煤岩吸附甲烷实验装置的制作方法

本实用新型涉及地质研究领域，具体为一种能够在实验室研究煤岩吸附甲烷气体的实验装置。

背景技术：

对煤岩进行甲烷吸附研究过程中，研究人员赴现场取样耗时长、费用高，研究效率低下，且所取样品有限，对于研究过程中遇到的种种问题不能得到及时有效的验证和对比，限制了研究人员的科学研究成果和进展。

因此，开发一种在实验室内可以模拟不同温度和压力条件下煤岩对甲烷吸附的实验装置很有必要。

技术实现要素：

本实用新型目的是提供一种可以模拟不同温度和压力的地质条件下煤岩对于甲烷吸附的实验室装置。

本实用新型是采用如下技术方案实现的：

一种煤岩吸附甲烷实验装置，包括圆柱形的钢质容器，所述钢质容器包括钢筒体，所述钢筒体底部一侧设有进气口、另一侧设有抽气口，所述钢筒体内壁设有多根电加热体，所述钢筒体内壁上部设有温度传感器，所述电加热体及温度传感器连接外部的温度控制器；所述钢筒体内壁上端设有环形凸缘，所述环形凸缘上通过螺栓固定安装压板，所述压板中心开有供取样管穿过的通孔；所述钢质筒体上端通过螺栓密封安装钢筒盖，所述钢筒盖中心设有取样管，所述取样管上布满侧孔，所述取样管的伸出端安装有取样阀，所述钢筒盖内底面设有压力传感器，所述压力传感器连接外部的压力显示器；所述钢筒体底部的进气口依次通过闸阀ⅰ、流量控制器、减压阀与甲烷储气罐连接，所述钢筒体底部的抽气口设有孔板、并通过闸阀ⅱ连接真空泵。

实验时，选择一定质量的煤岩样品，置于圆柱形的钢质容器中，先将系统抽真空，然后充入甲烷气体，按照正常的地温梯度3℃/100m、正常储层压力梯度0.98mpa/100m，设置相对应的温度和压力，从而可以进行相应的取样实验研究。

本实用新型的优点是：该实验装置提供了一种研究人员在实验室条件下即可实现煤岩在不同温度和压力环境下对甲烷的吸附研究，方便科研人员设置不同参数对煤岩吸附甲烷进行研究，极大地提高了研究的效率。

本实用新型设计合理，设备操作简单、维护方便，具有很好的实际应用价值。

附图说明

图1表示本实用新型的结构示意图。

图2表示钢质容器的结构示意图。

图中：1-甲烷储气罐，2-减压阀，3-流量控制器，4-闸阀ⅰ，5-闸阀ⅱ，6-真空泵，7-圆柱形的钢质容器，701-钢筒体，702-钢筒盖，703-进气口，704-抽气口，705-电加热体，706-（热电偶）温度传感器，707-温度控制器，708-环形凸缘，709-压板，710-螺栓，711-压力传感器，712-压力显示器，713-取样管，714-取样阀，715-侧孔，716-泄压阀，8-煤岩样品。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型的具体实施例进行详细说明。

一种煤岩吸附甲烷实验装置，包括圆柱形的钢质容器7，如图2所示，钢质容器7包括钢筒体701，钢筒体701底部一侧设有进气口703、另一侧设有抽气口704，钢筒体701内壁设有多根电加热体705，钢筒体701内壁上部设有（热电偶）温度传感器706，电加热体705及（热电偶）温度传感器706连接外部的温度控制器707；钢筒体701内壁上端设有环形凸缘708，环形凸缘708上通过螺栓710固定安装压板709，压板709中心开有供取样管713穿过的通孔；钢质筒体701上端通过螺栓710密封安装钢筒盖702，钢筒盖702中心设有取样管713，取样管713上布满侧孔715，取样管713的伸出端安装有取样阀714，钢筒盖702上安装有泄压阀716，钢筒盖702内底面设有压力传感器711，压力传感器711连接外部的压力显示器712。

如图1所示，钢筒体701底部的进气口703依次通过闸阀ⅰ4、流量控制器3、减压阀2与甲烷储气罐1连接，钢筒体701底部的抽气口704设有孔板、并通过闸阀ⅱ5连接真空泵6。

实验时，选择一定质量的煤岩样品（可以为粉末或者颗粒块状），置于圆柱形的钢质容器7的钢筒体701内，然后盖上压板709通过螺栓710固定于内壁的环形凸缘708上从而压紧煤岩样品，然后将钢筒盖702的取样管713穿过压板709中央的通孔，插入煤岩样品8中（取样管的两端均为敞口，其上端安装取样阀），最后通过螺栓将钢筒盖702安装于钢筒体701上。关闭闸阀ⅰ4和取样阀714，打开闸阀ⅱ5，启动真空泵6，先将放置有煤岩样品的圆柱形的钢质容器7抽真空，设置于抽气口704处的孔板用于阻挡煤岩样品被抽出，抽真空后关闭闸阀ⅱ5，然后打开减压阀2和闸阀ⅰ4，将甲烷储气罐1（罐内压力通常在十几兆帕左右）中的甲烷，通过流量控制器3注入到圆柱形的钢质容器7中，甲烷气体自下而上进入，煤岩样品吸附甲烷饱和后，通过取样管713侧孔进入钢筒体701内上端，根据实验要求设定的压力，通过压力传感器711检测钢筒体701内上端的压力通过压力显示器712达到设定压力后，关闭减压阀2和闸阀ⅰ4，泄压阀716避免钢质容器7内压力过高；根据实验要求设定的温度，通过温度控制器707控制电加热体705对煤岩样品8进行升温，采用温度传感器检测当前温度，达到设计温度要求。实验要求按照正常的地温梯度3℃/100m、正常储层压力梯度0.98mpa/100m，设置圆柱形的钢质容器7中的相对应的温度和压力，开始实验过程。实验结束后，打开取样阀714，通过取样器伸入取样管713内将吸附了甲烷的煤岩样品进行取样2g左右，从而可以进行相应的实验研究。可以先从低压力和低温度开始，依次进行多个梯度的取样研究，以节约实验程序。

上述煤岩吸附甲烷的实验装置将圆柱形的钢质容器与甲烷储气罐连接，通过设置钢质容器的内部温度和压力，实现不同地质条件下煤岩对甲烷的吸附。

最后所应说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非限制，尽管参照本实用新型实施例进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，对本实用新型的技术方案进行修改或者等同替换，都不脱离本实用新型的技术方案的精神和范围，其均应涵盖于本权利要求书的保护范围中。