一种容量法页岩等温吸附实验装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术提供了一种容量法页岩等温吸附实验装置。该容量法页岩等温吸附实验装置包括吸附解吸单元、气体注入单元、恒温控制单元、真空单元和数据测量及采集单元。本实用新型专利技术提供的容量法页岩等温吸附实验装置能够探讨页岩样品对CH4/CO2、CH4/N2等多组分气体的吸附能力的测定，吸附过程中釜体能抗CO2腐蚀且釜体内气体均匀不分层，同时能够在每个吸附平衡压力点做到取气的精确控制；而且该容量法页岩等温吸附实验装置还能够对页岩气解吸过程中甲烷碳同位素分馏效应进行探讨，减小吸附系统内自由空间气体对同位素分馏效应的稀释作用。

【技术实现步骤摘要】

本技术涉及一种容量法页岩等温吸附实验装置，属于天然气开采领域。
技术介绍
天然气因其清洁、低污染等特点被誉为21世纪的能源，很多国家都将其列为首选燃料，并逐步计划加大其在能源消费中的占有比例。中国常规天然气研究正处于高速发展阶段，2013年底已探明的天然气储量达3.3万亿立方米，但开采量仍跟不上我国天然气消费需求量。因此，除了加大对常规天然气气藏的开发，还应重视开发潜力十分可观的非常规天然气资源。页岩气藏作为现代油气藏类型的重要补充，已在非常规天然气领域中异军突起，成为全球非常规油气资源勘探开发的热点。美国是最早进行页岩气勘探开发的国家，并且取得了巨大的成功。BP世界能源统计于2011年公布的结果显示：2010年美国天然气产量为611×109m3，页岩气产量为137.9×109m3，占美国2010年天然气总产量的23％。与美国相比，我国页岩气基础研究与勘探开发起步较晚，研究相对薄弱。因此，深入对我国页岩气资源的研究已迫在眉睫。页岩气是天然气在页岩储层中的赋存与聚集，主要以游离、溶解和吸附3种状态存在，其中吸附态是页岩气的主要赋存状态，在三种状态中的占比最高可达85％，吸附也是页岩气聚集的重要特征及原因。因此，对页岩气吸附特性的研究就显得尤为重要。目前对页岩吸附特性的研究在很多方面都参考煤层气的研究方法，容量法是煤的高压等温吸附实验的常用方法，然而在利用传统的容量法吸附仪对页岩进行等温吸附研究时发现其存在如下问题：1)传统容量法仪器吸附釜体积偏小，测定时可装入的页岩样品量较少，由于页岩的吸附量要远小于煤的吸附量，故过少的页岩样品造成的压降很小，测量误差偏大；2)传统的容量法仪器吸附釜与标准室的体积比约为1︰1，使得整个系统中的自由空间体积较大，在探讨页岩气解吸过程中的碳同位素分馏效应时，自由空间内的气体会对分馏效应有着较大的稀释作用，分馏效应变得不明显；3)CO2气体在高压下会有着一定的腐蚀性，传统容量法仪器一般针对煤对甲烷的等温吸附，因此在材质上不会注重考虑耐腐蚀特性；4)在进行页岩对多组分气体竞争吸附
实验时，由于CH4/CO2气体分子质量的差异会形成分层现象，传统容量法仪器无法解决这一问题；5)传统容量法仪器在取气时难以精确控制，由于多元气体的吸附实验需要在每个吸附平衡压力点对吸附气取样进行色谱成分分析，传统容量法仪器不容易控制取气量。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本技术提供了一种新型的容量法页岩等温吸附实验装置，能够用以探讨页岩对甲烷及多元气体的吸附特性及解吸过程中碳同位素的分馏效应。本技术主要通过以下技术方案得以实现：一种容量法页岩等温吸附实验装置，该容量法页岩等温吸附实验装置包括吸附解吸单元、气体注入单元、恒温控制单元、真空单元和数据测量及采集单元；所述吸附解吸单元包括标准室和吸附釜，所述标准室与所述吸附釜相连通；所述气体注入单元包括第一气瓶和第二气瓶，所述第一气瓶和第二气瓶分别与所述标准室相连通；所述恒温控制单元为保温机构，所述保温机构套设在所述标准室和所述吸附釜的外部；所述真空单元为真空泵，所述真空泵与所述标准室和所述吸附釜分别相连通；所述数据测量及采集单元包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一压力传感器、数据通讯采集卡和计算机，所述标准室设置有所述第一温度传感器，所述吸附釜设置有所述第二温度传感器，所述吸附釜设置有所述第一压力传感器，所述数据通讯采集卡与所述第一温度传感器、第二温度传感器和第一压力传感器分别电连接，所述计算机与所述数据通讯采集卡相电连接。上述的容量法页岩等温吸附实验装置中，所述第一气瓶用于装入氦气，所述第二气瓶用于装入甲烷气或者多元气体(CH4/CO2、CH4/N2)。上述的容量法页岩等温吸附实验装置中，优选的，该容量法页岩等温吸附实验装置还包括气体增压单元，所述气体增压单元包括增压容器和增压泵；所述第一气瓶和第二气瓶分别与所述增压容器相连通，所述增压容器与所述标准室相连通，所述增压泵与所述增压容器相连通；所述保温机构套设在所述标准室、所述增压容器和所述吸附釜的外部；所述数据测量及采集单元包括还包括第二压力传感器，所述增压容器设置有所述第二压力传感器，所述数据通讯采集卡与所述第二压力传感器相电连接。上述的容量法页岩等温吸附实验装置中，优选的，所述保温机构为恒温水浴循环单元或恒温烘箱空气浴单元。所述标准室与所述吸附釜的体积比约为1:3。上述的容量法页岩等温吸附实验装置中，所述标准室容积约为100mL，所述吸附釜未放置样品前容积约为300mL。增大吸附釜体积以装入更多的页岩样品，可以减少实验误差，同时可以减少自由空间气体对同位素分馏效应的稀释作用。所述标准室和所述吸附釜材质均采用316L不锈钢材质，可以耐CO2腐蚀。所述标准室允许最大工作压力为50MPa，所述吸附釜允许最大工作压力为32MPa。上述的容量法页岩等温吸附实验装置中，所述真空泵可抽取实验装置内部压力至0.01MPa，实现对实验装置及整个管路中抽真空处理。上述的容量法页岩等温吸附实验装置中，所述通过数据通讯采集卡自动连续采集系统的温度和压力数据，并通过电连接传输至计算机电脑软件上进行数据分析处理，软件系统能够准确、连续记录数据并生成曲线，用以判断吸附平衡情况。上述的容量法页岩等温吸附实验装置中，优选地，所述恒温水浴循环单元包括恒温控制水浴装置、循环保温水带管路、第一保温水带和第二保温水带；所述第一保温水带套设在所述标准室的外壁，所述第二保温水带套设在所述吸附釜的外壁，所述第一保温水带、所述第二保温水带以及所述恒温控制水浴装置通过所述循环保温水带管路相连通并形成闭合环路。上述的容量法页岩等温吸附实验装置中，优选地，所述恒温水浴循环单元还包括第三保温水带；所述第三保温水带套设在所述增压容器的外壁，所述第一保温水带、所述第二保温水带、所述第三保温水带以及所述恒温控制水浴装置通过所述循环保温水带管路相连通并形成闭合环路。上述的容量法页岩等温吸附实验装置中，所述恒温烘箱空气浴单元为一精确控温的恒温烘箱。将所述标准室、所述吸附釜以及连接标准室与吸附釜的管路和控制阀等放置于该精确控温的恒温烘箱中进行保温。上述的容量法页岩等温吸附实验装置中，所述增压容器容积为1L，工作压力为50MPa，增压介质为水，泵筒材质为316L不锈钢材质，该增压容器用于装置中压力不足时进行增压泵增压为装置提供压力，满足实验要求。上述的容量法页岩等温吸附实验装置中，所述恒温水浴循环单元中的循环液采用水和乙二醇以7:1的比例配置而成，可在室温到90℃内，控温精确至0.1℃。上述的容量法页岩等温吸附实验装置中，优选地，所述第一气瓶出口端设置有第一减压阀，所述第二气瓶出口端设置有第二减压阀。上述的容量法页岩等温吸附实验装置中，优选地，所述气体注入单元与所述标准室之间的管路上设置有进气阀，所述进气阀与所述标准室之间的管路为带加热保温的管路。上述的容量法页岩等温吸附实验装置中，优选地，所述标准室和所述吸附釜分别在底部设置有搅拌机构，所述搅拌机构包括搅拌电机或磁力搅拌器。上述的容量法页岩等温吸附实验装置中，搅拌机构可以调整转速、强力搅拌，防止多元气体发生分层现象。上述的容量法页岩等温吸附实验装置中，优选地，所述标准本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种容量法页岩等温吸附实验装置，其特征在于：该容量法页岩等温吸附实验装置包括吸附解吸单元、气体注入单元、恒温控制单元、真空单元和数据测量及采集单元；所述吸附解吸单元包括标准室和吸附釜，所述标准室与所述吸附釜相连通；所述气体注入单元包括第一气瓶和第二气瓶，所述第一气瓶和第二气瓶分别与所述标准室相连通；所述恒温控制单元为保温机构，所述保温机构套设在所述标准室和所述吸附釜的外部；所述真空单元为真空泵，所述真空泵与所述标准室和所述吸附釜分别相连通；所述数据测量及采集单元包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一压力传感器、数据通讯采集卡和计算机，所述标准室设置有所述第一温度传感器，所述吸附釜设置有所述第二温度传感器，所述吸附釜设置有所述第一压力传感器，所述数据通讯采集卡与所述第一温度传感器、第二温度传感器和第一压力传感器分别电连接，所述计算机与所述数据通讯采集卡相电连接。

【技术特征摘要】
1.一种容量法页岩等温吸附实验装置，其特征在于：该容量法页岩等温吸附实验装置包括吸附解吸单元、气体注入单元、恒温控制单元、真空单元和数据测量及采集单元；所述吸附解吸单元包括标准室和吸附釜，所述标准室与所述吸附釜相连通；所述气体注入单元包括第一气瓶和第二气瓶，所述第一气瓶和第二气瓶分别与所述标准室相连通；所述恒温控制单元为保温机构，所述保温机构套设在所述标准室和所述吸附釜的外部；所述真空单元为真空泵，所述真空泵与所述标准室和所述吸附釜分别相连通；所述数据测量及采集单元包括第一温度传感器、第二温度传感器、第一压力传感器、数据通讯采集卡和计算机，所述标准室设置有所述第一温度传感器，所述吸附釜设置有所述第二温度传感器，所述吸附釜设置有所述第一压力传感器，所述数据通讯采集卡与所述第一温度传感器、第二温度传感器和第一压力传感器分别电连接，所述计算机与所述数据通讯采集卡相电连接。2.根据权利要求1所述的容量法页岩等温吸附实验装置，其特征在于：该容量法页岩等温吸附实验装置还包括气体增压单元，所述气体增压单元包括增压容器和增压泵；所述第一气瓶和第二气瓶分别与所述增压容器相连通，所述增压容器与所述标准室相连通，所述增压泵与所述增压容器相连通；所述保温机构套设在所述标准室、所述增压容器和所述吸附釜的外部；所述数据测量及采集单元还包括第二压力传感器，所述增压容器设置有所述第二压力传感器，所述数据通讯采集卡与所述第二压力传感器相电连接。3.根据权利要求2所述的容量法页岩等温吸附实验装置，其特征在于：所述保温机构为恒温水浴循环单元或恒温烘箱空气浴单元；所述标准室与所述吸附釜的体积比为1:3。4.根据权利要求3所述的容量法...

【专利技术属性】
技术研发人员：岳长涛，李术元，马跃，温海龙，杨飞，李林玥，
申请(专利权)人：中国石油大学北京，
类型：新型
国别省市：北京;11