本發(fā)明涉及天然氣采集技術(shù)領(lǐng)域，涉及在保持取樣點(diǎn)壓力恒定不變的條件下，進(jìn)行天然氣樣品的定量采集，尤其涉及一種平衡壓力的氣體采集裝置及方法。

背景技術(shù)：

當(dāng)前，隨著石油天然氣的應(yīng)用和發(fā)展，石油天然氣地質(zhì)實(shí)驗(yàn)研究已經(jīng)成為石油天然氣地質(zhì)基礎(chǔ)性研究的重要內(nèi)容和方法。通過實(shí)驗(yàn)研究建立實(shí)驗(yàn)變量之間的因果關(guān)系，進(jìn)而可以為石油天然氣地質(zhì)理論的發(fā)展提供基礎(chǔ)性參數(shù)和依據(jù)。而作為實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)研究的實(shí)驗(yàn)設(shè)備及其輔助設(shè)備是其中重要的一環(huán)。在天然氣生成、聚集和成藏過程中，需要對實(shí)驗(yàn)流體(本發(fā)明中主要涉及天然氣)進(jìn)行采集，以開展天然氣組分、輕烴、碳同位素、氫同位素等分析化驗(yàn)項(xiàng)目，通過分析不同實(shí)驗(yàn)條件、同一實(shí)驗(yàn)條件不同實(shí)驗(yàn)階段的實(shí)驗(yàn)流體變化特征，剖析天然氣生成、運(yùn)聚和成藏的機(jī)理，進(jìn)而指導(dǎo)天然氣的勘探與開發(fā)生產(chǎn)實(shí)踐。所以，研發(fā)一種既能保證實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)準(zhǔn)確性，又能保障后繼實(shí)驗(yàn)的繼續(xù)開展的采氣裝置，對天然氣生成、運(yùn)聚和成藏的機(jī)理性研究具有至關(guān)重要的作用。

目前，實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常用采集天然氣樣品的容器有高壓鋼瓶、鹽水玻璃瓶和鋁塑氣袋。這些取樣容器具有各自的缺點(diǎn)：例如，鋁塑氣袋在采氣時(shí)通過乳膠軟管連接，密封性不足，取樣時(shí)容易混入空氣；其次，充氣后，鋁塑袋氣密性相對較差，天然氣組分存在差異性散失；再次鋁塑袋對不同的天然氣組分具有不同的吸附性，也容易對實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)造成一定的影響。又例如，鹽水玻璃瓶的鹽水則會不同程度地溶解天然氣，尤其是CO₂和H₂S等氣體，對天然氣的檢測結(jié)果也容易造成一定程度的影響。另外，又例如天然氣鋼瓶能夠較好保存天然氣樣品原有成分，但體積大，對于小氣量的成藏實(shí)驗(yàn)，使用置換法無法將鋼瓶內(nèi)部空氣置換干凈，造成實(shí)驗(yàn)樣品的污染；使用真空虹吸法，又無法保證鋼瓶內(nèi)形成正壓，致使樣品分析測試時(shí)無法取出天然氣。另外，上述三種開放式的取樣方式會導(dǎo)致取樣點(diǎn)的壓力發(fā)生明顯的變化，影響實(shí)驗(yàn)條件的穩(wěn)定。當(dāng)前，現(xiàn)有技術(shù)的氣體取樣器主要是關(guān)于井場、井口使用的取樣器，同樣為開放式、大體積采樣，無法滿足實(shí)驗(yàn)室采樣需求。因此，當(dāng)前需要一種小體積、樣品無損耗、采樣后實(shí)驗(yàn)體系保持壓力平衡的取樣裝置，以滿足實(shí)驗(yàn)室內(nèi)的需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的實(shí)施例提供一種平衡壓力的氣體采集裝置及方法，以解決當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常用采集天然氣樣品的容器普遍存在體積較大、采集的樣品存在損耗，采樣后實(shí)驗(yàn)體系不能保持壓力平衡的問題。

為達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用如下技術(shù)方案：

一種平衡壓力的氣體采集裝置包括取樣器、手動壓力泵、第一手動閥和回壓閥；

所述取樣器包括一腔體，在所述腔體上端設(shè)置有取樣口和用于控制所述取樣口氣體通斷的第二手動閥；在所述腔體下端設(shè)置有加壓口和用于控制所述加壓口氣體通斷的第三手動閥；在所述腔體內(nèi)設(shè)置有與所述腔體接觸的活塞；

所述取樣口與外部實(shí)驗(yàn)裝置連接；所述加壓口與所述回壓閥的進(jìn)口端連接，所述加壓口還通過所述第一手動閥與所述手動壓力泵連接；所述手動壓力泵還與所述回壓閥的加壓端連接。

具體的，所述取樣器由不銹鋼制成。

具體的，所述腔體的外壁與取樣口和第二手動閥的連接處，以及所述腔體的外壁與加壓口和第三手動閥的連接處均設(shè)置有外部密封圈。

具體的，所述活塞與所述腔體的接觸位置設(shè)置有內(nèi)部密封圈。

此外，所述外部密封圈和內(nèi)部密封圈由氟橡膠制成。

進(jìn)一步的，所述手動壓力泵還連接有用于顯示手動壓力泵壓力的壓力表。

此外，所述回壓閥還設(shè)置有排水口，在所述排水口下端設(shè)置有水槽。

一種平衡壓力的氣體采集方法，應(yīng)用于上述的平衡壓力的氣體采集裝置；所述方法包括：

打開第一手動閥、第二手動閥和第三手動閥，并通過手動壓力泵向加壓口加壓，以使得取樣器的腔體中的活塞移動到腔體頂端，以排空腔體內(nèi)的空氣；

關(guān)閉所述第二手動閥，將取樣器的取樣口接入外部實(shí)驗(yàn)裝置，通過手動壓力泵向加壓口加壓，以使得所述加壓口的氣體壓力大于所述取樣口的氣體壓力，關(guān)閉所述第一手動閥；

打開所述第二手動閥，通過手動壓力泵向加壓口控制加壓口的氣體壓力逐漸減小，直至回壓閥的下端有水流出，停止通過手動壓力泵向加壓口控制加壓口的氣體壓力，使得外部實(shí)驗(yàn)裝置的氣體進(jìn)入所述取樣口，推動所述活塞向下移動。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種平衡壓力的氣體采集裝置及方法，首先打開第一手動閥、第二手動閥和第三手動閥，并通過手動壓力泵向加壓口加壓，以使得取樣器的腔體中的活塞移動到腔體頂端，以排空腔體內(nèi)的空氣；關(guān)閉所述第二手動閥，將取樣器的取樣口接入外部實(shí)驗(yàn)裝置，通過手動壓力泵向加壓口加壓，以使得所述加壓口的氣體壓力大于所述取樣口的氣體壓力，關(guān)閉所述第一手動閥；打開所述第二手動閥，通過手動壓力泵向加壓口控制加壓口的氣體壓力逐漸減小，直至回壓閥的下端有水流出，停止通過手動壓力泵向加壓口控制加壓口的氣體壓力，使得外部實(shí)驗(yàn)裝置的氣體進(jìn)入所述取樣口，推動所述活塞向下移動。可見，本發(fā)明實(shí)施例提供的平衡壓力的氣體采集裝置結(jié)構(gòu)簡單，采樣后實(shí)驗(yàn)體系能夠保持壓力平衡，避免了當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常用采集天然氣樣品的容器普遍存在體積較大、采集的樣品存在損耗，采樣后實(shí)驗(yàn)體系不能保持壓力平衡的問題。

附圖說明

為了更清楚地說明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供一種平衡壓力的氣體采集裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供一種平衡壓力的氣體采集裝置中的取樣器的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明實(shí)施例提供一種平衡壓力的氣體采集方法的結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

如圖1所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種平衡壓力的氣體采集裝置10，包括取樣器101、手動壓力泵102、第一手動閥103和回壓閥104。

所述取樣器101包括一腔體105，在所述腔體105上端設(shè)置有取樣口106和用于控制所述取樣口106氣體通斷的第二手動閥107；在所述腔體105下端設(shè)置有加壓口108和用于控制所述加壓口108氣體通斷的第三手動閥109；在所述腔體105內(nèi)設(shè)置有與所述腔體105接觸的活塞110。

所述取樣口106與外部實(shí)驗(yàn)裝置20連接；所述加壓口108與所述回壓閥104的進(jìn)口端(圖中未示出)連接，所述加壓口108還通過所述第一手動閥103與所述手動壓力泵102連接；所述手動壓力泵102還與所述回壓閥104的加壓端(圖中未示出)連接。

具體的，所述取樣器101可以由不銹鋼制成。這樣該取樣器101可以承受最高70Mpa的壓力，能夠滿足實(shí)驗(yàn)室的常規(guī)需求。整個(gè)腔體105的內(nèi)容積可以為20ml。

具體的如圖2所示，所述腔體105的外壁與取樣口106和第二手動閥107的連接處，以及所述腔體105的外壁與加壓口108和第三手動閥109的連接處均設(shè)置有外部密封圈111。

具體的，如圖2所示，所述活塞110與所述腔體105的接觸位置設(shè)置有內(nèi)部密封圈112。

此外，所述外部密封圈111和內(nèi)部密封圈112可以由氟橡膠制成。這樣，外部密封圈111能很好的保證取樣器101的密閉性，且內(nèi)部密封圈112可以使活塞110能以較小的阻力上下移動。

進(jìn)一步的，如圖1所示，所述手動壓力泵102還連接有用于顯示手動壓力泵102壓力的壓力表113。

此外，如圖1所示，所述回壓閥104還設(shè)置有排水口114，在所述排水口114下端設(shè)置有水槽115。

通過本發(fā)明實(shí)施例進(jìn)行實(shí)驗(yàn)檢測，該平衡壓力的氣體采集裝置10在取樣時(shí)能夠保持取樣點(diǎn)壓力恒定不變并且取出的樣品的壓力和取樣點(diǎn)的壓力是相同的。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種平衡壓力的氣體采集裝置，首先打開第一手動閥、第二手動閥和第三手動閥，并通過手動壓力泵向加壓口加壓，以使得取樣器的腔體中的活塞移動到腔體頂端，以排空腔體內(nèi)的空氣；關(guān)閉所述第二手動閥，將取樣器的取樣口接入外部實(shí)驗(yàn)裝置，通過手動壓力泵向加壓口加壓，以使得所述加壓口的氣體壓力大于所述取樣口的氣體壓力，關(guān)閉所述第一手動閥；打開所述第二手動閥，通過手動壓力泵向加壓口控制加壓口的氣體壓力逐漸減小，直至回壓閥的下端有水流出，停止通過手動壓力泵向加壓口控制加壓口的氣體壓力，使得外部實(shí)驗(yàn)裝置的氣體進(jìn)入所述取樣口，推動所述活塞向下移動?？梢姡景l(fā)明實(shí)施例提供的平衡壓力的氣體采集裝置結(jié)構(gòu)簡單，采樣后實(shí)驗(yàn)體系能夠保持壓力平衡，避免了當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常用采集天然氣樣品的容器普遍存在體積較大、采集的樣品存在損耗，采樣后實(shí)驗(yàn)體系不能保持壓力平衡的問題。

對應(yīng)于上述圖1和圖2所示的裝置實(shí)施例，如圖3所示，本發(fā)明實(shí)施例提供一種平衡壓力的氣體采集方法，應(yīng)用于上述的平衡壓力的氣體采集裝置；所述方法包括：

步驟201、打開第一手動閥、第二手動閥和第三手動閥，并通過手動壓力泵向加壓口加壓，以使得取樣器的腔體中的活塞移動到腔體頂端，以排空腔體內(nèi)的空氣。

步驟202、關(guān)閉所述第二手動閥，將取樣器的取樣口接入外部實(shí)驗(yàn)裝置，通過手動壓力泵向加壓口加壓，以使得所述加壓口的氣體壓力大于所述取樣口的氣體壓力，關(guān)閉所述第一手動閥。

此處加壓口的氣體壓力僅僅是略微大于所述取樣口的氣體壓力，需要保證后續(xù)取樣口的氣體能夠推動活塞運(yùn)動。

步驟203、打開所述第二手動閥，通過手動壓力泵向加壓口控制加壓口的氣體壓力逐漸減小，直至回壓閥的下端有水流出，停止通過手動壓力泵向加壓口控制加壓口的氣體壓力，使得外部實(shí)驗(yàn)裝置的氣體進(jìn)入所述取樣口，推動所述活塞向下移動。

這樣就能夠在保證原有壓力的情況下取出氣體樣品。

本發(fā)明實(shí)施例提供的一種平衡壓力的氣體采集方法，首先打開第一手動閥、第二手動閥和第三手動閥，并通過手動壓力泵向加壓口加壓，以使得取樣器的腔體中的活塞移動到腔體頂端，以排空腔體內(nèi)的空氣；關(guān)閉所述第二手動閥，將取樣器的取樣口接入外部實(shí)驗(yàn)裝置，通過手動壓力泵向加壓口加壓，以使得所述加壓口的氣體壓力大于所述取樣口的氣體壓力，關(guān)閉所述第一手動閥；打開所述第二手動閥，通過手動壓力泵向加壓口控制加壓口的氣體壓力逐漸減小，直至回壓閥的下端有水流出，停止通過手動壓力泵向加壓口控制加壓口的氣體壓力，使得外部實(shí)驗(yàn)裝置的氣體進(jìn)入所述取樣口，推動所述活塞向下移動?？梢?，本發(fā)明實(shí)施例提供的平衡壓力的氣體采集裝置結(jié)構(gòu)簡單，采樣后實(shí)驗(yàn)體系能夠保持壓力平衡，避免了當(dāng)前的實(shí)驗(yàn)室內(nèi)常用采集天然氣樣品的容器普遍存在體積較大、采集的樣品存在損耗，采樣后實(shí)驗(yàn)體系不能保持壓力平衡的問題。

本發(fā)明中應(yīng)用了具體實(shí)施例對本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會有改變之處，綜上所述，本說明書內(nèi)容不應(yīng)理解為對本發(fā)明的限制。