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专利号: 2018114879614
申请人: 燕山大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-04-29
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种煤层气和页岩气含量解吸测量装置,其特征在于:包括自粉碎解吸罐、双向旋转电机、计量罐、参考罐、取样罐、真空泵、电加热浴槽和冷却槽,所述自粉碎解吸罐与所述双向旋转电机可拆装相连,所述自粉碎解吸罐与所述双向旋转电机传动相连时,所述双向旋转电机能够带动所述自粉碎解吸罐双向转动;所述自粉碎解吸罐与所述计量罐相连通,所述自粉碎解吸罐与所述计量罐之间设置电子流量计,所述计量罐分别与所述参考罐、所述取样罐和所述真空泵相连通,所述计量罐与所述参考罐之间设置电子差压计,所述计量罐还连接有排空管,所述排空管与外界空气相连通,所述取样罐位于所述计量罐和所述排空管之间,所述自粉碎解吸罐、所述计量罐、所述参考罐、所述取样罐、所述真空泵之间均设置开关,所述自粉碎解吸罐、所述计量罐、所述参考罐和所述取样罐均设置阀门;所述电加热浴槽能够对所述自粉碎解吸罐加热,所述冷却槽能够对所述计量罐和所述参考罐进行冷却;所述自粉碎解吸罐的内壁上具有瘤状突起。

2.根据权利要求1所述的煤层气和页岩气含量解吸测量装置,其特征在于:所述双向旋转电机连接有固定盘,所述双向旋转电机与所述固定盘传动相连,所述自粉碎解吸罐能够与所述固定盘相连。

3.根据权利要求2所述的煤层气和页岩气含量解吸测量装置,其特征在于:所述自粉碎解吸罐的底部具有固定孔,所述自粉碎解吸罐通过所述固定孔能够与所述固定盘插接相连。

4.根据权利要求1所述的煤层气和页岩气含量解吸测量装置,其特征在于:所述瘤状突起的数量为多个,多个所述瘤状突起周向错列均布。

5.根据权利要求4所述的煤层气和页岩气含量解吸测量装置,其特征在于:所述自粉碎解吸罐由不锈钢材质制成,所述自粉碎解吸罐的壁厚为10mm;所述瘤状突起的高度为20mm,相邻两个所述瘤状突起之间的间距为100mm。

6.根据权利要求1所述的煤层气和页岩气含量解吸测量装置,其特征在于:所述自粉碎解吸罐内的底部设置十字形的突出棱状物,所述突出棱状物的高度为20mm。

7.根据权利要求1所述的煤层气和页岩气含量解吸测量装置,其特征在于:所述自粉碎解吸罐的内部设置出气管,所述出气管的顶部与所述自粉碎解吸罐的出口相连通,所述出气管的长度为3cm,所述出气管的内径为5mm,所述出气管的底部封堵,所述出气管的侧壁上设置四个直径为1mm的出气孔,呈错列状排列,所述出气管的外部罩有不锈钢防护罩,所述不锈钢防护罩上设置通气孔。

8.一种煤层气和页岩气含量解吸测量方法,利用权利要求1-7任一项所述的煤层气和页岩气含量解吸测量装置,其特征在于,包括如下步骤:步骤一、密封性监测

关闭排空管,开启真空泵,设定在-0.8MPa,待真空泵自动停止后,关闭真空泵与计量罐、取样罐、参考罐之间的开关,观察装置的压力变化,如果装置压力没有变化,说明装置密封性良好,测量能够继续进行;如果压力升高,将装置放入水中找出漏气部位,对漏气部位加固密封后继续进行密封性监测;

步骤二、样品准备

在钻井现场,从取芯筒取出煤样或页岩样后,清理样品上的污泥,放入自粉碎解吸罐中密封;

步骤三、自然解吸

计算钻井钻开煤层或页岩层到样品装入自粉碎解吸罐的时间,并以这个时间作为解吸计量的时间间隔;

步骤四、抽气及计量

关闭自粉碎解吸罐与计量罐之间的开关,同时关闭排空管与外界空气之间的开关,打开计量罐、参考罐和取样罐的阀门,开启真空泵,设定压力为-0.8MPa,待压力稳定在-

0.8MPa后,关闭计量罐与取样罐、计量罐与真空泵、参考罐与真空泵之间的开关,并关闭取样罐的阀门;

打开自粉碎解吸罐与计量罐之间的开关和自粉碎解吸罐的阀门,靠自粉碎解吸罐与计量罐之间的压差,抽汲自粉碎解吸罐中的甲烷气体到计量罐中,记录电子流量计的瞬时流量和累积流量,同时记录电子差压计的数值,直至电子流量计和电子差压计的数据不再变化,关闭自粉碎解吸罐与计量罐之间的开关和自粉碎解吸罐的阀门,根据电子差压计的数据可以知道计量罐中的压力变化,进而计算出气体体积;

计量结束后取样分析,打开取样罐的阀门和计量罐与取样罐之间的开关,在压差作用下,会有一部分气体进入取样罐中,压力平衡后,关闭取样罐与计量罐之间的开关,关闭取样罐的阀门,通过气相色谱仪分析气体的组分;

到下次间隔时间后,重复上述操作,通过反复的操作直至无气体解吸,然后将间隔时间加倍,间隔时间加倍后,有气体解吸,继续重复上述操作,直至无气体解吸,再加倍时间间隔,无气体解吸后,再加倍时间间隔仍无气体解吸,则结束自然解析阶段的解吸和计量;

步骤五、样品粉碎

将自粉碎解吸罐的阀门关闭,断开自粉碎解吸罐与计量罐之间的连接,令自粉碎解吸罐与双向旋转电机传动相连,双向旋转电机带动自粉碎解吸罐反复双向转动,通过自粉碎解吸罐上的瘤状突起将样品粉碎;

步骤六、再次解吸

令自粉碎解吸罐与计量罐相连,重复步骤四的操作,直至无气体解吸;

步骤七、加热解吸

将自粉碎解吸罐置于电加热浴槽中,加热到80℃,重复步骤四的操作,直至无气体解吸,解吸结束。

9.根据权利要求8所述的煤层气和页岩气含量解吸测量方法,其特征在于:步骤二中,样品的体积不能超过自粉碎解吸罐内容积的70%。