一种全自动页岩含气量测试系统和方法技术方案

本发明专利技术公开了一种全自动页岩含气量测试系统，包括第一集气装置、第二集气装置和阀位切换装置，第一集气装置和第二集气装置均连接阀位切换装置，所述阀位切换装置连接进水装置和页岩解吸装置，所述第一集气装置和第二集气装置通过阀位切换装置的阀位切换交替连通进水装置和页岩解吸装置，进而在第一集气装置和第二集气装置间实现连续排水集气，所述阀位切换装置的阀位切换通过控制器控制，所述第一集气装置和第二集气装置的内部均设有液位传感器，所述液位传感器通过测量排水集气过程中页岩气和水的压强差，得到水位高度，并传输给控制器。本发明专利技术系统性能稳定可靠，达到设计要求，准确度高、重现性好且自动化程度高，具有良好的应用前景。

A fully automatic test system and method for shale gas content

The invention discloses an automatic test system for shale gas content, including the first gas collecting device, second gas collecting device and valve switching device, the first gas collecting device and second gas collecting devices are connected to the valve switching device, the switching device is connected with a water inlet valve device and shale solution of the first suction device. A gas collecting device and a gas collecting device second through the valve switching device of the valve position switch alternately communicated with the water inlet device and shale desorption device, and a gas collecting device realizing continuous drainage gas gathering in the first and second gas collecting device, wherein the valve switching device of the valve position switch is controlled by the controller, the inside of the first set of gas second device and gas collecting device is provided with a liquid level sensor, liquid level sensor by measuring the pressure of the gas in the process of shale gas in drainage and water, get the height of the water level, and transmitted to the controller . The system has stable and reliable performance, meets the design requirements, has high accuracy, good reproducibility and high automation, and has a good application prospect.

【技术实现步骤摘要】
一种全自动页岩含气量测试系统和方法
本专利技术涉及页岩储层领域，尤其涉及一种全自动页岩含气量测试系统和方法。
技术介绍
页岩气是一种存在于页岩中，自生自储的非常规天然气资源。评价页岩是否具有工业化储量，含气量是一个非常重要的参数。要有效地评价某地区是否具有工业化的前景，必须建立准确的含气量评价数据，这些含气量数据用于储层评价、资源评价和生产预测。因此，要了解页岩含气量，必须准确测试含气量，页岩气含气量测试设备的准确性与稳定性就成为了解吸法测试中的核心问题，利用页岩气含气量测试设备精准记录包括温度、压力及页岩气解吸情况的现场实验数据成为能否成功利用解吸法测试获得页岩含气量大小的关键。目前，页岩含气量测试设备采用的测试方法有电子计量法与人工计量法。采用人工计量的方式测试人员劳动强度大，且人工读数采集的数据不连续，读数误差大，逐渐被电子计量方式代替。利用电子计量法的主要包括流量计计量法、重量换算法以及磁致伸缩传感器液位测试法等。但上述方法仍然存在以下问题：有的解吸气测定过程自动化程度低，需要人工干预过，检测数据会间断；有的仪器设备过于庞大，不便于运送到现场工作；有的未考虑温度压力对气体测定结果的影响，误差比较大；有的无法多组同时测量，很大程度上影响了现场测试效率，对损失气估算也会产生一定的影响。
技术实现思路
有鉴于此，本专利技术的实施例提供了一种能连续准确测试，无需人工干预，自动化程度高的全自动页岩含气量测试系统和方法。本专利技术的实施例提供一种全自动页岩含气量测试系统，包括第一集气装置、第二集气装置和阀位切换装置，第一集气装置和第二集气装置均连接阀位切换装置，所述阀位切换装置连接进水装置和页岩解吸装置，所述第一集气装置和第二集气装置通过阀位切换装置的阀位切换交替连通进水装置和页岩解吸装置，进而在第一集气装置和第二集气装置间实现连续排水集气，所述阀位切换装置的阀位切换通过控制器控制，所述第一集气装置和第二集气装置的内部均设有液位传感器，所述液位传感器通过测量排水集气过程中页岩气和水的压强差，得到水位高度，并传输给控制器，所述控制器通过水位高度判断第一集气装置或第二集气装置中是否将收集满页岩气，进而判断是否对阀位切换装置进行阀位切换；同时，所述控制器通过水位高度计算第一集气装置或第二集气装置中收集的页岩气的体积。进一步，所述第一集气装置和第二集气装置的高度相同，内径不同，所述第二集气装置的内径和第一集气装置内径的2.5-2.7倍，所述第一集气装置和第二集气装置的上方侧面开有进水/气口和排气口，下方侧面开有排水口，所述排气口和排水口通过电磁阀控制打开和闭合，所述电磁阀连接控制器，所述控制器控制电磁阀的开合，所述第一集气装置或第二集气装置通过进水/气口排水集气时，所述控制器打开相应的排水口电磁阀，所述第一集气装置或第二集气装置通过进水/气口进水时，所述控制器打开相应的排气口电磁阀。进一步，所述进水装置包括数控泵和水槽，所述数控泵连接控制器，所述第一集气装置或第二集气装置进水时，所述控制器启动数控泵，数控泵将水槽中的水泵入，所述第一集气装置或第二集气装置排水集气时，所述第一集气装置或第二集气装置中的水排入水槽中。进一步，述阀位切换装置为十通阀，所述十通阀连接一驱动器构成电动的十通阀，所述十通阀包括十个阀口和五个阀门，十个阀口分别为一号口、二号口、三号口、四号口、五号口、六号口、七号口、八号口、九号口和十号口，五个阀门分别为第一阀、第二阀、第三阀、第四阀和第五阀，所述一号口连通页岩解吸装置，所述三号口和九号口连接数控泵，所述四号口、六号口和八号口连通水槽，所述第二集气装置的进水/气口连通十号口，第二集气装置的排水口连通七号口，所述第一集气装置的进水/气口连通二号口，第一集气装置的排水口连通五号口；所述第一集气装置排水集气时，所述第一阀将一号口和二号口连通，所述第二阀将三号口和四号口连通，所述第三阀将五号口和六号口连通，所述第四阀将七号口和八号口连通，所述第五阀将九号口和十号口连通，所述第二集气装置排水集气时，转动十通阀，使所述第一阀将一号口和十号口连通，所述第二阀将三号口和二号口连通，所述第三阀将五号口和四号口连通，所述第四阀将七号口和六号口连通，所述第五阀将九号口和八号口连通。进一步，所述液位传感器包括上采样头和下采样头，所述液位传感器的上采样头实时测量页岩气的压强，所述液位传感器的下采样头实时测量水的压强，进而得到页岩气和水的压强差。进一步，所述第一集气装置和第二集气装置的内部均设有压力传感器，所述压力传感器测量系统损失的页岩气；所述页岩解吸装置中设有温度传感器，所述温度传感器测量页岩解吸装置的温度，所述压力传感器和温度传感器均连接控制器，并将测量的数据传输给控制器，所述控制器对温度传感器、压力传感器和液位传感器测量的数据进行分析换算，进而得到标准状态下页岩气的含量。一种全自动页岩含气量测试方法，包括以下步骤：S1.解吸准备S1.1.阀位切换装置连接进水装置，所述进水装置通过阀位切换装置连通第一集气装置，打开第一集气装置的排气口电磁阀，启动数控泵，将水槽中的水泵入第一集气装置至第一集气装置充满水；S1.2.关闭第一集气装置的排气口电磁阀，切换所述阀位切换装置的阀位，所述进水装置通过阀位切换装置连通第二集气装置，打开第二集气装置的排气口电磁阀，将水槽中的水泵入第二集气装置至第二集气装置充满水，关闭数控泵；S2.解吸实验S2.1.第一集气装置连接页岩解吸装置，打开第一集气装置的排水口电磁阀，第一集气装置开始排水集气；所述温度传感器实时记录页岩解吸装置的温度数据，所述液位传感器实时记录第一集气装置中的压强差，所述压力传感器实时记录系统压力，所述控制器将第一集气装置中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积V0；S2.2.液位传感器测量到第一集气装置中将充满页岩气时，第一集气装置排水集气结束，所述控制器控制阀位切换装置进行第一次阀位切换，页岩解吸装置连通第二集气装置，同时，打开第二集气装置的排水口电磁阀，关闭第一集气装置的排水口电磁阀，打开第一集气装置的排气口电磁阀，启动数控泵，第二集气装置开始排水集气，第一集气装置开始进水；第一集气装置充满水时，关闭第一集气装置的排气口电磁阀，关闭数控泵；温度传感器实时记录页岩解吸装置的温度数据，所述液位传感器实时记录第二集气装置中的压强差，所述压力传感器实时记录系统压力，所述控制器将第二集气装置中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积V1；S2.3.液位传感器测量到第二集气装置中将充满页岩气时，第二集气装置排水集气结束，所述控制器控制阀位切换装置进行第二次阀位切换，页岩解吸装置连通第一集气装置，同时，打开第一集气装置的排水口电磁阀，关闭第二集气装置的排水口电磁阀，打开第二集气装置的排气口电磁阀，启动数控泵，第一集气装置开始排水集气，第二集气装置开始进水；第二集气装置充满水时，关闭第二集气装置的排气口电磁阀，关闭数控泵；温度传感器实时记录页岩解吸装置的温度数据，所述液位传感器实时记录第一集气装置中的压强差，所述压力传感器实时记录系统压力，所述控制器将第一集气装置中的压强差换算为页岩气的体积，并记录此时产生的页岩气的体积V2；S2.4.重复步骤S2.1-本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种全自动页岩含气量测试系统，其特征在于，包括第一集气装置、第二集气装置和阀位切换装置，第一集气装置和第二集气装置均连接阀位切换装置，所述阀位切换装置连接进水装置和页岩解吸装置，所述第一集气装置和第二集气装置通过阀位切换装置的阀位切换交替连通进水装置和页岩解吸装置，进而在第一集气装置和第二集气装置间实现连续排水集气，所述阀位切换装置的阀位切换通过控制器控制，所述第一集气装置和第二集气装置的内部均设有液位传感器，所述液位传感器通过测量排水集气过程中页岩气和水的压强差，得到水位高度，并传输给控制器，所述控制器通过水位高度判断第一集气装置或第二集气装置中是否将收集满页岩气，进而判断是否对阀位切换装置进行阀位切换；同时，所述控制器通过水位高度计算第一集气装置或第二集气装置中收集的页岩气的体积。

【技术特征摘要】
1.一种全自动页岩含气量测试系统，其特征在于，包括第一集气装置、第二集气装置和阀位切换装置，第一集气装置和第二集气装置均连接阀位切换装置，所述阀位切换装置连接进水装置和页岩解吸装置，所述第一集气装置和第二集气装置通过阀位切换装置的阀位切换交替连通进水装置和页岩解吸装置，进而在第一集气装置和第二集气装置间实现连续排水集气，所述阀位切换装置的阀位切换通过控制器控制，所述第一集气装置和第二集气装置的内部均设有液位传感器，所述液位传感器通过测量排水集气过程中页岩气和水的压强差，得到水位高度，并传输给控制器，所述控制器通过水位高度判断第一集气装置或第二集气装置中是否将收集满页岩气，进而判断是否对阀位切换装置进行阀位切换；同时，所述控制器通过水位高度计算第一集气装置或第二集气装置中收集的页岩气的体积。2.根据权利要求1所述的全自动页岩含气量测试系统，其特征在于，所述第一集气装置和第二集气装置的高度相同，内径不同，所述第二集气装置的内径和第一集气装置内径的2.5-2.7倍，所述第一集气装置和第二集气装置的上方侧面开有进水/气口和排气口，下方侧面开有排水口，所述排气口和排水口通过电磁阀控制打开和闭合，所述电磁阀连接控制器，所述控制器控制电磁阀的开合，所述第一集气装置或第二集气装置通过进水/气口排水集气时，所述控制器打开相应的排水口电磁阀，所述第一集气装置或第二集气装置通过进水/气口进水时，所述控制器打开相应的排气口电磁阀。3.根据权利要求2所述的全自动页岩含气量测试系统，其特征在于，所述进水装置包括数控泵和水槽，所述数控泵连接控制器，所述第一集气装置或第二集气装置进水时，所述控制器启动数控泵，数控泵将水槽中的水泵入，所述第一集气装置或第二集气装置排水集气时，所述第一集气装置或第二集气装置中的水排入水槽中。4.根据权利要求3所述的全自动页岩含气量测试系统，其特征在于，所述阀位切换装置为十通阀，所述十通阀连接一驱动器构成电动的十通阀，所述十通阀包括十个阀口和五个阀门，十个阀口分别为一号口、二号口、三号口、四号口、五号口、六号口、七号口、八号口、九号口和十号口，五个阀门分别为第一阀、第二阀、第三阀、第四阀和第五阀，所述一号口连通页岩解吸装置，所述三号口和九号口连接数控泵，所述四号口、六号口和八号口连通水槽，所述第二集气装置的进水/气口连通十号口，第二集气装置的排水口连通七号口，所述第一集气装置的进水/气口连通二号口，第一集气装置的排水口连通五号口；所述第一集气装置排水集气时，所述第一阀将一号口和二号口连通，所述第二阀将三号口和四号口连通，所述第三阀将五号口和六号口连通，所述第四阀将七号口和八号口连通，所述第五阀将九号口和十号口连通，所述第二集气装置排水集气时，转动十通阀，使所述第一阀将一号口和十号口连通，所述第二阀将三号口和二号口连通，所述第三阀将五号口和四号口连通，所述第四阀将七号口和六号口连通，所述第五阀将九号口和八号口连通。5.根据权利要求1所述的全自动页岩含气量测试系统，其特征在于，所述液位传感器包括上采样头和下采样头，所述液位传感器的上采样头实时测量页岩气的压强，所述液位传感器的下采样头实时测量水的压强，进而得到页岩气和水的压强差。6.根据权利要求1所述的全自动页岩含气量测试系统，其特征在于，所述第一集气装置和第二集气装置的内部均设有压力传感器，所述压力传感器测量系统损失的页岩气；所述页岩解吸装置中设有温度传感器，所述温度传感器测量页岩解吸装置的温度，所述压力传感器和温度传感器均连接控制器，并将测量的数据传输给控制器，所述控制器对温度传感器、压力传感器和液位传感器测量的数据进行分析换算，进而得到标准状态下页岩气的含量。7.根据权利要求1-6任一项所述的全自动页岩含气量测试系统进行全自动页岩含气量测试方法，其特征在于，包括以下步骤：S1.解吸准备：S1.1.阀位切换装置连接进水装置，所述进水装置通过阀位切换装置连通第一集气装置，打开第一集气装置的排气口电磁阀，启动数控泵，将水槽中的水泵入第一集气装置至第一集气装置充满水；S1.2.关闭第一集气装置的排气口电磁阀，切换阀位切换装置，所述进水装置通过阀位切换装置连通第二集气装置，打开第二集气装置的排气口电磁阀，将水槽中的水泵入第二集气装置至第二集气装置充满水，关闭数控泵；S2.解吸实验：S2.1.第一集气装置连接页岩解吸装置，打开第一集气装置的排水口电磁阀，第一集气装置开始排水集气；温度传感器实时记录页岩解吸装置的温度数据，所述液位传感器实时记录第一集气装置中的压强差，所述压力传感器实时记录系统压力，所述控制器将第一集气装置中的压强差...

【专利技术属性】
技术研发人员：帅琴，苏禹铭，汤志勇，李会来，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：湖北,42