一种页岩含水量测量装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种页岩含水量测量装置及方法，将岩样放入装有水的壳体底部，通过传感器测量阵列将岩样可靠固定，在不中断测量、不破坏岩样、不干扰岩样水浸入物理过程的前提下，对水浸入岩样过程中不同区域内的含水量进行测量，并通过与传感器测量阵列电连接的含水量测量模块，对传感器测量阵列测量的数据进行处理，计算机对所获数据进行计算，最终得到岩样中不同区块含水量变化的分布测量结果。本发明专利技术实施例提供了研究页岩水化现象的具体的实现工具和方法。

A device and method for measuring shale water content

The invention discloses a shale moisture measuring apparatus and method, the samples into the bottom of the shell with water, measured by the sensor array core is reliably fixed, without interruption measurement, without damaging the rock, do not interfere with the physical process of samples immersed in water, the water soaked into the measurement of moisture in different areas in the process of rock, and the moisture measurement module connected with the sensor array, to process the sensor array measurement data, the computer is used to calculate the data, finally get the distribution measurement results of different blocks of the change of water content in samples. The embodiment of the invention provides a concrete implementation tool and method for studying the phenomenon of shale hydration.

【技术实现步骤摘要】
一种页岩含水量测量装置及方法
本专利技术涉及勘测
，特别是涉及一种页岩含水量测量装置及方法。
技术介绍
随着工业的进步和科技的发展，人们对地下世界探索的需求达到了新的高度，例如，现在已经能够从页岩微纳空隙中开采出页岩气，从而引发世界页岩气革命，但是，由于页岩储气层埋深不同，以及页岩特殊性，页岩遇水会产生水化现象，尤其在页岩气钻井及大规模水力压裂中，水化导致井壁失稳、扩径、失径、甚至坍塌，不仅影响进度，还造成巨大的经济损失。水化现象研究最重要的一点是对水在页岩含水量的测量；常用的含水量测量的方法有：热干燥法、蒸馏法、卡尔费修法、水分活度AW检测法等，这些方法需要取含水样本，经过脱水、称重或加化学试剂进行专门处理，才能获得测量结果，测量过程复杂，同时需要对岩样进行一系列的处理，破坏了岩样原有的物理特性，这样很有可能造成对岩样含水量测量的不准确。申请号是201510562745.1提供的页岩含水量测试技术方案中，增加了岩样的粉碎功能，装置包含了底座机构、加热粉碎机构和集水机构，通过“时温原理”对页岩样品彻底进行彻底粉碎，破坏页岩水与空隙、矿物间的固着力，然后通过温度快速分离页岩中的水，达到收集和测量的目的，该专利技术提供了含水量测量的一体化方案，但该专利技术仍然延续了传统水份测量的方法，无法进行实时无损测量，测量获得的仅是所取岩样的含水量，无法测量岩样中不同区域的含水量微分布，无法获得含水量的时间分布函数。
技术实现思路
本专利技术实施例的目的在于提供了一种利用电容层析技术实时测量水浸入岩样，在岩样中分布、扩散全过程中含水量变化的装置。使用该装置可以达到不中断测量、不破坏被测岩样、不干扰水浸入岩样物理过程的目的。为了达到上述目的，本专利技术实施例提供了一种页岩含水量测量装置，所述装置包括：壳体、传感器测量阵列以及含水量测量模块；所述壳体包括箱体、托盘以及顶盖，所述托盘卡装于所述箱体底部的内壁上；所述箱体的底部为水箱，用于盛水；所述传感器测量阵列固定安装于所述托盘中心；所述传感器测量阵列与所述含水量测量模块电连接；所述含水量测量模与计算机通信连接。进一步改进的，所述传感器测量阵列包括：预设数量的氧化锆传感器的阵列、传感器安装架以及顶进螺栓，每一所述氧化锆传感器均通过同轴屏蔽信号线与所述含水量测量模块通信，每一所述氧化锆传感器均通过弹簧安装于所述传感器安装架上；所述顶进螺栓与所述传感器安装架连接。进一步改进的，所述传感器安装架设置有弹簧限位架，通过旋转所述顶进螺栓，使得所述氧化锆传感器处在同一平面上。进一步改进的，所述氧化锆传感器的顶面设置有金属基材电极，工作状态下，每一所述金属基材电极与岩样贴合。进一步改进的，所述氧化锆传感器相邻两金属基材电极之间的距离至少是所述金属基材电极厚度的十倍。进一步改进的，所述顶盖中心设置压紧装置，在所述岩样放置于所述传感器测量阵列的情况下，通过所述压紧装置将所述岩样固定压紧。进一步改进的，所述壳体以及顶盖为金属材质制成；所述传感器测量阵列、所述压紧装置为非金属工程塑料。进一步改进的，所述含水量测量模块包括：芯片组、数据选择器、ECU以及USB端口，所述芯片组、所述数据选择器、所述ECU以及所述USB端口依次连接，其中，所述芯片组与所述传感器测量阵列电连接；所述USB端口通过相适配的USB数据线与计算机通信连接。为了达到上述目的，本专利技术实施例还提供了一种页岩含水量测量方法，该方法应用上述任一项页岩含水量测量装置，所述测量方法包括步骤：打开所述顶盖，在所述壳体的底部倒入水，并放入岩样；旋转所述传感器测量阵列的每一所述顶进螺栓，使得每一氧化锆传感器与所述岩样贴合；盖上顶盖，旋紧压紧装置；将所述页岩含水量测量模块分别于所述传感器测量阵列和计算机建立通信；测量所述岩样的含水量。进一步改进的，所述方法还包括：根据所测量的含水量，计算所述岩样的含水量分布。本专利技术相比现有技术具有以下优点：将岩样放入装有水的壳体底部，通过传感器测量阵列将岩样可靠固定，在不破坏岩样、不干扰岩样水侵入物理过程的前提下，对水浸入岩样的过程进行全程测量，，并通过与传感器测量阵列电连接的含水量测量模块，对传感器测量阵列测量的数据进行计算和处理，最终得到岩样的含水量测量结果。应用本专利技术实施例提供的页岩含水量测量装置及方法，能够简化对岩样含水量测量的步骤，同时能够提高对岩样含水量测量的准确度；可以实时监测渗入页岩中的水在页岩中的各区域含量分布变化的全过程，同时，结果通过预设的颜色，在PC界面上由彩色图形显示。能够均匀地对目标水域中的水源进行采集，使得到的检测结果更加准确，同时，通过将得到的检测结果通过预设的颜色应映射规则到目标水域对应的平面图上，能够清直观地得到对目标水域的水污染程度进行判断，为后期对水污染进行合理地治理提供了可靠的保证。附图说明图1为本专利技术实施例提供的一种页岩含水量测量装置的结构示意图；图2为本专利技术实施例提供的一种页岩含水量测量装置的具体的传感器测量阵列的结构示意图；图3为本专利技术实施例提供的氧化锆传感器的一种具体结构示意图；图4为本专利技术实施例提供的含水量测量模块的结构示意图；图5为本专利技术实施例提供一种页岩含水量测量方法流程图。具体实施方式下面对本专利技术的实施例作详细说明，本实施例在以本专利技术技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本专利技术的保护范围不限于下述的实施例。参见图1，为本专利技术实施例提供的一种页岩含水量测量装置的结构示意图；由图可见，该页岩含水量测量装置包括：壳体01、传感器测量阵列02以及含水量测量模块03；所述壳体01包括箱体04、托盘05以及顶盖06，所述托盘06卡装于所述箱体04底部的内壁上；所述箱体04的底部为水箱，用于盛水；所述传感器测量阵列02固定安装于所述托盘05中心；所述传感器测量阵列02与所述含水量测量模块03电连接；所述含水量测量模03与计算机通信连接。需要说明的是，图1所示的箱体04底部的虚线为水，该箱体04底部所装水的水量不超过托盘05的下沿，以防止传感器测量阵列因浸入水中而造成短路、烧毁等现象的发生。进一步改进的，所述传感器测量阵列，可以包括：预设数量的氧化锆传感器07的阵列、传感器安装架08以及顶进螺栓09，每一所述氧化锆传感器07均通过同轴屏蔽信号线10与所述含水量测量模块03通信，每一所述氧化锆传感器07均通过弹簧11安装于所述传感器安装架08上；所述顶进螺栓09与所述传感器安装架08连接。本领域技术人员能够理解的是，上述的传感器测量阵列可以在东、西、南、北四个方向上对称设置，这样能够更加均匀地对岩样的表面进行含水量测量，进而提高对岩样含水量测量的准确度。当岩样放入装有水的箱体04中之后，通过测量人员手动旋转顶进螺栓09来将岩样有效固定，并将每一氧化锆传感器07与岩样的表面可靠贴合。在本专利技术实施例中，传感器测量阵列可以包括4×2的氧化锆传感器的矩阵，具体的传感器测量阵列的结构示意图如图2所示。为了保证氧化锆与岩样的可靠贴合，在本专利技术实施例提供的一种实现方式，参见图3，为本专利技术实施例提供的氧化锆传感器的一种具体结构示意图；在所述氧化锆传感器07的顶面设置有金属基材电极12，在工作状态下，每一所述金属基材电极12与岩样贴合，能够有效的防止金属基材电极与岩样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种页岩含水量测量装置，其特征在于，所述装置包括：壳体、传感器测量阵列以及含水量测量模块；所述壳体包括箱体、托盘以及顶盖，所述托盘卡装于所述箱体底部的内壁上；所述箱体的底部为水箱，用于盛水；所述传感器测量阵列固定安装于所述托盘中心；所述传感器测量阵列与所述含水量测量模块电连接；所述含水量测量模与计算机通信连接。

【技术特征摘要】
1.一种页岩含水量测量装置，其特征在于，所述装置包括：壳体、传感器测量阵列以及含水量测量模块；所述壳体包括箱体、托盘以及顶盖，所述托盘卡装于所述箱体底部的内壁上；所述箱体的底部为水箱，用于盛水；所述传感器测量阵列固定安装于所述托盘中心；所述传感器测量阵列与所述含水量测量模块电连接；所述含水量测量模与计算机通信连接。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述传感器测量阵列包括：预设数量的氧化锆传感器的阵列、传感器安装架以及顶进螺栓，每一所述氧化锆传感器均通过同轴屏蔽信号线与所述含水量测量模块通信，每一所述氧化锆传感器均通过弹簧安装于所述传感器安装架上；所述顶进螺栓与所述传感器安装架连接。3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述传感器安装架设置有弹簧限位架，通过旋转所述顶进螺栓，使得所述氧化锆传感器处在同一平面上。4.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述氧化锆传感器的顶面设置有金属基材电极，工作状态下，每一所述金属基材电极与岩样贴合。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，所述氧化锆传感器相邻两金属基材电极之间的距离至少是所述金属基材电极厚度的十倍。6.根据权...

【专利技术属性】
技术研发人员：李越，刘亦风，左辉，程诚，
申请(专利权)人：合肥辰工科技有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽,34