管线上串联有第二电磁 阀,容积栗出气口连接第四金属管线,第四金属管线上串联有第三电磁阀,第一电磁阀、第 二电磁阀、第三电磁阀和重量传感器分别通过导线与采集与控制系统连接。
[0008] 本实用新型页岩气含气量测试仪,进一步的,所述解吸装置包括恒温水浴锅和解 吸罐,解吸罐置于恒温水浴锅中,恒温水浴锅中设有与解吸罐底部形状相契合的结构,将解 吸罐置于契合结构中实施固定,所述恒温水浴锅中设置有温度变送器,所述温度变送器通 过导线与采集与控制系统连接。
[0009] 本实用新型页岩气含气量测试仪,进一步的,所述解吸罐包括罐体、罐盖、快速接 头和0型密封圈,罐体与罐盖之间设有0型密封圈,罐体与罐盖之间通过压紧螺栓连接,快速 接头通过螺纹连接固定在罐盖上。
[0010] 本实用新型页岩气含气量测试仪,进一步的,所述解吸罐还包括保护盖,快速接头 外部通过可拆卸结构固定有保护盖。
[0011] 本实用新型页岩气含气量测试仪,进一步的,所述盐水槽为敞口,盐水槽采用有机 玻璃制成。
[0012] 本实用新型页岩气含气量测试仪,进一步的,所述实时测量装置还包括套罐,套罐 固定在重量传感上,密封罐置于套罐内,套罐内径大于密封罐外径〇. 5-lmm。
[0013] 本实用新型页岩气含气量测试仪,进一步的,所述套罐通过螺栓连接固定在重量 传感上,套罐采用塑料制成,密封罐采用硬质塑料制成。
[0014] 本实用新型页岩气含气量测试仪,进一步的,所述排气装置中还包括集气罩,集气 罩设置在容积栗与第三电磁阀之间的第四金属管线上,所述集气罩伸入盐水槽盐水液面以 下。
[0015]本实用新型页岩气含气量测试仪,进一步的,所述第一、第二、第三和第四金属管 线均为Φ 3金属管线。
[0016] 本实用新型页岩气含气量测试仪,进一步的,所述采集与控制系统包括上位机、1/ 〇控制卡、A/D数据采集卡和RS485-USB转换器,第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀分别 通过导线与I/O控制卡相连,温度变送器和重量传感器分别通过导线与A/D数据采集卡连 接,I/O控制卡和A/D数据采集卡均通过RS485-USB转换器与上位机连接。
[0017] 本实用新型页岩气含气量测试仪与现有技术相比,具有如下有益效果:
[0018] 本实用新型页岩气含气量测试仪采用非直接测量法,通过排水集气,利用重量传 感器测量密封罐中在平衡气压的情况下的排水量,再将质量变化量转化为解吸出的气体体 积量,因为在同体积下气体的质量远小于液体的质量,所以可以通过测量质量来放大气体 体积的微小变化,这种间接测量方式极大程度的提高了测量的精密度,更加准确的描绘了 页岩气在解吸过程中的变化规律曲线,这是现有的气体流量计以及集气筒等直接测量气体 体积的方法所无法达到的测量精度。重量传感器通过应变机构的形变实现电位信号的变 化,数据精度高,测量线性度极好;而相比通常测量方法中使用的液位传感器,液位传感器 通过超声波、雷达信号或者光信号,将被测信号发射出去然后接受反射信号,计算传输时 间,加上本身信号的传输速度,来计算测量远距离被测物的距离,在测量结果上会有一定程 度的误差,尤其在不平的界面上实施测量,会加大误差量。
[0019] 本实用新型页岩气含气量测试仪区别于市面上常见的悬挂式侧重,采用上座式固 定方式,通过螺栓固定一个套罐在重量传感器上,然后将密封罐置于套罐中实施固定,避免 了悬挂式测重所带来的因设备晃动而引起的误差,对实验精度和准确度实现了很好的控 制,使数据更加精确,使仪器在各种恶劣的环境中都能够稳定的实施测量。
[0020] 本实用新型页岩气含气量测试仪在排气装置中设置了集气罩,将测量完的实验气 体收集起来,因测量的样品气体均属于可燃气体,且一次的排放量较大,若周围环境中有明 火,易引发火灾,没有安全性保障;其次测量的样品气体具体组分和含量均不确定,有待进 一步分析,使用集气罩可以将测量气体收集起来留待进一步分析测试,同时也避免了这部 分气体直接排向大气造成环境污染和温室效应,使测量过程更加节能环保。
[0021 ]本实用新型采用恒温水浴锅模拟地层温度,加热快、可控精度高、寿命长,从而能 够精确保证仪器内环境温度的稳定,进而确保不同温度下测量曲线的完整性。在恒温水浴 锅中可放置4-6个解吸罐,可以实现多个样品的同时测量,大大节省测量时间,提高了现场 解吸的效率。
[0022] 本实用新型的连接管路均采用Φ 3金属管线,减小了不同温度、压力变化下管路体 积的变化,从而减小了气体体积变化的影响,增加了体积测量的准确性。
[0023] 本实用新型采用上位机结合信号采集模块和各电磁阀,实现整个解吸过程的自动 化控制和操作,解放了人力,避免了人工操作带来的误差,不仅使测量过程简便易操作,而 且提高了测量精度,通过循环自检的方式确保仪器正常运行,增加了设备运行过程中的稳 定性。另外,本实用新型体积小、可移动、易操作,从而满足了现场解吸测量的需求。
[0024] 下面结合附图对本实用新型的页岩气含气量测试仪作进一步说明。
【附图说明】
[0025] 图1为本实用新型页岩气含气量测试仪的结构示意图。
【具体实施方式】
[0026] 如图1所示,本实用新型页岩气含气量测试仪包括样品解吸装置、实时测量装置、 排气装置和采集与控制系统,解吸装置通过第一金属管线41与实时测量装置连接,解吸装 置包括恒温水浴锅11和4-6个解吸罐12,解吸罐12置于恒温水浴锅11中,恒温水浴锅11中设 有与解吸罐12底部形状相契合结构,使解吸罐12可直接置于契合结构中实施固定,恒温水 浴锅11中设置有温度变送器13,解吸罐12包括罐体14、罐盖15、快速接头16、0型密封圈17和 保护盖18,罐体14与罐盖15之间设有0型密封圈17,罐体14与罐盖15之间通过压紧螺栓连 接,快速接头16通过螺纹连接固定在罐盖15上,快速接头16外部通过可拆卸结构固定有保 护盖18;实时测量装置包括箱体21、密封罐22、套罐25、重量传感器23和盐水槽24,密封罐 22、重量传感器23和盐水槽24均置于箱体21内,套罐25通过螺栓连接固定在重量传感器23 上,密封罐22置于套罐25内,套罐25内径大于密封罐22外径0.5-lmm,套罐25采用塑料制成, 密封罐22采用硬质塑料制成,快速接头16通过第一金属管线41与密封罐22的进气口连接; 第一金属管线41上串联有第一电磁阀51,密封罐22的排水口通过第二金属管线42与盐水槽 连通,第二金属管线42与密封罐22连接一端伸入密封罐2
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