用于测量气体吸附-扩散-置换的实验系统技术方案

本实用新型专利技术提供了一种用于测量气体吸附‑扩散‑置换的实验系统及方法，系统包括恒温控制箱，恒温控制箱内设有第一温度传感器、参考舱、样品舱、激光发射器和激光接收器，样品舱的进气口处设有第二压力传感器样品舱侧壁设有第二温度传感器，样品舱左右两侧对衬设有第一光学镜片和第二光学镜片，第一光学镜片和第二光学镜片通过透光组件与样品舱光连通，激光发射器与第一光学镜片对应设置，激光接收器与第二光学镜片对应设置，能够实时的将样品舱中的气体浓度、参考舱的温度和压力，以及样品舱的温度和压力参数发送到计算机，进而实时地得到气体的吸附量、扩散量和置换量的变化，采用恒温控制箱不受外界温度变化的影响，测量结果准确。

An Experimental System for Measuring Gas Adsorption-Diffusion-Displacement

The utility model provides an experimental system and method for measuring gas adsorption, diffusion and displacement. The system comprises a constant temperature control box with a first temperature sensor, a reference chamber, a sample chamber, a laser emitter and a laser receiver, and a second pressure sensor sample chamber at the inlet of the sample chamber. A second temperature sensor is arranged on the side wall, and the first optical lens and the second optical lens are lined on the left and right sides of the sample cabin. The first optical lens and the second optical lens are connected with the light of the sample cabin through the light transmission module. The laser emitter and the first optical lens are set corresponding to each other, and the laser receiver and the second optical lens are set corresponding to each other. The gas concentration in the sample chamber, the temperature and pressure in the reference chamber, and the temperature and pressure parameters in the sample chamber are sent to the computer in real time, and then the changes of gas adsorption, diffusion and displacement are obtained in real time. The constant temperature control chamber is not affected by the external temperature changes, and the measurement results are accurate.

【技术实现步骤摘要】
用于测量气体吸附-扩散-置换的实验系统
本技术属于能源开发
，更具体地说，是涉及一种用于测量气体吸附-扩散-置换的实验系统。
技术介绍
随着我国能源结构的进一步优化，煤等高污染能源使用量进一步下降，天然气等清洁能源的消费比逐年上升。其中页岩气、煤层气和天然气水合物(可燃冰)作为重要的非常规天然气资源，将在以后的能源结构中占有举足轻重的地位。与常规天然气藏不同，非常规天然气中，吸附气的比例很高，同时由于渗透率极低，非常规天然气的运移机理与常规天然气也存在较大的差别。因此，研究非常规天然气在岩层中的吸附、扩散及置换对研究非常规天然气藏的富集成藏、驱替开发和资源评价等具有重要意义。目前，传统的用于吸附、扩散及置换研究的实验方法主要为容量法，该方法主要是通过向放入岩芯试样的实验舱内冲入定量的气体，通过岩芯试样吸附气体达到平衡后的压力变化计算吸附气量，通过在一定压力下释放气体，计算解析气量和平衡时间来进行扩散研究。但是容量法方式只能在气体达到平衡后的通过气量和压力的变化，来计算吸附气量和扩散气量的大小，存在不能实时地、动态地测量吸附气量和扩散气量，同时容易受外部环境(如温度变化)的影响，导致测量结果不准确的问题。
技术实现思路
本技术的目的在于提供一种用于测量气体吸附-扩散-置换的实验系统，以解决现有的容量法方式只能在气体达到平衡后的通过气量和压力的变化，来计算吸附气量和扩散气量的大小，不能实时地、动态地测量吸附气量和扩散气量，同时容易受外部环境(如温度变化)的影响，导致测量结果不准确的问题技术问题。为实现上述目的，本技术实施例提供一种用于测量气体吸附-扩散-置换的实验系统，包括：一恒温控制箱，所述恒温控制箱内设有第一温度传感器、参考舱、样品舱、激光发射器和激光接收器；所述参考舱的进气口与外接气源和增压装置连接，所述参考舱的出气口通过设有气动阀的气体管路与所述样品舱的进气口连接，所述参考舱的出气口处设有第一压力传感器；所述样品舱的进气口处设有第二压力传感器，所述样品舱外部设有加热恒温腔，所述样品舱侧壁设有第二温度传感器，所述样品舱左右两侧对衬设有第一光学镜片和第二光学镜片，所述第一光学镜片和第二光学镜片通过透光组件与样品舱光连通，所述激光发射器与所述第一光学镜片对应设置，所述激光接收器与所述第二光学镜片对应设置，所述激光发射器发出的激光通过第一光学镜片和透光组件射入所述样品舱，穿过样品舱内的气体后，通过透光组件和所述第二光学镜片后，射入所述激光接收器；所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、激光发射器和激光接收器与外部计算机通信连接。进一步地，所述系统还包括第一支架和第二支架，所述第一支架用于支撑所述激光发射器，所述第二支架用于支撑所述激光接收器。进一步地，所述第一温度传感器设置在所述第一支架的侧壁上。进一步地，所述透光组件为耐高压玻璃。进一步地，所述激光发射器、第一光学镜片、透光组件、第二光学镜片和激光接收器设置在一条光路上。进一步地，所述第一光学镜片和第二光学镜片通过光学保护组件固定在所述透光组件上。进一步地，所述样品舱的材料为耐高压不锈钢。进一步地，所述激光发射器为谐调激光发射器。本技术提供的用于测量气体吸附-扩散-置换的实验系统的有益效果在于：与现有技术相比，本技术实施例提供的用于测量气体吸附-扩散-置换的实验系统，通过第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、激光发射器和激光接收器，能够实时的将样品舱中的气体浓度、参考舱的温度和压力，以及样品舱的温度和压力参数发送到计算机，进而实时地得到气体的吸附量、扩散量和置换量的变化，采用恒温控制箱不受外界温度变化的影响，测量结果准确。附图说明为了更清楚地说明本技术实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本技术实施例提供的用于测量气体吸附-扩散-置换的实验系统的结构示意；图2为本技术实施例提供的测量气体吸附-扩散-置换的实验方法的流程示意图。具体实施方式为了使本技术所要解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本技术进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本技术，并不用于限定本技术。需要说明的是，当元件被称为“固定于”或“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者间接在该另一个元件上。当一个元件被称为是“连接于”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或间接连接至该另一个元件上。需要理解的是，术语“长度”、“宽度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”、“若干个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。请参阅图1，现对本技术提供的用于测量气体吸附-扩散-置换的实验系统进行说明。所述用于测量气体吸附-扩散-置换的实验系统，包括：一恒温控制箱1，该恒温控制箱1内设有第一温度传感器2、参考舱3、样品舱4、激光发射器5和激光接收器6。其中，恒温控制箱用于控制参考舱3、激光发射器5和激光接收器6及其连接管路的内气体的温度。样品舱4用于放置实验用的岩芯试样，如岩芯、煤岩芯等。其中激光发射器5为谐调激光发射器。参考舱3的进气口31与外接气源和增压装置连接，参考舱的出气口32通过设有气动阀8的气体管路7与样品舱4的进气口41连接，参考舱3的出气口处设有第一压力传感器9。样品舱4的进气口41处设有第二压力传感器10，样品舱4外部设有加热恒温腔11，样品舱4侧壁设有第二温度传感器12，样品舱4左右两侧对衬设有第一光学镜片13和第二光学镜片14，第一光学镜片13和第二光学镜片14通过透光组件15与样品舱4光连通，激光发射器5与第一光学镜片13对应设置，激光接收器6与第二光学镜片14对应设置，激光发射器13发出的激光通过第一光学镜片13和透光组件15射入样品舱4，穿过样品舱4内的气体(如甲烷等待测气体)后，通过透光组件15和第二光学镜片14后，射入激光接收器6。其中，透光组件15可以是具有特殊折射率的耐高压玻璃。样品舱4可以是采用耐高压不锈钢制成，其舱体侧壁开窗，与透光组件15连通。加热恒温腔11用于为样品舱4内的待测气体加热。其中，第一光学镜片13和第二光学镜片14通过光学保护组件16固定在透光组件15的断面上。激光发射器5、第一光学镜片13、透光组件15、第二光学镜片14和激光接收器6设置在一条光路上。第一温本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于测量气体吸附‑扩散‑置换的实验系统，其特征在于，包括：一恒温控制箱，所述恒温控制箱内设有第一温度传感器、参考舱、样品舱、激光发射器和激光接收器；所述参考舱的进气口与外接气源和增压装置连接，所述参考舱的出气口通过设有气动阀的气体管路与所述样品舱的进气口连接，所述参考舱的出气口处设有第一压力传感器；所述样品舱的进气口处设有第二压力传感器，所述样品舱外部设有加热恒温腔，所述样品舱侧壁设有第二温度传感器，所述样品舱左右两侧对衬设有第一光学镜片和第二光学镜片，所述第一光学镜片和第二光学镜片通过透光组件与样品舱光连通，所述激光发射器与所述第一光学镜片对应设置，所述激光接收器与所述第二光学镜片对应设置，所述激光发射器发出的激光通过第一光学镜片和透光组件射入所述样品舱，穿过样品舱内的气体后，通过透光组件和所述第二光学镜片后，射入所述激光接收器；所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述激光发射器和所述激光接收器与外部计算机通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种用于测量气体吸附-扩散-置换的实验系统，其特征在于，包括：一恒温控制箱，所述恒温控制箱内设有第一温度传感器、参考舱、样品舱、激光发射器和激光接收器；所述参考舱的进气口与外接气源和增压装置连接，所述参考舱的出气口通过设有气动阀的气体管路与所述样品舱的进气口连接，所述参考舱的出气口处设有第一压力传感器；所述样品舱的进气口处设有第二压力传感器，所述样品舱外部设有加热恒温腔，所述样品舱侧壁设有第二温度传感器，所述样品舱左右两侧对衬设有第一光学镜片和第二光学镜片，所述第一光学镜片和第二光学镜片通过透光组件与样品舱光连通，所述激光发射器与所述第一光学镜片对应设置，所述激光接收器与所述第二光学镜片对应设置，所述激光发射器发出的激光通过第一光学镜片和透光组件射入所述样品舱，穿过样品舱内的气体后，通过透光组件和所述第二光学镜片后，射入所述激光接收器；所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述激光发射器和所述激光接收器与外部计算机通信连接。2.如权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：张金川，魏晓亮，李中明，李振，李沛，刘书文，刘聪利，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：新型
国别省市：北京,11