一種吸附氣解析儀的制作方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種吸附氣解析儀，包括：解析爐、解析罐、解析蓋；進行解析實驗時，解析罐放置于解析爐上，待測樣品放置于解析罐內(nèi)，解析蓋蓋在解析罐上，解析蓋底部設(shè)置有壓力傳感器、接觸式溫度傳感器及紅外線溫度傳感器，連接于解析蓋內(nèi)設(shè)置的一A/D轉(zhuǎn)換器；解析蓋頂部設(shè)置有氣體壓力顯示屏、氣體溫度顯示屏及巖石溫度顯示屏，連接于A/D轉(zhuǎn)換器；壓力傳感器用于測量解析罐內(nèi)的氣體壓力；接觸式溫度傳感器用于測量解析罐內(nèi)的氣體溫度；紅外線溫度傳感器，用于測量解析罐內(nèi)的待測樣品溫度，氣體壓力顯示屏、氣體溫度顯示屏及巖石溫度顯示屏用于顯示解析罐內(nèi)的氣體壓力、氣體溫度、待測樣品溫度。
【專利說明】一種吸附氣解析儀
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種氣體解析實驗設(shè)備，尤指一種吸附氣解析儀，應(yīng)用于測量地下巖石中吸附氣的含量。
【背景技術(shù)】
[0002]吸附氣是氣體在頁巖儲層中一種重要的賦存形式，其含量占總含氣量的20%至85%，主要是以吸附狀態(tài)存在于儲層微納米孔隙和微裂縫表面。吸附氣含量是頁巖氣資源評價和目標(biāo)區(qū)優(yōu)選的關(guān)鍵性參數(shù)，也是評價頁巖是否具有開采價值的一個重要標(biāo)準(zhǔn)。因此，準(zhǔn)確獲得頁巖儲層中吸附氣的含量是頁巖氣勘探開發(fā)的一個重要環(huán)節(jié)。
[0003]目前還沒有用于吸附氣含量精確測量的專用實驗設(shè)備。普遍采用等溫吸附和現(xiàn)場解吸兩種實驗方法獲取吸附氣含量。通過等溫吸附實驗研究壓力和溫度對泥頁巖吸附性能影響時，對這兩個因素分開進行討論，沒有一個整體研究思路，而泥頁巖隨著埋深的變化，其儲層溫度和壓力常常一起變化，所以等溫吸附實驗結(jié)果很難準(zhǔn)確反映真實的頁巖吸附氣量?，F(xiàn)場解吸是需要將含氣樣品放置在密封罐中進行解吸反應(yīng)，導(dǎo)氣管一端與密封罐內(nèi)部連通，另一端伸入量管開口，量管開口朝下并置于水槽液面以下，通過讀取量筒刻度獲得吸附氣含量。
[0004]利用上述實驗室常規(guī)設(shè)備組裝而成的實驗系統(tǒng)，可基本滿足天然氣解析反應(yīng)、收集以及含量測定的要求，但是，在實際使用中我們發(fā)現(xiàn)，上述實驗系統(tǒng)存在如下缺陷:
[0005]1、實驗中需用不同量度的玻璃量筒利用倒置排水法測量解析出的吸附氣的體積，倒置量筒的過程中容易混入少量的空氣，且讀數(shù)時量筒內(nèi)外氣體壓強不同，導(dǎo)致讀數(shù)存在
誤差;
[0006]2、實驗中需用多段不同長度的導(dǎo)氣管，導(dǎo)氣管在實驗準(zhǔn)備過程中必定混入空氣，量筒中的導(dǎo)氣管容易脫出量筒，且較高溫度的氣體可使導(dǎo)氣管產(chǎn)生熱脹冷縮作用，上述原因?qū)е聹y試結(jié)果與實際結(jié)果偏差較大；
[0007]3、實驗中需用大容量水槽采集氣體，且需用水浴裝置進行加熱，實驗過程耗水大，但鉆井現(xiàn)場水資源緊張；
[0008]4、水浴裝置能夠加熱的最高溫度為100°C，溫度范圍跨度窄，不能模擬深層高溫地質(zhì)環(huán)境；
[0009]5、實驗裝置體積大、重量大、攜帶不便，玻璃儀器多且易碎，安全性低、穩(wěn)定性差；
[0010]6、實驗時間長，操作復(fù)雜，實驗需要多人同時完成，不便于多個測試同時進行，不能較好地滿足實際需要；
[0011]由此可見，上述現(xiàn)有的吸附氣含量測量設(shè)備及其實驗方法，在結(jié)構(gòu)與操作上仍存在缺陷與不便，有待進一步改進。
實用新型內(nèi)容
[0012]本實用新型針對上述問題，設(shè)計出一種結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、耗水少、加熱溫度范圍廣、數(shù)據(jù)自動采集、操作方便、簡單快捷、測量精確、便于移動和攜帶、適合野外現(xiàn)場使用的新型吸附氣解析儀。
[0013]為達到上述目的，本實用新型提出了一種吸附氣解析儀，包括:解析爐、解析罐、解析蓋；進行解析實驗時，所述解析罐放置于所述解析爐上，待測樣品放置于所述解析罐內(nèi)，所述解析蓋蓋在所述解析罐上，所述解析蓋底部設(shè)置有壓力傳感器、接觸式溫度傳感器及紅外線溫度傳感器，連接于所述解析蓋內(nèi)設(shè)置的一 A/D轉(zhuǎn)換器；所述解析蓋頂部設(shè)置有氣體壓力顯示屏、氣體溫度顯示屏及巖石溫度顯示屏，連接于所述A/D轉(zhuǎn)換器；其中，所述壓力傳感器，用于測量所述解析罐內(nèi)的氣體壓力，生成氣體壓力信號，所述A/D轉(zhuǎn)換器將氣體壓力信號轉(zhuǎn)換后發(fā)送至所述氣體壓力顯示屏顯示；所述接觸式溫度傳感器，用于測量所述解析罐內(nèi)的氣體溫度，生成氣體溫度信號，所述A/D轉(zhuǎn)換器將氣體溫度信號轉(zhuǎn)換后發(fā)送至所述氣體溫度顯示屏顯示；所述紅外線溫度傳感器，用于測量所述解析罐內(nèi)的待測樣品溫度，生成待測樣品溫度信號，所述A/D轉(zhuǎn)換器將待測樣品溫度信號轉(zhuǎn)換后發(fā)送至所述巖石溫度顯示屏顯示。
[0014]進一步的，所述解析爐上設(shè)置有加熱爐面板，用于對所述待測樣品進行加熱；所述解析罐的底部設(shè)置有與所述加熱爐面板配套的受熱鐵片。
[0015]進一步的，所述解析罐的罐體設(shè)置有真空絕熱層，上方開口處設(shè)置有外螺紋；
[0016]相應(yīng)的，所述解析蓋的底部設(shè)置有真空絕熱層，底部內(nèi)壁設(shè)置有與所述外螺紋匹配的內(nèi)螺紋。
[0017]進一步的，所述解析蓋上還設(shè)置有數(shù)據(jù)讀取接口，連接所述A/D轉(zhuǎn)換器，用于接入外部設(shè)備讀取所述氣體壓力信號、氣體溫度信號、待測樣品溫度信號。
[0018]進一步的，所述解析蓋還包括:出氣孔、卡柄及閥口 ；其中，所述出氣孔穿過所述解析蓋，設(shè)置在所述解析蓋的中心位置；所述卡柄外部設(shè)置有凹槽，固定安裝于所述出氣孔頂部；所述閥口設(shè)置于所述卡柄頂部，用于控制出氣孔排出解析氣體。
[0019]進一步的，所述解析罐的罐體由具有真空絕熱層的不銹鋼材料制成；所述解析蓋底部由具有真空絕熱層的不銹鋼材料制成。
[0020]本實用新型的吸附氣解析儀，專用于天然氣勘探開發(fā)中吸附氣含量的解析測量，特別是頁巖氣、煤層氣等非常規(guī)天然氣吸附氣含量的解析測量，可迅速評價研究區(qū)儲層的資源潛力和勘探前景，研究不同地區(qū)的含氣性特征，含氣量分布規(guī)律和儲層的儲氣能力。儀器結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、耗水少、加熱溫度范圍廣、數(shù)據(jù)自動采集、操作方便、簡單快捷、測量精確、便于移動和攜帶、適合野外現(xiàn)場使用。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0021]此處所說明的附圖用來提供對本實用新型的進一步理解，構(gòu)成本申請的一部分，并不構(gòu)成對本實用新型的限定。在附圖中:
[0022]圖1A為本實用新型吸附氣解析儀中的解析蓋結(jié)構(gòu)示意圖。
[0023]圖1B為本實用新型吸附氣解析儀中的解析蓋切面結(jié)構(gòu)示意圖。
[0024]圖2為本實用新型吸附氣解析儀中的解析罐結(jié)構(gòu)示意圖。
[0025]圖3為本實用新型吸附氣解析儀中的解析爐結(jié)構(gòu)示意圖?！揪唧w實施方式】
[0026]以下配合圖式及本實用新型的較佳實施例，進一步闡述本實用新型為達成預(yù)定實用新型目的所采取的技術(shù)手段。
[0027]本實用新型還提出了一種吸附氣解析儀，結(jié)合圖1A、圖1B、圖2及圖3所示，包括:解析蓋1、解析罐2、解析爐3 ;進行解析實驗時，解析罐2放置于解析爐3上，待測樣品放置于解析罐2內(nèi)，解析蓋I蓋在解析罐2上。
[0028]結(jié)合圖1A及圖1B所示，解析蓋I底部設(shè)置有壓力傳感器101、接觸式溫度傳感器102及紅外線溫度傳感器103，連接于解析蓋I內(nèi)設(shè)置的A/D轉(zhuǎn)換器104。
[0029]解析蓋I頂部設(shè)置有氣體壓力顯示屏105、氣體溫度顯示屏106及巖石溫度顯示屏107，連接于A/D轉(zhuǎn)換器104。其中，
[0030]壓力傳感器101，用于測量解析罐2內(nèi)的氣體壓力，生成氣體壓力信號，A/D轉(zhuǎn)換器104將氣體壓力信號轉(zhuǎn)換后發(fā)送至氣體壓力顯示屏105顯示。
[0031]接觸式溫度傳感器102，用于測量解析罐2內(nèi)的氣體溫度，生成氣體溫度信號，A/D轉(zhuǎn)換器104將氣體溫度信號轉(zhuǎn)換后發(fā)送至氣體溫度顯示屏106顯示。
[0032]紅外線溫度傳感器103，用于測量解析罐2內(nèi)的待測樣品溫度，生成待測樣品溫度信號，A/D轉(zhuǎn)換器104將待測樣品溫度信號轉(zhuǎn)換后發(fā)送至巖石溫度顯示屏107顯示；該傳感器在工作時，具有響應(yīng)時間快、測量準(zhǔn)確、非接觸及使用壽命長等優(yōu)點。
[0033]在本實施例中，A/D轉(zhuǎn)換器104還可用于存儲氣體壓力信號、氣體溫度信號、待測樣品溫度信號。
[0034]在解析蓋I上還設(shè)置有數(shù)據(jù)讀取接口 108，連接所述A/D轉(zhuǎn)換器104，可用于接入外部設(shè)備(如U盤、筆記本電腦)讀取氣體壓力信號、氣體溫度信號、待測樣品溫度信號。
[0035]在本實施例中，解析蓋I還設(shè)置有:出氣孔109、卡柄110、閥口 111、開關(guān)112 ;其中，
[0036]出氣孔109穿過解析蓋1，設(shè)置在解析蓋I的中心位置；
[0037]卡柄110外部設(shè)置有凹槽，固定安裝于出氣孔109頂部，使用者可以通過扳手卡在卡柄110的凹槽上擰緊解析蓋I ;
[0038]閥口 111設(shè)置于卡柄110頂部，用于控制出氣孔109排出解析氣體；可選用美國Colder Products Company生產(chǎn)的快速連接頭的公扣。當(dāng)公扣與母扣分開時,能夠阻止流體通過，并具有較好的工業(yè)氣密性。
[0039]開關(guān)112連接A/D轉(zhuǎn)換器104，用于控制解析蓋I電源。
[0040]在本實施例中，結(jié)合圖3所示，解析爐3上設(shè)置有加熱爐面板31，用于對待測樣品進行加熱。如圖3所示，解析爐3上還設(shè)置有開關(guān)32、溫度調(diào)節(jié)按鈕33、溫度顯示屏34、卡座35、電源線36。該解析爐采用電子爐的磁場感應(yīng)渦流加熱原理，其優(yōu)點是加熱溫度快、精確控溫、使用方便、節(jié)能環(huán)保、安全性高。
[0041]結(jié)合圖2所示，解析罐2的底部設(shè)置有與加熱爐面板31配套的受熱鐵片21。解析罐2的罐體設(shè)置有真空絕熱層22，下方設(shè)置有卡槽23，可與卡座35卡合使解析罐2固定，上方開口處設(shè)置有外螺紋(未繪示)。
[0042]相應(yīng)的，結(jié)合圖1B所示，解析蓋I的底部設(shè)置有真空絕熱層113，底部內(nèi)壁設(shè)置有與外螺紋匹配的內(nèi)螺紋(未繪示)。[0043]進一步的，解析罐2的罐體及解析蓋I底部都是由具有真空絕熱層的不銹鋼材料制成。
[0044]為了對上述吸附氣解析儀進行更為清楚的解釋，下面結(jié)合一個具體的實施例來進行說明，然而值得注意的是該實施例僅是為了更好地說明本實用新型，并不構(gòu)成對本實用新型不當(dāng)?shù)南薅ā?br> [0045]在一具體實施例中，使用本實用新型吸附氣解析儀進行吸附氣含量，包括以下步驟:
[0046]1、測量未放巖石樣品時解析罐2中的溫度和壓力。首先，從裝置箱中取出解析蓋
1、解析罐2及解析爐3，將解析罐2底部的卡槽23固定于解析爐3的卡座35上，用扳手卡在解析蓋I的卡柄110凹槽上，擰緊解析蓋1，在數(shù)據(jù)讀取接口 108插入數(shù)據(jù)存儲卡，打開解析蓋I上的電源，此時，氣體溫度顯示屏106顯示為Tci,氣體壓力顯示屏105顯示為Pci,關(guān)閉解析蓋I上電源。[0047]2、取下解析蓋1，將從鉆井中剛提取的巖石樣品擦凈后迅速放入解析罐2中，迅速擰緊解析蓋I。
[0048]3、打開解析蓋I電源，進行數(shù)據(jù)采集。按照一定的時間間隔ti;自動記錄巖石樣品溫度T’ i，罐內(nèi)的氣體溫度Ti及罐內(nèi)的氣體壓力？1(1=1，2，3吣)。
[0049]4、打開解析爐3的電源，設(shè)定一定的解析溫度(地下儲層溫度)進行加熱。具體來說，解析罐2底部的受熱鐵片21與解析爐3上的加熱爐面板31緊密接觸在一起，插上解析爐3上的電源插頭36，打開電源，通過溫度調(diào)節(jié)按鈕33將加熱溫度調(diào)節(jié)到巖石樣品所處的地層溫度，顯不在巖石溫度顯不屏107上。
[0050]5、觀測解析蓋I上的顯示屏，當(dāng)氣體溫度、氣體壓力、巖石樣品溫度保持不變時，再次調(diào)節(jié)解析爐3的解析溫度使巖石樣品到某一目標(biāo)溫度(例如:目標(biāo)溫度為T’ n)。
[0051]6、繼續(xù)觀察解析蓋I上的顯示屏，當(dāng)氣體壓力顯示屏105上壓力數(shù)值保持不變時，關(guān)閉解析蓋I和解析爐3的電源，進行集氣。此時，氣體壓力顯示屏105顯示為Pn，氣體溫度顯示屏106顯示為Tn，巖石溫度顯示屏107顯示溫度為T’ n(達到前述目標(biāo)溫度)，將一氣體采集裝置的母扣與本實用新型的閥口 111 (公扣)對接，解析罐2罐體即與氣體收集裝置連通，從而得以通過快速連接扣的內(nèi)部管道采集氣樣。
[0052]7、打開解析蓋1，取出巖石樣品，測量巖石體積。具體來說，將巖石樣品放入裝滿水的容器,測量溢出水體積，即為巖石樣品的體積％。
[0053]8、讀取數(shù)據(jù)存儲卡上的解析數(shù)據(jù)(氣體壓力、氣體溫度、巖石樣品溫度)，計算解析氣量。將上述測量數(shù)據(jù)帶入以下公式，可求得某一時刻巖石樣品解析出的累積氣體體積。
【權(quán)利要求】
1.一種吸附氣解析儀，包括:解析爐、解析罐、解析蓋；進行解析實驗時，所述解析罐放置于所述解析爐上，待測樣品放置于所述解析罐內(nèi)，所述解析蓋蓋在所述解析罐上，其特征在于， 所述解析蓋底部設(shè)置有壓力傳感器、接觸式溫度傳感器及紅外線溫度傳感器，連接于所述解析蓋內(nèi)設(shè)置的一 A/D轉(zhuǎn)換器； 所述解析蓋頂部設(shè)置有氣體壓力顯示屏、氣體溫度顯示屏及巖石溫度顯示屏，連接于所述A/D轉(zhuǎn)換器；其中， 所述壓力傳感器，用于測量所述解析罐內(nèi)的氣體壓力，生成氣體壓力信號，所述A/D轉(zhuǎn)換器將氣體壓力信號轉(zhuǎn)換后發(fā)送至所述氣體壓力顯示屏顯示； 所述接觸式溫度傳感器，用于測量所述解析罐內(nèi)的氣體溫度，生成氣體溫度信號，所述A/D轉(zhuǎn)換器將氣體溫度信號轉(zhuǎn)換后發(fā)送至所述氣體溫度顯示屏顯示； 所述紅外線溫度傳感器，用于測量所述解析罐內(nèi)的待測樣品溫度，生成待測樣品溫度信號，所述A/D轉(zhuǎn)換器將待測樣品溫度信號轉(zhuǎn)換后發(fā)送至所述巖石溫度顯示屏顯示。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附氣解析儀，其特征在于，所述解析爐上設(shè)置有加熱爐面板，用于對所述待測樣品進行加熱； 所述解析罐的底部設(shè)置有與所述加熱爐面板配套的受熱鐵片。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的吸附氣解析儀，其特征在于，所述解析罐的罐體設(shè)置有真空絕熱層，上方開口處設(shè)置有外螺紋； 相應(yīng)的，所述解析蓋的底部設(shè)置有真空絕熱層，底部內(nèi)壁設(shè)置有與所述外螺紋匹配的內(nèi)螺紋。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附氣解析儀，其特征在于，所述解析蓋上還設(shè)置有數(shù)據(jù)讀取接口，連接所述A/D轉(zhuǎn)換器，用于接入外部設(shè)備讀取所述氣體壓力信號、氣體溫度信號、待測樣品溫度信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附氣解析儀，其特征在于，所述解析蓋還包括:出氣孔、卡柄及閥口 ；其中， 所述出氣孔穿過所述解析蓋，設(shè)置在所述解析蓋的中心位置； 所述卡柄外部設(shè)置有凹槽，固定安裝于所述出氣孔頂部； 所述閥口設(shè)置于所述卡柄頂部，用于控制出氣孔排出解析氣體。
6.根據(jù)權(quán)利要求3所述的吸附氣解析儀，其特征在于，所述解析罐的罐體由具有真空絕熱層的不銹鋼材料制成； 所述解析蓋底部由具有真空絕熱層的不銹鋼材料制成。
【文檔編號】G01N1/44GK203688394SQ201420050440
【公開日】2014年7月2日 申請日期:2014年1月26日 優(yōu)先權(quán)日:2014年1月26日
【發(fā)明者】姜振學(xué), 宋巖, 李卓, 紀(jì)文明, 郝進, 邢金艷 申請人:中國石油大學(xué)(北京)