專利名稱：高溫高壓吸附測(cè)試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高溫高壓吸附測(cè)試儀，特別是涉及一種用于煤層氣和頁(yè)巖氣吸附、解吸量的測(cè)試的實(shí)驗(yàn)儀器。
背景技術(shù)：
目前，煤層氣、頁(yè)巖氣是賦存煤層或頁(yè)巖中的一種呈吸附、游離或溶解狀態(tài)的天然氣。在常規(guī)天然氣儲(chǔ)層中，一般主要為游離氣和溶解氣，基本沒(méi)有吸附氣，而在煤層和頁(yè)巖等非常規(guī)天然氣儲(chǔ)層中，吸附氣含量較高，煤層和頁(yè)巖中吸附氣含量一般大于50%，吸附氣量的大小直接關(guān)系到天然氣的富集程度和開發(fā)技術(shù)，特別是對(duì)煤層氣、頁(yè)巖氣等非常規(guī)天然氣來(lái)說(shuō)，吸附氣量測(cè)定是儲(chǔ)層評(píng)價(jià)、儲(chǔ)量估算以及開發(fā)設(shè)計(jì)的關(guān)鍵因素。但儲(chǔ)層孔隙介質(zhì)一方面處于地下高溫、高壓環(huán)境，另一方面具有相互間差別較大的孔隙度、滲透率和比表面積等物性特征，強(qiáng)烈的巖性非均質(zhì)和結(jié)構(gòu)非均質(zhì)特征，因此，模擬煤巖、頁(yè)巖的氣體吸附的室內(nèi)測(cè)試裝置必須具備較大的溫度、壓力測(cè)試范圍，能測(cè)量高溫高壓條件煤巖和頁(yè)巖的吸附能力，同時(shí)也能夠?qū)Φ蜏貤l件的煤巖和頁(yè)巖的吸附能力進(jìn)行測(cè)試。在化工吸附及煤巖吸附領(lǐng)域，能夠測(cè)定少量粉末狀或粉碎狀多孔材料氣體吸附等溫線的方法和裝置很多。例如美國(guó)專利US5637810具備測(cè)量低壓多孔滲透性固體中的氣體吸附等溫線的功能，美國(guó)專利US5058442能測(cè)定多孔粉末狀固體表面水蒸氣的吸附和脫附等溫線，美國(guó)專利US4528550能測(cè)量不規(guī)則固體表面混合氣體的吸附/脫附等溫線。上述實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)存在如下缺陷1、上述這些裝置一般使用溫度小于60度，壓力小于12MPa，難以完成煤巖和頁(yè)巖在較大溫度、壓力范圍內(nèi)吸附氣體能力的測(cè)試任務(wù)。2、上述裝置一般使用樣品量較少，代表性差，難以實(shí)現(xiàn)對(duì)煤巖、頁(yè)巖吸附量的準(zhǔn)確測(cè)量。3、上述實(shí)驗(yàn)裝置一般只有加熱裝置用于升溫，沒(méi)有涉及制冷裝置進(jìn)行降溫，所以一般做完一些溫度稍高的實(shí)驗(yàn)后，如果繼續(xù)做低溫實(shí)驗(yàn)，采用自然冷卻方式，冷卻周期長(zhǎng)， 實(shí)驗(yàn)效率低。4、上述實(shí)驗(yàn)設(shè)備缺少樣品裝卸輔助系統(tǒng)，裝卸樣品吸附罐費(fèi)時(shí)、費(fèi)力，工作效率低。中國(guó)專利授權(quán)公告號(hào)CN1168969C，提供了“一種吸附劑熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)參數(shù)自動(dòng)測(cè)量方法及其裝置”?？刂莆竭^(guò)程在密封壓力容器中進(jìn)行，測(cè)取壓力變化的動(dòng)態(tài)過(guò)程以及溫度分布的動(dòng)態(tài)過(guò)程，獲取氣-固吸附數(shù)據(jù)，進(jìn)而求得吸附劑的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)參數(shù)，并由控制裝置控制實(shí)驗(yàn)自動(dòng)反復(fù)進(jìn)行；實(shí)施方法的裝置，包括充氣柱、吸附柱、恒溫槽、真空構(gòu)件、加熱器、控制閥、壓力變送器、溫度控制儀、自動(dòng)控制構(gòu)件；效果是所引入的隨機(jī)誤差小， 實(shí)施容易、方便，可同時(shí)獲取吸附過(guò)程較多的熱力學(xué)及動(dòng)力學(xué)動(dòng)態(tài)參數(shù)，并能夠在較寬的溫度、壓力范圍內(nèi)實(shí)施，與實(shí)際工業(yè)過(guò)程條件較為接近，所測(cè)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性較好，可以較全面地反映了吸附劑的性能，但沒(méi)有制冷系統(tǒng)，無(wú)法實(shí)現(xiàn)降溫并控制溫度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種高溫高壓吸附測(cè)試儀，能在高溫、高壓條件下進(jìn)行吸附量的測(cè)量，又能兼顧低溫吸附量測(cè)試；同時(shí)，利用升降裝置固定樣品吸附罐和參考罐，便于試驗(yàn)操作。本發(fā)明采用的技術(shù)方案是高溫高壓吸附測(cè)試儀，包括氣體增壓裝置、吸附裝置、 溫度控制裝置、升降裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。1、氣體增壓裝置主要由氦氣瓶、氣動(dòng)開關(guān)閥、安全閥、梭閥、增壓泵、電控調(diào)節(jié)閥A、 壓力變送器A和氣動(dòng)切換閥組成，氣動(dòng)開關(guān)閥通過(guò)管線連接氦氣瓶出口，氣動(dòng)開關(guān)閥出口端連接安全閥，安全閥出口連接梭閥，梭閥的出口連接增壓泵，增壓泵將實(shí)驗(yàn)氣體增壓到需要壓力，傳送到參考罐和樣品吸附罐中。增壓泵的出口通過(guò)管線并聯(lián)有2 8個(gè)氣動(dòng)切換閥；在電控調(diào)節(jié)閥A與氣動(dòng)切換閥之間的管線上連接有壓力變送器A。增壓泵為Haskel AG-30型，氣動(dòng)切換閥為DN 15型。為了實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)氣體的手動(dòng)增壓，在增壓泵的實(shí)驗(yàn)氣體的進(jìn)口通過(guò)管線連接有一個(gè)電控調(diào)節(jié)閥，電控調(diào)節(jié)閥的進(jìn)口連接一個(gè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，可以利用手動(dòng)調(diào)節(jié)閥設(shè)定所需要的驅(qū)動(dòng)壓力。2、吸附裝置包括參考罐、樣品吸附罐和壓力變送器B;每個(gè)氣動(dòng)切換閥的出口連接一個(gè)參考罐的氣體入口，氣動(dòng)切換閥的另一個(gè)出口連接一個(gè)樣品吸附罐的氣體入口 ；在參考罐和樣品吸附罐的另一端分別連接有壓力變送器B。巖心樣品吸附罐為一個(gè)盛放樣品容器，由底部加強(qiáng)塊、頂部螺紋體、罐體和螺旋蓋組成。罐體內(nèi)腔為圓柱體形的圓形罐，即內(nèi)徑為20mm，內(nèi)腔長(zhǎng)度300mm，可以盛放150 200克巖石樣品，同時(shí)可以放入直徑為20mm的圓柱狀巖心，能模擬地下儲(chǔ)層巖石的實(shí)際特征，特別是非均質(zhì)特征。在罐體開口端開口端螺紋連接圓盤形頂部螺紋體，頂部螺紋體中心有內(nèi)螺孔；在頂部螺紋體上連接有螺旋蓋，螺旋蓋為圓柱體形有中心孔，中心孔內(nèi)焊接有進(jìn)氣管；在罐體的底部焊接有底部加強(qiáng)塊，底部加強(qiáng)塊和罐底有螺孔，螺孔能連接壓力變送器 B。巖心樣品吸附罐內(nèi)裝入樣品后，把螺旋蓋旋入頂部螺紋體的內(nèi)螺孔上，實(shí)現(xiàn)對(duì)吸附罐的密封。參考罐為一個(gè)密閉圓柱體形密閉容器，由固定塊、管接頭和筒體組成，管接頭焊接在筒體一端，能連接進(jìn)氣管線；在筒體的另一端(底部)焊接有固定塊，固定塊和筒體的底部有螺孔，螺孔能連接壓力變送器B。使用過(guò)程中通過(guò)管接頭把參考罐聯(lián)入整個(gè)系統(tǒng)中，參考罐在整個(gè)系統(tǒng)中起到氣體容器的作用，用于計(jì)算吸附量與解吸量的體積。另外還設(shè)計(jì)了已知體積為33. 5ml球體巖心標(biāo)準(zhǔn)塊，其直徑約為20mm，便于對(duì)樣品吸附罐進(jìn)行體積校準(zhǔn)，并可以在樣品不能裝滿吸附罐時(shí)用于填充剩余的空間。3、溫度控制裝置主要由恒溫油槽、蒸發(fā)器、溫度控制儀、帶孔隔板和電加熱元件組成，恒溫油槽是一個(gè)長(zhǎng)方體的保溫槽，恒溫油槽有一個(gè)活動(dòng)的蓋子，蓋子是直接扣在恒溫油槽的上方，與油槽沒(méi)有連接裝置，便于在裝卸樣品罐時(shí)拿開，在恒溫油槽的底部固定有制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器，蒸發(fā)器連接制冷系統(tǒng)；制冷系統(tǒng)采用壓縮制冷，即采用的是普通電冰箱的制冷系統(tǒng)，制冷系統(tǒng)包括蒸發(fā)器、膨脹閥、制冷壓縮機(jī)和冷凝器(散熱器)。本領(lǐng)域技術(shù)人員熟知制冷系統(tǒng)原理和結(jié)構(gòu)，不詳細(xì)描述。在恒溫油槽內(nèi)并在蒸發(fā)器的上部固定有與蒸發(fā)器平行的帶孔隔板，帶孔隔板上均勻分布有通孔；在恒溫油槽內(nèi)并在恒溫油槽的兩端壁上分別固定有電加熱元件；在恒溫油槽內(nèi)壁上固定有溫度控制儀，電加熱元件與溫度控制儀連接，溫度控制儀能控制電加熱元件為恒溫油槽加熱。制冷系統(tǒng)與溫度控制儀連接，溫度控制儀能控制制冷系統(tǒng)與為恒溫油槽降溫。溫度控制儀能檢測(cè)恒溫油槽內(nèi)的溫度，能實(shí)現(xiàn)恒溫油槽內(nèi)溫度5 150°C范圍內(nèi)的精確控制，誤差范圍< 士0. 1°C。溫度控制儀型號(hào)為ND6401，為一款可調(diào)式數(shù)字溫度控制儀，顯示、控制范圍是0 100°C。4、升降裝置包括L型托罐臺(tái)、氣動(dòng)升降架和固定卡。在恒溫油槽一側(cè)壁的上邊沿垂直固定有2 8個(gè)氣動(dòng)升降架。氣動(dòng)升降架內(nèi)固定有活塞式氣缸，氣動(dòng)升降架的內(nèi)側(cè)面有導(dǎo)向槽，通過(guò)氣動(dòng)升降架的導(dǎo)向槽連接有L型托罐臺(tái)，L型托罐臺(tái)由豎直板和水平板組成。L型托罐臺(tái)的豎直板連接在氣動(dòng)升降架上，L型托罐臺(tái)的水平板位于恒溫油槽內(nèi)。在L 型托罐臺(tái)的水平板上固定有固定卡。固定卡能將參考罐和樣品吸附罐固定。氣動(dòng)升降架帶動(dòng)L型托罐臺(tái)下移動(dòng)，參考罐和樣品吸附罐降入恒溫油槽內(nèi)；當(dāng)氣動(dòng)升降架帶動(dòng)L型托罐臺(tái)上移動(dòng)，參考罐和樣品吸附罐從恒溫油槽內(nèi)升起。5、數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)和數(shù)模轉(zhuǎn)換器，計(jì)算機(jī)通過(guò)信號(hào)線連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器， 數(shù)模轉(zhuǎn)換器通過(guò)硬盤數(shù)據(jù)線連接電控調(diào)節(jié)閥A、氣動(dòng)切換閥、壓力變送器A、壓力變送器B和溫度控制儀。通過(guò)壓力變送器和溫度控制儀將信號(hào)采集到數(shù)模轉(zhuǎn)換器，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，被計(jì)算機(jī)記錄，存儲(chǔ)在特定格式的文件。參考罐和樣品吸附罐的壓力變化通過(guò)壓力變送器傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換器后形成數(shù)字信號(hào)被計(jì)算機(jī)所采集。在恒溫油槽的一端有一個(gè)計(jì)算機(jī)箱，計(jì)算機(jī)固定在計(jì)算機(jī)箱的上部，計(jì)算機(jī)箱的中部有鍵盤臺(tái)，鍵盤臺(tái)上安放計(jì)算機(jī)鍵盤；在計(jì)算機(jī)箱的下部箱體內(nèi)固定有所述的增壓泵和制冷系統(tǒng)的制冷壓縮機(jī)。溫度控制儀的電源接口采用市用電壓為220V，50 60Hz的交流電。所述的恒溫油槽外壁長(zhǎng)度為1200mm、寬度為850mm、高度為1200mm。保溫層壁厚 IOOmm0本發(fā)明的有益效果本發(fā)明高溫高壓吸附測(cè)試儀可用于煤層、頁(yè)巖等溫吸附量測(cè)試實(shí)驗(yàn)中，既可將實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫高壓的測(cè)量，同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)低溫的測(cè)試，同時(shí)可以實(shí)現(xiàn)對(duì)2 8 個(gè)樣品的測(cè)量，使用氣動(dòng)升降裝置減少了樣品吸附罐裝卸工作強(qiáng)度，同時(shí)壓力數(shù)據(jù)計(jì)算機(jī)自動(dòng)采集，便于使用，尤其適用于室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。


圖1是高溫高壓吸附測(cè)試儀的原理結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是高溫高壓吸附測(cè)試儀外形結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是高溫高壓吸附測(cè)試儀的樣品吸附罐10、參考罐9和L型托罐臺(tái)23的連接示意4是巖心樣品吸附罐結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是參考罐結(jié)構(gòu)示意圖。圖中，1-氦氣瓶，2-氣動(dòng)開關(guān)閥，3-安全閥，4-梭閥，5-增壓泵，6-電控調(diào)節(jié)閥A， 7-壓力變送器A，8-氣動(dòng)切換閥，9-參考罐，10-樣品吸附罐，11-壓力變送器B，12-手動(dòng)調(diào)節(jié)閥，13-電控調(diào)節(jié)閥，14-數(shù)模轉(zhuǎn)換器，15-計(jì)算機(jī)，16-鍵盤臺(tái)，17-箱體，18-恒溫油槽，19-蒸發(fā)器，20-溫度控制儀，21-帶孔隔板，22-電加熱元件，23-L型托罐臺(tái)，24-氣動(dòng)升降架，25-固定卡，27-底部加強(qiáng)塊，28-頂部螺紋體，29-罐體，30-螺旋蓋，31-固定塊，32-管接頭，33-筒體。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例1 以一個(gè)高溫高壓吸附測(cè)試儀為例，對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明。高溫高壓吸附測(cè)試儀，包括氣體增壓裝置、吸附裝置、溫度控制裝置、升降裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)。參閱圖1。氣體增壓裝置主要由氦氣瓶1、氣動(dòng)開關(guān)閥2、安全閥3、梭閥4、增壓泵 5、電控調(diào)節(jié)閥A6、壓力變送器A7和氣動(dòng)切換閥8組成，兩個(gè)氣動(dòng)開關(guān)閥2通過(guò)管線分別連接在一個(gè)氦氣瓶1的出氣口，氣動(dòng)開關(guān)閥2出口端分別連接一個(gè)安全閥3，兩個(gè)安全閥3出口連接一個(gè)梭閥4，梭閥4的出口連接一個(gè)Haskel AG-30型增壓泵5，通過(guò)增壓泵5將實(shí)驗(yàn)氣體增壓到需要壓力，傳送到參考罐9和樣品吸附罐10中。增壓泵5的出口通過(guò)管線并聯(lián)有四個(gè)氣動(dòng)切換閥8，氣動(dòng)切換閥為DN 15型。在電控調(diào)節(jié)閥A6與氣動(dòng)切換閥8之間的管線上連接有壓力變送器A7。在增壓泵5的實(shí)驗(yàn)氣體的進(jìn)口通過(guò)管線連接有一個(gè)電控調(diào)節(jié)閥13，電控調(diào)節(jié)閥13 的進(jìn)口連接一個(gè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥12。參閱圖1。吸附裝置包括參考罐9、樣品吸附罐10和壓力變送器Bll ；每個(gè)氣動(dòng)切換閥8的出口連接一個(gè)參考罐9的氣體入口，氣動(dòng)切換閥8的另一個(gè)出口連接一個(gè)樣品吸附罐10的氣體入口 ；在參考罐9和樣品吸附罐10的另一端分別連接有一個(gè)壓力變送器 B11。參閱圖4。巖心樣品吸附罐10為一個(gè)盛放樣品容器，由底部加強(qiáng)塊27、頂部螺紋體觀、罐體四和螺旋蓋30組成。罐體四內(nèi)腔為圓柱體形的圓形罐，即內(nèi)徑為20mm，內(nèi)腔長(zhǎng)度300mm，可以盛放150 200克巖石樣品，可以放入直徑為20mm的圓柱狀巖心。在罐體四開口端開口端螺紋連接圓盤形頂部螺紋體28，頂部螺紋體28中心有內(nèi)螺孔；在頂部螺紋體觀上連接有螺旋蓋30，螺旋蓋30為圓柱體形有中心孔，中心孔內(nèi)焊接有進(jìn)氣管；在罐體 29的底部焊接有底部加強(qiáng)塊27，底部加強(qiáng)塊27和罐底有螺孔，螺孔能連接壓力變送器Bl 1。參閱圖5。參考罐9為一個(gè)密閉圓柱體形密閉容器，由固定塊31、管接頭32和筒體33組成，管接頭32焊接在筒體33 —端；在筒體33的另一端(底部)焊接有固定塊31， 固定塊31和筒體33的底部有螺孔，螺孔能連接壓力變送器B11。使用過(guò)程中通過(guò)管接頭 32把參考罐聯(lián)入整個(gè)系統(tǒng)中，參考罐9內(nèi)部加入樣品。另外還設(shè)計(jì)了已知體積為33. 5ml球體標(biāo)準(zhǔn)塊，其直徑約為20mm，便于對(duì)樣品吸附罐10進(jìn)行體積校準(zhǔn)，并可以在樣品不能裝滿吸附罐10時(shí)用于填充剩余的空間。參閱圖2。溫度控制裝置主要由恒溫油槽18、蒸發(fā)器19、溫度控制儀20、帶孔隔板21和電加熱元件22組成，恒溫油槽18是一個(gè)長(zhǎng)方體的保溫槽，恒溫油槽18外壁長(zhǎng)度為 1200mm、寬度為850mm、高度為1200mm。保溫層100mm。恒溫油槽18有一個(gè)活動(dòng)的蓋子，蓋子是直接扣在恒溫油槽18的上方，在恒溫油槽18的底部固定有制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器19，蒸發(fā)器19連接制冷系統(tǒng)。在恒溫油槽18內(nèi)并在蒸發(fā)器19的上部固定有與蒸發(fā)器19平行的帶孔隔板21，帶孔隔板21上均勻分布有通孔；在恒溫油槽18內(nèi)并在恒溫油槽18的兩端壁上分別固定有RGAQ型管狀電加熱元件22 ；每個(gè)電加熱元件22的功率是1500W。在恒溫油槽18內(nèi)壁上固定有溫度控制儀20，電加熱元件22與溫度控制儀20連接，溫度控制儀20能控制電加熱元件22為恒溫油槽18加熱。制冷系統(tǒng)與溫度控制儀20連接。溫度控制儀20型號(hào)為ND 6401，為一款可調(diào)式數(shù)字溫度控制儀，顯示、控制范圍是0 100°C。實(shí)現(xiàn)恒溫油槽18內(nèi)溫度5 150°C范圍內(nèi)的精確控制，誤差范圍彡士0. 1°C。參閱圖3。升降裝置包括L型托罐臺(tái)23、氣動(dòng)升降架M和固定卡25。在恒溫油槽18 —側(cè)壁的上邊沿垂直固定有四個(gè)氣動(dòng)升降架24。氣動(dòng)升降架M內(nèi)固定有雙活塞式氣缸，氣動(dòng)升降架M的內(nèi)側(cè)面有導(dǎo)向槽，通過(guò)氣動(dòng)升降架M的導(dǎo)向槽連接有L型托罐臺(tái)23， L型托罐臺(tái)23由豎直板和水平板組成。L型托罐臺(tái)23的豎直板連接在氣動(dòng)升降架M上，L 型托罐臺(tái)23的水平板位于恒溫油槽18內(nèi)。在L型托罐臺(tái)23的水平板上固定有兩個(gè)固定卡25。固定卡25具有兩個(gè)卡口，固定卡25能將參考罐9和樣品吸附罐10固定。參閱圖1。數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)15和數(shù)模轉(zhuǎn)換器14，計(jì)算機(jī)15通過(guò)信號(hào)線連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器14，數(shù)模轉(zhuǎn)換器14通過(guò)高速硬盤數(shù)據(jù)線連接電控調(diào)節(jié)閥A6、氣動(dòng)切換閥8、 壓力變送器A7、壓力變送器Bll和溫度控制儀20。通過(guò)壓力變送器和溫度控制儀將信號(hào)采集到數(shù)模轉(zhuǎn)換器14，通過(guò)數(shù)模轉(zhuǎn)換器14轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號(hào)，被計(jì)算機(jī)15記錄、存儲(chǔ)。參考罐 9和樣品吸附罐10的壓力變化通過(guò)壓力變送器11傳遞給數(shù)模轉(zhuǎn)換器14后形成數(shù)字信號(hào)被計(jì)算機(jī)1采集。參閱圖2。在恒溫油槽18的一端有一個(gè)計(jì)算機(jī)箱，計(jì)算機(jī)15固定在計(jì)算機(jī)箱的上部，計(jì)算機(jī)箱的中部有鍵盤臺(tái)16，鍵盤臺(tái)16上安放計(jì)算機(jī)鍵盤；在計(jì)算機(jī)箱的下部箱體17 內(nèi)固定有所述的增壓泵5和制冷系統(tǒng)的制冷壓縮機(jī)。溫度控制儀20的電源接口采用市用電壓220V，50 60Hz交流電。簡(jiǎn)述高溫高壓吸附測(cè)試儀的使用過(guò)程。參閱圖1。測(cè)試時(shí)，要根據(jù)實(shí)驗(yàn)方案，利用溫度控制儀20設(shè)定體系溫度值，實(shí)用氦氣對(duì)參考罐9和樣品吸附罐10體積進(jìn)行校正，分別利用增壓泵5打壓三次，利用波-瑪定律求出四個(gè)樣品吸附罐10和參考罐9的體積。體積校正完成后，放出氦氣，打開樣品吸附罐10，裝入煤巖或頁(yè)巖樣品，然后將樣品吸附罐10連接到系統(tǒng)中，打開氣動(dòng)開關(guān)閥2，打開梭閥4，打開氣動(dòng)轉(zhuǎn)換閥8，往樣品吸附罐10中注入氦氣，然后再通過(guò)氣動(dòng)轉(zhuǎn)換閥8實(shí)現(xiàn)參考罐9和樣品吸附罐10的連通，然后利用壓力變送器11采集傳送壓力數(shù)值，然后把氦氣放空，然后重復(fù)實(shí)驗(yàn)3次，得到三組壓力數(shù)值，利用波-瑪定律求的自由空間體積。自由空間體積校正完成后，開啟氦氣瓶1相連接的氣動(dòng)開關(guān)閥2，梭閥4，利用增壓泵5經(jīng)過(guò)氣動(dòng)切換閥8先往參考罐9注入一個(gè)設(shè)定的壓力，然后通過(guò)氣動(dòng)轉(zhuǎn)換閥8，實(shí)現(xiàn)與樣品吸附罐10的連通，由計(jì)算機(jī)15分別記錄參考罐9和樣品吸附罐10的初始和最終壓力， 得到第一組壓力數(shù)據(jù)。接著，利用氣動(dòng)轉(zhuǎn)換閥8切斷參考罐9和樣品吸附罐10之間的連通， 利用增壓泵5對(duì)參考罐9繼續(xù)增壓到一個(gè)設(shè)定的壓力值，再利用氣動(dòng)轉(zhuǎn)換閥8，實(shí)現(xiàn)與樣品吸附罐10的連通，由計(jì)算機(jī)15分別記錄參考罐9和樣品吸附罐10的初始和最終壓力，得到第二組壓力數(shù)據(jù)。然后重復(fù)這一步驟6 9次，可以得到6 9組壓力數(shù)值，利用這套壓力數(shù)值，采用專用的吸附數(shù)值分析軟件，就得到樣品的吸附氣量。此時(shí)，恒溫油槽18在實(shí)驗(yàn)室自動(dòng)啟動(dòng)溫控系統(tǒng)保持系統(tǒng)恒溫。四組樣品吸附罐10和參考罐9內(nèi)樣品的吸附、解吸過(guò)程同時(shí)提供均勻、穩(wěn)定的溫度環(huán)境，選用數(shù)顯溫度控制儀20還可實(shí)時(shí)顯示箱體溫度，以便及時(shí)調(diào)控。 實(shí)驗(yàn)結(jié)束，利用氣動(dòng)轉(zhuǎn)換閥8釋放出樣品吸附罐10和參考罐9中氣體，打開樣品吸附罐10取出樣品，切斷電源，關(guān)閉計(jì)算機(jī)15。
權(quán)利要求
1.一種高溫高壓吸附測(cè)試儀，包括氣體增壓裝置、吸附裝置、溫度控制裝置、升降裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；其特征在于氣體增壓裝置主要由氦氣瓶(1)、氣動(dòng)開關(guān)閥O)、安全閥(3)、梭閥G)、增壓泵(5)、 電控調(diào)節(jié)閥A(6)、壓力變送器A(7)和氣動(dòng)切換閥(8)組成，氣動(dòng)開關(guān)閥(2)通過(guò)管線連接在氦氣瓶(1)出口，氣動(dòng)開關(guān)閥⑵出口端連接安全閥(3)，安全閥(3)出口連接梭閥0)， 梭閥的出口連接增壓泵(5)，增壓泵(5)的出口通過(guò)管線并聯(lián)有2 8個(gè)氣動(dòng)切換閥 (8)；在電控調(diào)節(jié)閥A(6)與氣動(dòng)切換閥(8)之間的管線上連接有壓力變送器A(7)；吸附裝置包括參考罐(9)、樣品吸附罐(10)和壓力變送器B(Il)；每個(gè)氣動(dòng)切換閥⑶ 的出口連接一個(gè)參考罐(9)的氣體入口，氣動(dòng)切換閥(8)的另一個(gè)出口連接一個(gè)樣品吸附罐(10)的氣體入口 ；在參考罐(9)和樣品吸附罐(10)的另一端分別連接有壓力變送器 B(Il)；溫度控制裝置主要由恒溫油槽(18)、蒸發(fā)器(19)、溫度控制儀(20)、帶孔隔板和電加熱元件0 組成，恒溫油槽(18)是一個(gè)長(zhǎng)方體的保溫槽，恒溫油槽有一個(gè)活動(dòng)的蓋子；在恒溫油槽(18)的底部固定有制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器(19)，蒸發(fā)器(19)連接制冷系統(tǒng)；在恒溫油槽(18)內(nèi)并在蒸發(fā)器(19)的上部固定有與蒸發(fā)器(19)平行的帶孔隔板01)，帶孔隔板上均勻分布有通孔；在恒溫油槽(18)內(nèi)并在恒溫油槽(18)的兩端壁上分別固定有電加熱元件0 ；在恒溫油槽(18)內(nèi)壁上固定有溫度控制儀(20)，電加熱元件02)與溫度控制儀OO)連接，制冷系統(tǒng)與溫度控制儀OO)連接；升降裝置包括L型托罐臺(tái)(23)、氣動(dòng)升降架04)和固定卡(25)，在恒溫油槽(18) — 側(cè)壁的上邊沿垂直固定有2 8個(gè)氣動(dòng)升降架(M)，氣動(dòng)升降架04)內(nèi)固定有活塞式氣缸，氣動(dòng)升降架04)的內(nèi)側(cè)面有導(dǎo)向槽，通過(guò)氣動(dòng)升降架04)的導(dǎo)向槽連接有L型托罐臺(tái) (23)，L型托罐臺(tái)由豎直板和水平板組成；L型托罐臺(tái)的豎直板連接在氣動(dòng)升降架04)上，L型托罐臺(tái)03)的水平板位于恒溫油槽(18)內(nèi)，在L型托罐臺(tái)03)的水平板上固定有固定卡05)；數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括計(jì)算機(jī)(1 和數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)，計(jì)算機(jī)(1 通過(guò)信號(hào)線連接數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)，數(shù)模轉(zhuǎn)換器(14)通過(guò)硬盤數(shù)據(jù)線連接電控調(diào)節(jié)閥A(6)、氣動(dòng)切換閥(8)、壓力變送器A(7)、壓力變送器B(Il)和溫度控制儀00)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓吸附測(cè)試儀，其特征在于在增壓泵(5)的實(shí)驗(yàn)氣體的進(jìn)口通過(guò)管線連接有一個(gè)電控調(diào)節(jié)閥(13)，電控調(diào)節(jié)閥(1 的進(jìn)口連接一個(gè)手動(dòng)調(diào)節(jié)閥(12)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓吸附測(cè)試儀，其特征在于巖心樣品吸附罐(10)由底部加強(qiáng)塊(27)、頂部螺紋體( )、罐體09)和螺旋蓋(30)組成，罐體09)內(nèi)腔為圓柱體形的圓形罐，即內(nèi)徑為20mm，內(nèi)腔長(zhǎng)度300mm，在罐體Q9)開口端螺紋連接圓盤形頂部螺紋體( )，頂部螺紋體08)中心有內(nèi)螺孔；在頂部螺紋體08)上連接有螺旋蓋(30)，螺旋蓋(30)為圓柱體形有中心孔，中心孔內(nèi)焊接有進(jìn)氣管；在罐體09)的底部焊接有底部加強(qiáng)塊(27)，底部加強(qiáng)塊(XT)和罐底有螺孔。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓吸附測(cè)試儀，其特征在于參考罐(9)為一個(gè)密閉圓柱體形密閉容器，由固定塊(31)、管接頭(3 和筒體(3 組成，管接頭(3 焊接在筒體 (33) 一端；在筒體(3 的另一端焊接有固定塊(31)，固定塊(31)和筒體(3 的底部有螺孔。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓吸附測(cè)試儀，其特征在于巖心樣品吸附罐(10)內(nèi)有體積為33. 5ml球體巖心標(biāo)準(zhǔn)塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓吸附測(cè)試儀，其特征在于增壓泵( 為Haskel AG-30型，氣動(dòng)切換閥(8)為DN15型；溫度控制儀^))型號(hào)為ND 6401。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的高溫高壓吸附測(cè)試儀，其特征在于在恒溫油槽(18)的一端有一個(gè)計(jì)算機(jī)箱，計(jì)算機(jī)(1 固定在計(jì)算機(jī)箱的上部，計(jì)算機(jī)箱的中部有鍵盤臺(tái)(16)，鍵盤臺(tái)(16)上安放計(jì)算機(jī)鍵盤；在計(jì)算機(jī)箱的下部箱體(17)內(nèi)固定有所述的增壓泵(5)和制冷系統(tǒng)的制冷壓縮機(jī)。
全文摘要
本發(fā)明高溫高壓吸附測(cè)試儀，用于煤層氣、頁(yè)巖氣在不同壓力條件下等溫吸附量、解吸量測(cè)試。高溫高壓吸附測(cè)試儀，包括氣體增壓裝置、吸附裝置、溫度控制裝置、升降裝置和數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；氣動(dòng)開關(guān)閥連接在氦氣瓶，氣動(dòng)開關(guān)閥出口端連接安全閥、梭閥和增壓泵，增壓泵的出口并聯(lián)有2～8個(gè)氣動(dòng)切換閥；每個(gè)氣動(dòng)切換閥連接一個(gè)參考罐和一個(gè)樣品吸附罐；在參考罐和樣品吸附罐的另一端分別連接有壓力變送器。在恒溫油槽的底部固定有制冷系統(tǒng)的蒸發(fā)器；在恒溫油槽內(nèi)固定有帶孔隔板、電加熱元件和溫度控制儀。效果是結(jié)構(gòu)合理、緊湊，便于移動(dòng)，使用方便，尤其適用于煤層氣、頁(yè)巖氣解吸和吸附量的室內(nèi)實(shí)驗(yàn)。
文檔編號(hào)G01N15/08GK102162785SQ20111000469
公開日2011年8月24日 申請(qǐng)日期2011年1月11日 優(yōu)先權(quán)日2011年1月11日
發(fā)明者劉人和, 劉德勛, 劉洪林, 王紅巖, 董雷, 趙群, 閆剛 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司