页岩气全自动PVT定容现场解吸仪的制作方法

本实用新型涉及岩样分析领域，具体而言，涉及一种页岩气全自动PVT定容现场解吸仪。

背景技术：

页岩气是指赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气，可以游离态存在于天然裂缝和孔隙中，以吸附态存在于干酪根、黏土颗粒表面。为了解页岩孔隙中气体的含量，需要对钻井岩芯样品的解吸气含量进行测定，从而决定该地区对页岩气开采的必要性。目前还没有一套完整的自动化程度高的检测系统。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种页岩气全自动PVT定容现场解吸仪，其旨在改善上述的问题。

本实用新型实施例提供了一种页岩气全自动PVT定容现场解吸仪，包括解吸罐、加热装置、导气管、第一温度传感器、第一阀门、气体状态参数采集装置以及控制器，所述加热装置与所述解吸罐接触，所述第一温度传感器位于所述解吸罐内，所述解吸罐通过所述导气管与所述气体状态参数采集装置导通，所述第一阀门设置于所述导气管，所述第一温度传感器、所述气体状态参数采集装置与所述控制器电连接，所述第一温度传感器用于采集位于所述解吸罐内的页岩样品的温度，所述气体状态参数采集装置用于采集页岩样品被加热后流经所述导气管后的气体的气体状态参数，所述控制器用于对页岩样品的温度及气体状态参数进行初步分析。

进一步地，所述气体状态参数包括气体温度以及气压，所述气体状态参数采集装置包括定容容器、第二阀门、导液管、水泵、蓄水设备、气压传感器、第二温度传感器，所述第二温度传感器、所述气压传感器位于所述导气管靠近所述定容容器处，所述定容容器与所述导气管导通，所述第二阀门设置于所述导气管靠近所述定容容器处，所述定容容器通过所述导液管与所述蓄水设备导通，所述导液管设置有水泵，所述控制器还分别与所述气压传感器、所述第二温度传感器以及所述第二阀门电连接，所述气压传感器用于采集所述定容容器内的气压，所述第二温度传感器用于采集所述定容容器内的气体的温度。

进一步地，所述页岩气全自动PVT定容现场解吸仪还包括液位传感器，所述液位传感器与所述控制器电连接，所述液位传感器用于采集定容容器内的液位信息，所述控制器用于在所述液位信息小于预设定的阈值时，控制所述第二阀门关闭。

进一步地，所述加热装置包括加热底座与加热层，所述页岩气全自动PVT定容现场解吸仪还包括有第一外壳，所述解吸罐包括有第二外壳，所述加热层嵌设于所述第二外壳内，所述加热底座安装于所述第二外壳的底部。

进一步地，所述第一外壳还设置有控制面板，所述控制面板与所述控制器电连接。

进一步地，所述控制面板为触控屏或按键与显示屏的结合。

进一步地，所述第二外壳外套设有保温套。

进一步地，所述第一外壳包括第一壳体与第二壳体，所述第一壳体与所述第二壳体垂直，所述加热底座位于所述第二壳体，所述第二壳体的边沿设置有围栏板。

进一步地，所述页岩气全自动PVT定容现场解吸仪包括多个所述加热装置与多个所述解吸罐。

进一步地，所述页岩气全自动PVT定容现场解吸仪还包括有通信接口，所述通信接口与所述控制器电连接，所述控制器用于将页岩样品的温度及气体状态参数通过所述通信接口发送至一智能终端。

本实用新型提供的页岩气全自动PVT定容现场解吸仪的有益效果是：通过第一温度传感器用于采集位于解吸罐内的页岩样品的温度，气体状态参数采集装置用于采集页岩样品被加热后流经所述导气管后的气体状态参数，然后通过控制器对页岩样品的温度及气体状态参数进行初步分析，从而可以获得对页岩样品的含气含量进行分析，整个过程操作简单，并且分析结果准确度高。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的页岩气全自动PVT定容现场解吸仪的结构示意图；

图2为本实用新型实施例提供的气体状态参数采集装置的结构示意图；

图3为本实用新型实施例提供的解吸罐与加热层的结构示意图；

图4为本实用新型实施例提供的页岩气全自动PVT定容现场解吸仪的电路连接框图。

图标：101-解吸罐；102-导气管；103-第一温度传感器；104-第一阀门；105-控制器；106-定容容器；107-液位传感器；108-第二温度传感器；109-第二阀门；110-导液管；111-水泵；112-蓄水设备；113-气压传感器；114-第一外壳；115-第二外壳；116-控制面板；117-第一壳体；118-第二壳体；119-围栏板；120-通信接口；121-加热层。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例

请参阅图1，本实用新型实施例提供了一种页岩气全自动PVT定容现场解吸仪，包括第一外壳114、解吸罐101、加热装置、导气管102、第一温度传感器103、第一阀门104、气体状态参数采集装置以及控制器105。其中，加热装置与解吸罐101接触，解吸罐101的顶部设置有开关，第一温度传感器103位于解吸罐101内。解吸罐101通过导气管102与气体状态参数采集装置导通，第一阀门104设置于导气管102，如图4所示，第一温度传感器103、气体状态参数采集装置以及开关分别与控制器105电连接。

其中，在试验时，页岩样品位于解吸罐101内，在操作人员将开关打开时，控制器105响应开关传输的开启指令后，控制加热装置对位于解吸罐101内的页岩样品进行加热，以使富集于页岩样品内的页岩气可以逸出，第一温度传感器103用于采集位于解吸罐101内的页岩样品的温度。气体状态参数采集装置用于采集页岩样品被加热后流经导气管102后的气体状态参数，控制器105用于对页岩样品的温度及气体状态参数进行初步分析。本实施例中，对岩样本的温度及气体状态参数可以依据预设定间隔时间进行分析，例如，每隔3分钟、5分钟进行一次分析，具体依据实际情况而设置，还可以依据梯度间隔时间进行分析，例如，1小时以内，每隔3分钟分析一次，1小时～3小时，5分钟分析一次，具体依据实际情况而设定。

具体地，如图2所示，气体状态参数包括气体温度以及气压。气体状态参数采集装置包括定容器106、第二阀门109、导液管110、水泵111、蓄水设备112、气压传感器113、第二温度传感器108以及液位传感器107。第二温度传感器108、气压传感器113位于导气管102靠近定容容器106处，定容器106与导气管102导通，第二阀门109设置于导气管102靠近定容容器106处。定容容器106通过导液管110与蓄水设备112导通，导液管110设置有水泵111，控制器105还分别与气压传感器113、第二温度传感器108以及第二阀门109电连接。

气压传感器113用于采集定容器106内的气压，第二温度传感器108用于采集定容容器106内的气体的温度。液位传感器107与控制器105电连接，液位传感器107用于采集定容器106内的液位信息，控制器105用于在液位信息小于预设定的阈值时，控制第二阀门109关闭。

具体地，本实施例中，控制器105采用单片机，该单片机为PIC16F877A型8位增强型FLASH微控制器(时钟输入20MHZ，指令周期200ns)。该单片机具有体积小、功能强、高速度、低工作电压、低功耗，具有较大的直接驱动能力，并且该单片机采用哈佛总线结构，程序计数器是13为宽，最大可寻址8K×14的FLASH程序存储空间，可以保存较复杂的脱扣器程序，368K的数据存储器，256K的EEPROM，程序存储器与数据存储器采用不同的总线，因此可以同时对程序存储器与数据存储器进行存取提高了系统的速度，此外，为PIC16F877A型单片机有14个工作源，包括了外围功能的中断，定时器的中断以及外部中断等，8级硬件堆栈；5V单电压供电，编程方便，只需用两个引脚在线调试；可以在比较宽的电压范围工作(2.0V-5.5V)。

其中，气压传感器113包括强弱敏感的薄膜和顶针开控制、柔性电阻器以及数据采集器。当被测气体的压力降低或升高时，强弱敏感的薄膜变形带动顶针，同时该柔性电阻器的阻值将会改变。柔性电阻器的阻值发生变化。强弱敏感的薄膜取得0-5V的信号电压，经过A/D转换由数据采集器接收，然后数据采集器将信号发送至控制器105。

另外，液位传感器107可以采用但不限于电容式液位变送器。

在控制器105接收到开启指令之前，若控制器105判断到液位传感器107采集到的液位信息未达到预设定的值，则控制水泵111抽吸位于蓄水设备112内的水至定容容器106内，直到定容容器106的内部空间被水填满。此时打开第一阀门104与第二阀门109，流经导气管102的气体进入定容容器106内，将部分水从定容器106内排出，当控制器105判断到液位传感器107采集到的液位低于预设定的值时，控制第二阀门109闭合，此时记录气压传感器113采集到的气压及第二温度传感器108采集到的温度。记录完毕以后，控制水泵111继续抽吸蓄水设备112内的水将定容容器106的内部空间填满，如此循环，直到富集于页岩样品内的页岩气可以逸出完毕为止。

加热装置包括加热底座与加热层121，页岩气全自动PVT定容现场解吸仪还包括有第一外壳114，第一外壳114的几何形状的横截面呈“L”形，当然地，第一外壳114的横截面几何形状还可以为其他的形状，例如，长方形甚至不规则的图形。解吸罐101包括有第二外壳115，第二外壳115的几何形状为圆柱形，当然地，第二外壳115的几何形状还可以为其他的形状，例如，四棱柱，在此并不做限制。如图3所示，加热层121嵌设于第二外壳115内，加热底座安装于第二外壳115的底部。具体地，第一外壳114包括第一壳体117与第二壳体118，第一壳体117与第二壳体118垂直，加热底座位于第二壳体118，且加热底座的形状与第二外壳115的底部的形状匹配，解吸罐101的底部安装于加热底座。

具体地，本实施例中，页岩气全自动PVT定容现场解吸仪可以包括多个加热装置与多个解吸罐101，每个加热装置用于对一个解吸罐101进行加热。在页岩气全自动PVT定容现场解吸仪设置多个加热装置、多个解吸罐101以及多个所述气体状态参数采集装置，本实施例中，加热装置、解吸罐101及气体状态参数采集装置的数量相等。例如，加热装置、解吸罐101以及多个气体状态参数采集装置的数量均为四个，且每个加热装置与一个解吸罐101及一个气体状态参数采集装置对应，可以同时对不同的页岩样品进行解吸，节省操作时间，提高了操作效率。

第一外壳114还设置有控制面板116，控制面板116与控制器105电连接，具体地，本实施例中，控制面板116可以为触控屏或按键与显示屏的结合，并且本实施例对控制面板116的个数也不做限定，例如，控制面板116可以为一个或者两个或者三个或者四个。若控制面板116采用触控屏时，触控屏可以为电容触摸屏或压电式触摸屏或红外线触摸屏或表面声波触摸屏等等，在此不做限制。

第二外壳115外套设有保温套，保温套用于对解吸罐101进行保温，以免处于加热过程中的页岩样品的热量及解吸罐101的热量散发。

第二壳体118的边沿设置有围栏板119，本实施例中，围栏板119采用透明的玻璃板，这样设计显得更为美观实用。围栏板119用于限制解吸罐101与外界的空气的热交换空间，从而在一定程度上进一步避免了页岩样品的热量及解吸罐101的热量散发。

页岩气全自动PVT定容现场解吸仪还包括有通信接口120，通信接口120与控制器105电连接，控制器105用于将页岩样品的温度及气体状态参数通过通信接口120发送至一智能终端。本实施例中，智能终端可以采用但不限于电脑或手机，智能终端用于对页岩样品的温度及气体状态参数进行进一步深度分析，并将分析结果生成报表和曲线，并对报表和曲线进行显示，以供操作人员观察与解读。

经发明人试验，在R××井现场解吸工作中，本发明实施例提供的页岩气全自动PVT定容现场解吸仪与传统的手动解吸仪的进行对比。如表1所示，可以看到发明实施例提供的页岩气全自动PVT定容现场解吸仪的结果比传统的手动解吸仪结果偏大，且二者存在非常好的线性关系(R²＝0.99)。因此，由于发明实施例提供的页岩气全自动PVT定容现场解吸仪为24小时自动监控，并记录有解吸气体实时的温度、压力以对解吸气量做高精度校正。传统的量筒计量方式，体积校准时温度采用的是环境温度，压力采用大气压力值，而并非待解吸气体的温度和压力，故在校准时存在一定的误差。另外，传统的技术中，待解吸气体从解吸罐进入量筒时，需克服一定的压力才能进入量筒，该因素会导致测试结果偏小，而本发明提供页岩气全自动PVT定容现场解吸仪则不会出现上述的问题。该比对实验结果反映了本发明实施例提供的页岩气全自动PVT定容现场解吸仪测试结果更准确。

表1

综上所述，本实用新型提供的页岩气全自动PVT定容现场解吸仪，通过第一温度传感器103用于采集位于解吸罐101内的页岩样品的温度，气体状态参数采集装置用于采集页岩样品被加热后流经导气管102后的气体状态参数，然后通过控制器105对页岩样品的温度及气体状态参数进行初步分析，从而可以获得对页岩样品的页岩气含量进行分析，整个过程操作简单，并且分析结果准确度高。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。