页岩气含气量测试仪及其测试方法技术

本发明专利技术涉及勘探测量技术领域，特别是提供一种页岩气含气量测试仪及其测试方法。本发明专利技术密封罐设置于重量传感器上，解析装置通过第一金属管线与密封罐的进气口连接，第一金属管线上串联有第一电磁阀，密封罐的排水口通过第二金属管线与盐水槽连通，第二金属管线与密封罐连接一端伸入密封罐底部，第二金属管线另一端伸入盐水槽底部；排气装置包括容积泵，密封罐的排气口通过第三金属管线与容积泵进气口连接，第三金属管线上串联有第二电磁阀，容积泵出气口连接第四金属管线，第四金属管线上串联有第三电磁阀，第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和重量传感器分别通过导线与采集与控制系统连接。本发明专利技术结构简单，成本低，测试精度高，自动化程度高。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及勘探测量
，特别是涉及一种页岩气含气量测试仪及其测试方 法。
技术介绍
国土资源部2012年发布的《全国页岩气资源潜力调查评价及有利区优选》研究成 果表明，我国陆域页岩气地质资源潜力为134. 42万亿扩，可采资源潜力为25. 08万亿扩。页 岩气开发潜力巨大，但目前我国对该领域的开发尚属起步阶段，尤其是页岩含气量测定、评 估的设备远不能满足目前的需求。 页岩含气量是评估页岩原始气量的关键参数，对页岩含气性评价、资源储量的预 测都具有重要的意义。解吸法是测试页岩含气量中非常重要的一种方法，目前在国内外的 页岩气勘探、开发过程中已经得到了广泛的应用，是评价页岩气资源储量最常用的方法。页 岩气解吸速率较慢，常规实验条件下，一天通常才能收集约500mL气体，属于极微量测量， 所以对测量精度的要求极高。 对于解吸气体量的测量，常用的方法有气体流量测量法、燃烧气体体积法以及排 水计气法。以气体流量计自动获取解吸数据的，对于解吸速率较低时气体流速的测量误差 较大，并且流体的体积极易受环境温度和压力的影响，测量的精度不足；以集气量筒排水直 接测量气体体积的，测量精密度不足，人为因素影响较大，操作不便且效率低下；现有的排 水法，大多不能实现连续实时测量，操作过程中人为误差更加明显，测量精度低下。而国外 一些精度较高的含气量测试仪，虽然自动化程度高，稳定性好，但是大多成本高昂。所以， 研发一种结构简单，成本低，测试精度高，自动化程度高的页岩气含气量测试仪显得尤为重 要。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种结构简单，成本低，测试精度高，自动化程度 高的。 为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案： 本专利技术页岩气含气量测试仪，包括样品解析装置、实时测量装置、排气装置和采集 与控制系统，解析装置通过第一金属管线与实时测量装置连接，实时测量装置包括箱体、密 封罐、重量传感器和盐水槽，密封罐、重量传感器和盐水槽均置于箱体内，密封罐设置于重 量传感器上，解析装置通过第一金属管线与密封罐的进气口连接，第一金属管线上串联有 第一电磁阀，密封罐的排水口通过第二金属管线与盐水槽连通，第二金属管线与密封罐连 接一端伸入密封罐底部，第二金属管线另一端伸入盐水槽底部；排气装置包括容积栗，密封 罐的排气口通过第三金属管线与容积栗进气口连接，第三金属管线上串联有第二电磁阀， 容积栗出气口连接第四金属管线，第四金属管线上串联有第三电磁阀，第一电磁阀、第二电 磁阀、第三电磁阀和重量传感器分别通过导线与采集与控制系统连接。 本专利技术页岩气含气量测试仪，进一步的，所述解析装置包括恒温水浴锅和解析罐， 解析罐置于恒温水浴锅中，恒温水浴锅中设有与解析罐底部形状相契合的结构，将解析罐 置于契合结构中实施固定，所述恒温水浴锅中设置有温度变送器，所述温度变送器通过导 线与采集与控制系统连接。 本专利技术页岩气含气量测试仪，进一步的，所述解吸罐包括罐体、罐盖、快速接头、0 型密封圈和保护盖，罐体与罐盖之间设有0型密封圈，罐体与罐盖之间通过压紧螺栓连接， 快速接头通过螺纹连接固定在罐盖上，快速接头外部通过可拆卸结构固定有保护盖。 本专利技术页岩气含气量测试仪，进一步的，所述实时测量装置还包括套罐，套罐固定 在重量传感上，密封罐置于套罐内，套罐内径大于密封罐外径0. 5-lmm。 本专利技术页岩气含气量测试仪，进一步的，所述套罐通过螺栓连接固定在重量传感 上，套罐采用塑料制成，密封罐采用硬质塑料制成。 本专利技术页岩气含气量测试仪，进一步的，所述排气装置中还包括集气罩，集气罩设 置在容积栗与第三电磁阀之间的第四金属管线上，所述集气罩伸入盐水槽盐水液面以下。 本专利技术页岩气含气量测试仪，进一步的，所述第一、第二、第三和第四金属管线均 为巾3金属管线。 本专利技术页岩气含气量测试仪，进一步的，所述采集与控制系统包括上位机、I/O控 制卡、A/D数据采集卡和RS485-USB转换器，第一电磁阀、第二电磁阀和第三电磁阀分别通 过导线与I/O控制卡相连，温度变送器和重量传感器分别通过导线与A/D数据采集卡连接， I/O控制卡和A/D数据采集卡均通过RS485-USB转换器与上位机连接。 本专利技术页岩气含气量测试仪的测试方法，包括以下步骤： (1)清洗：实验前使用清水对盐水槽进行清洗，清洗完成后向盐水槽中注满饱和 盐水； (2)装样：将解吸罐和第一金属管线充满盐水，排除掉罐内和第一金属管线内气 体，当页岩岩心取出井口后，迅速装入解吸罐中，并使用细粒石英砂填满解吸罐，排除掉解 吸罐内的水后密封，放入恒温水浴锅中，让岩心在解吸罐中自然解吸； (3)排气注水：开启容积栗，将密封罐内残余气体排出，使密封罐内呈负压，盐水 进入密封罐，密封罐总质量增加，电脑实时显示由重量传感器获取的质量数据和质量变化 曲线，当密封罐达到重量上限时，密封罐内已充满盐水，关闭容积栗；(4)收集页岩气：页岩 气从解吸罐解吸出来，进入密封罐中，密封罐内气压大于外界大气压，密封罐内的气体将密 封罐内的盐水排入盐水槽中，密封罐总质量减少，质量参数通过重量传感器传入上位机，进 行实时监控； 此时已收集的页岩气体积Vg可如下计算： Vg:已收集的页岩气体积，mL ; Amb:密封罐总质量的变化量，g; Pb:盐水密度，g/ml; 根据解吸时间可以计算出气体的生成速率V vg:解吸罐中气体的生成速率，mL/s; Vg:已解吸出的气体体积，mL; t:解吸所经过的时间，s; 当密封罐总重量下降到质量下限时，密封罐内的盐水已全部排出，密封罐内装满 了页岩气，说明一罐页岩气已收集完成； 则该罐页岩气的体积Vs计算公式为： Vs:一罐页岩气体积，mL; mu:密封罐总质量质量上限，g; md:密封罐总质量质量下限，g; Pb:盐水密度，g/mL; (5)然后重复步骤（3)和（4)，并记录循环次数，当重量传感器采集到的质量数据 没有达到质量下限，而是稳定在一个中间值时，说明页岩岩心已解吸完毕，上位机自动记录 此时的重量数据，并完成计算，得到解吸出的页岩气总体积V; V:解吸出的页岩气总体积，mL; n:页岩气循环收集次数，次； Vs:一罐页岩气体积，mL; mr:质量稳定后的密封罐总质量，g; Pb:盐水密度，g/mL。 本专利技术页岩气含气量测试仪的测试方法，进一步的，所述步骤（1)和步骤（2)之间 还包括以下步骤： (Ia)气密性检验：开启容积栗，容积栗抽气使密封罐内呈负压，盐水进入密封罐， 当到达重量上限时，关闭容积栗，如果重量传感器测得的数据在± 1%。范围内浮动，且持续 6s以上，说明装置的气密性良好。 本专利技术页岩气含气量测试仪与现有技术相比，具有如下有益效果： 本专利技术页岩气含气量测试仪采用非直接测量法，通过排水集气，利用重量传感器 测量密封罐中在平衡气压的情况下的排水量，再将质量变化量转化为当前第1页1 2 3 本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种页岩气含气量测试仪，其特征在于：包括样品解析装置、实时测量装置、排气装置和采集与控制系统，解析装置通过第一金属管线与实时测量装置连接，实时测量装置包括箱体、密封罐、重量传感器和盐水槽，密封罐、重量传感器和盐水槽均置于箱体内，密封罐设置于重量传感器上，解析装置通过第一金属管线与密封罐的进气口连接，第一金属管线上串联有第一电磁阀，密封罐的排水口通过第二金属管线与盐水槽连通，第二金属管线与密封罐连接一端伸入密封罐底部，第二金属管线另一端伸入盐水槽底部；排气装置包括容积泵，密封罐的排气口通过第三金属管线与容积泵进气口连接，第三金属管线上串联有第二电磁阀，容积泵出气口连接第四金属管线，第四金属管线上串联有第三电磁阀，第一电磁阀、第二电磁阀、第三电磁阀和重量传感器分别通过导线与采集与控制系统连接。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：黎燕平，
申请(专利权)人：北京瑞莱博石油技术有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11