本发明专利技术属于煤页岩开发技术领域，涉及一种等温恒压法测定气体在煤页岩中气体动态解吸‑流动的等温恒压实验装置，特别是涉及一种用于吸附性气体在煤页岩中动态解吸‑流动测试的实验装置。其由气体增压装置、解吸装置、抽真空装置、压力控制装置、温度控制装置、数据采集系统六部分组成，其特征在于：包括恒温箱、水浴箱、样品罐下主体、样品罐上主体、实验压力传感器、流量计、真空泵、增压泵甲烷气瓶压力传感器、辅助气瓶等。本发明专利技术通过压力控制装置控制实验装置的压力，测量颗粒内部压力达到平衡之前解吸量随时间的变化过程，得到解吸量与时间的关系包括甲烷在颗粒内部的流动过程，采用水域‑恒温箱双重控温，减小了温度浮动对测量结果的影响。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于煤页岩开发
，涉及一种等温恒压法测定气体在煤页岩中气体动态解吸-流动的等温恒压实验装置，特别是涉及一种用于吸附性气体在煤页岩中动态解吸-流动测试的实验装置。
技术介绍
煤层气、页岩气是赋存于煤层或煤页岩中的一种呈游离、吸附或溶解状态的甲烷气体。煤层和煤页岩储层中吸附气含量较高，气体的解吸特征影响其开采特征。吸附性气体在煤页岩中的解吸-流动特征决定了其开采特征，研宄煤页岩中的解吸-流动特征对页岩气藏储量计算及其开采具有重要的指导作用。在解吸现象研宄中，解吸等温线由等温解吸实验来获取，是在温度一定时将一定粒度的煤页岩颗粒样品置于密闭容器中，测定达到吸附平衡后的岩样在降低压力后解吸量与容器内气相压力的关系，是表示解吸性能最常用的方式，其曲线形状能在一定程度上反映吸附剂和吸附质的物理化学相互作用。由于在实验过程中密闭容器中的甲烷气体逐渐从煤页岩颗粒解吸流出，容器中自由气体增加，压力逐渐由初始压力升高，待煤页岩样品解吸平衡后达到平衡压力并保持不变。但在煤页岩颗粒内部，由于颗粒外部压力的逐渐升高，对于煤页岩颗粒靠近边界的部位，吸附与解吸同时发生，这使得该实验过程中同时存在吸附、解吸过程，机理复杂，仅能得到平衡压力下的解吸附量，难以仅从解吸等温曲线(压力恢复曲线)中得到纯解吸的中间动态过程；且该过程没有考虑吸附性气体在岩样内部的流动过程，难以用数学模型进行描述。页岩气藏的开采过程即页岩气的解吸-流动过程，如果采用定井底流压开采，页岩气由基质中解吸出来后沿裂缝流入井底，而常规的等温解吸方法的外边界条件一直在升高，与开采过程不符。【
技术实现思路
】本专利技术的目的在于提供一种等温恒压法测定气体在煤页岩中气体动态解吸-流动的等温恒压实验装置，能在给定温度、压力条件下测量岩样对甲烷气体的动态解吸及流动过程，既能测量煤页岩中甲烷气体的解吸量，又能描述到达解吸平衡之前的解吸-流动动态过程，同时该过程不存在吸附逆过程，为实现上述目的，其采用的技术方案如下:煤页岩中气体动态解吸-流动的等温恒压实验装置，由气体增压装置、解吸装置、抽真空装置、压力控制装置、温度控制装置、数据采集系统六部分组成，其特征在于:包括恒温箱、水浴箱、样品罐下主体、样品罐上主体、实验压力传感器、实验排气电磁阀、流量计、输气管线、真空泵、真空泵电磁阀、实验供气电磁阀、真空泵电机、增压泵输出电磁阀、增压泵电机、增压泵、辅助气瓶压力表、实验气瓶电磁阀、甲烷气瓶压力传感器、甲烷气瓶阀门、充气电磁阀、甲烷气瓶、空气进气电磁阀、辅助气瓶阀门、回收电磁阀、辅助气瓶，其中样品罐下主体和样品罐上主体放置在温度控制装置中，并通过输气管线分别连接气体增压装置、解吸装置、抽真空装置、压力控制装置，在气体增压装置、解吸装置、抽真空装置和压力控制装置中安装的电磁阀、流量计、压力传感器、电机等通过数据线连接在数据采集系统上。所述气体增压装置由输气管线、增压泵输出电磁阀、增压泵电机、增压泵、辅助气瓶压力表、实验气瓶电磁阀、甲烷气瓶压力传感器、甲烷气瓶阀门、充气电磁阀、甲烷气瓶、辅助气瓶阀门和辅助气瓶组成，其中辅助气瓶压力表安装在辅助气瓶上部输出端，辅助气瓶阀门安装在辅助气瓶下部输出端，辅助气瓶阀门利用输气管线经过一个三通连接充气电磁阀，之后在经过一个四通连接在增压泵的输入端，增压泵的动力输入端通过皮带连接在增压泵电机的输出端，增压泵的高压出口经一个三通连接在增压泵输出电磁阀，之后依次经过一个三通、实验气瓶电磁阀、甲烷气瓶阀门连接在甲烷气瓶的下部输出端，在甲烷气瓶上部的输出端安装甲烷气瓶压力传感器；待抽完真空完毕，打开增压泵输出电磁阀、实验气瓶电磁阀和回收电磁阀，关闭实验排气电磁阀、真空泵电磁阀、实验供气电磁阀、充气电磁阀、空气进气电磁阀，启动增压泵电机带动增压泵工作，增压泵将辅助气瓶中的甲烷气体经辅助气瓶阀门、三通、充气电磁阀和四通吸入增压泵的入口，之后将加压的甲烷气体利用输气管线经增压泵输出电磁阀、三通、实验气瓶电磁阀、甲烷气瓶阀门引入到甲烷气瓶中，从而使得甲烷气瓶中的甲烷气体增压至所需压力。所述解吸装置由样品罐下主体、样品罐上主体、输气管线、真空泵电磁阀和实验供气电磁阀等组成，其中样品罐下主体安放在水浴箱内部，样品罐上主体安装在样品罐下主体上部，并在其顶部开有两个通气口，样品罐下主体的一个通气孔利用输气管线经一个三通分别连接真空泵电磁阀和实验供气电磁阀；待甲烷气瓶加压完毕后，打开实验供气电磁阀和实验气瓶电磁阀，关闭实验排气电磁阀、真空泵电磁阀、增压泵输出电磁阀、充气电磁阀、空气进气电磁阀、回收电磁阀，将甲烷气瓶中的气体经甲烷气瓶阀门、实验气瓶电磁阀、实验供气电磁阀、三通引入到样品罐下主体和样品罐上主体中，待样品罐下主体和样品罐上主体中的压力不再发生变化时，则吸附达到平衡。所述抽真空装置由样品罐下主体、样品罐上主体、输气管线、真空泵、真空泵电磁阀和真空泵电机组成，其中真空泵的动力输入端通过皮带连接在真空泵电机的输出端，真空泵抽真空端利用输气管线经真空泵电磁阀、三通连接在样品罐下主体和样品罐上主体上；检查完气密性后，打开真空泵电磁阀和实验供气电磁阀，关闭实验排气电磁阀、增压泵输出电磁阀、实验气瓶电磁阀、充气电磁阀、空气进气电磁阀、回收电磁阀，启动真空泵电机带动真空泵工作，从而对样品罐下主体和样品罐上主体进行抽真空处理。所述压力控制装置由实验排气电磁阀、流量计、输气管线、增压泵电机、增压泵、辅助气瓶压力表、辅助气瓶阀门、回收电磁阀、辅助气瓶组成，其中实验排气电磁阀利用输气管线一端连接在样品罐上主体的通气口，另一端依次连接流量计、四通、增压泵、三通、回收电磁阀、三通、辅助气瓶阀门和辅助气瓶；吸附平衡后，打开实验排气电磁阀和回收电磁阀，关闭真空泵电磁阀、实验供气电磁阀、增压泵输出电磁阀、实验气瓶电磁阀、充气电磁阀和空气进气电磁阀，开始解吸-流动实验，随着实验进行，样品罐中煤页岩颗粒中的吸附气将解吸，然后通过颗粒内部的孔隙流出颗粒，导致样品罐中的压力升高，此时通过计算机控制增压泵电机带动增压泵工作，增压泵将样品罐下主体和样品罐上主体中的甲烷抽出，同时利用流量计计量抽取的甲烷量，从而使得样品罐下主体和样品罐上主体中的压力恢复到初始设定压力，实现在煤页岩颗粒周围施加不随时间变化的恒定压力，吸附的甲烷通过解吸通过孔隙逐渐渗流到煤页岩孔隙外部，压力波逐渐波及到煤页岩颗粒外部，当解吸达到平衡后，颗粒内部各点压力与边界压力相等，当样品罐下主体和样品罐上主体中的压力不再随时间变化，说明在该设定压力下，解吸达到平衡状态。所述温度控制装置由恒温箱、水浴箱等组成，其中恒温箱放置在工作台上，并在其中放置水浴箱，并将样品罐下主体和样品罐上主体整体放置于水浴箱中；在使用本专利技术之前，首先将恒温箱和水浴箱的温度设定到所需要的温度，之后将一定数量的煤页岩颗粒装填进样品罐下主体，之后样品罐下主体和样品罐上主体安装在一起，并将样品罐上主体连接在解吸装置和压力控制装置的相应管线上。所述数据采集系统由实验压力传感器、流量计、甲烷气瓶压力传感器和计算机当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...
【技术保护点】
煤页岩中气体动态解吸‑流动的等温恒压实验装置，由气体增压装置(A)、解吸装置(B)、抽真空装置(C)、压力控制装置(D)、温度控制装置(E)、数据采集系统(F)六部分组成，其特征在于：包括恒温箱(1)、水浴箱(2)、样品罐下主体(3)、样品罐上主体(4)、实验压力传感器(5)、实验排气电磁阀(6)、流量计(7)、输气管线(8)、真空泵(9)、真空泵电磁阀(10)、实验供气电磁阀(11)、真空泵电机(12)、增压泵输出电磁阀(13)、增压泵电机(14)、增压泵(15)、辅助气瓶压力表(16)、实验气瓶电磁阀(17)、甲烷气瓶压力传感器(18)、甲烷气瓶阀门(19)、充气电磁阀(20)、甲烷气瓶(21)、空气进气电磁阀(22)、辅助气瓶阀门(23)、回收电磁阀(24)、辅助气瓶(25)；其中样品罐下主体(3)和样品罐上主体(4)放置在温度控制装置(E)中，并通过输气管线(8)分别连接气体增压装置(A)、解吸装置(B)、抽真空装置(C)、压力控制装置(D)，在气体增压装置(A)、解吸装置(B)、抽真空装置(C)和压力控制装置(D)中安装的电磁阀、流量计、压力传感器、电机等通过数据线连接在数据采集系统(F)上。...
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李亚军，董明哲，宫厚健，王金杰，桑茜，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东;37
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。