本发明专利技术公开了一种重量法高温高压等温吸附测量装置及方法，包括称重系统，称重系统包括天平、称重转换装置、砝码和样品筒，天平安装在天平支架上，在天平的底部设置有挂载钩，称重转换装置由三组电机、拨叉和限位器组成，拨叉水平设置在天平支架上，限位器平行设置在拨叉上方和下方，电机设置在拨叉的一端用于带动拨叉上下移动，所述的砝码共有砝码Ⅰ和砝码Ⅱ两个，砝码Ⅰ和砝码Ⅱ通过金属丝挂在挂载钩上，样品筒通过金属丝挂在挂载钩上且位于砝码Ⅰ和砝码Ⅱ之间。测量方法通过样品处理、空白实验、浮力实验和吸附实验等步骤完成。本发明专利技术技术方案在保证实验精准度和可靠性的基础上，降低了仪器成本，有利于重量法等温吸附实验方法的推广。
【技术实现步骤摘要】
一种重量法高温高压等温吸附测量装置及方法
本专利技术涉及一种测定多孔介质吸附性能的技术，具体涉及一种重量法高温高压等温吸附测量装置及方法。
技术介绍
近年来，随着勘探的不断深入，常规石油天然气资源增储增产难度越来越大，非常规油气资源的战略地位日趋重要。其中煤层气和页岩气作为一种非常规天然气资源，其资源丰富，开发潜力巨大，是优质清洁能源。煤层气和页岩气主要以游离态和吸附态赋存于储层中，其中，吸附气含量是计算煤层气和页岩气资源量的关键性参数，对储层含气性评价、地质储量、可采储量预测具有重要的意义。目前，对于煤岩和页岩吸附性能的研究主要是在室内开展的等温吸附试验，但是这些实验基本都是采用的容量法，容量法是一种间接测量吸附气含量的方法，测试精度依赖于气体状态方程的选取、自由空间体积的标定及压力和温度传感器的精度，测试误差较难控制，并且实验压力较低。而重量法是一种直接测量吸附气含量的方法，实验中不涉及到气体状态方程选取和压缩因子计算的问题，其测试精度只依赖于天平的精度，测试误差较易控制。但是基于重量法的吸附实验需要解决高温高压环境下对天平造成的影响，已有的技术方案使用磁悬浮天平，磁悬浮天平不在高温高压系统内，因此不受高温高压坏境的影响，但磁悬浮天平价格昂贵，以至整个仪器价格较贵，例如磁悬浮天平重量法高压等温吸附仪，不利于重量法等温吸附实验的推广。
技术实现思路
为了解决上述问题，本专利技术提供了一种重量法高温高压等温吸附测量装置及方法，不仅解决了高温高压环境对天平的影响，而且所采用的天平减少了整个装置的成本。为了实现上述所述的技术目的，本专利技术主要通过以下技术方案实现：一种重量法高温高压等温吸附测量装置，包括称重系统，所述的称重系统包括天平、称重转换装置、砝码和样品筒，所述的天平安装在天平支架上，在天平的底部设置有挂载钩，所述的称重转换装置由三组电机、拨叉和限位器组成，所述的拨叉水平设置在天平支架上，所述的限位器平行设置在拨叉上方和下方，所述的电机设置在拨叉的一端用于带动拨叉上下移动，所述的砝码共有砝码Ⅰ和砝码Ⅱ两个，所述的砝码Ⅰ和砝码Ⅱ通过金属丝挂在挂载钩上，所述的样品筒通过金属丝挂在挂载钩上且位于砝码Ⅰ和砝码Ⅱ之间。所述的称重转换装置中悬挂样品筒的金属丝与拨叉Ⅰ对应，悬挂砝码Ⅰ的金属丝与拨叉Ⅱ对应，悬挂砝码Ⅱ的金属丝与拨叉Ⅲ对应。所述的测量装置还包括高压釜体，所述的高压釜体包括支架、釜体盖、釜体座、连接管和内套，所述的釜体座安装在支架上，所述的釜体盖通过设置在釜体座侧边的螺纹连接固定，所述釜体座上开有圆柱形通孔，所述连接管安装在釜体座的通孔上，所述内套与连接管连接，所述的所述砝码和样品筒由金属丝通过釜体座的通孔和连接管吊装于内套中。所述的釜体座呈台阶型，天平支架安装在釜体座第一台阶上，第一台阶侧边设有安装密封圈的凹槽，第二台阶侧边设有螺纹，用于釜体盖与釜体底座的连接密封。所述连接管上开有气体注入孔，所述气体注入孔与高压气源和真空系统连接。所述的测量装置还包括恒温装置，所述的恒温装置为一套在内套外的U形容器。所述的测量装置还包括数据采集处理系统，所述的测量装置通过数据采集处理系统控制温度和压力，并采集处理实验过程中的数据。本专利技术的另一目的，提供一种重量法高温高压等温吸附测量的方法，具体包括以下步骤：1)样品处理，样品经破碎后置于烘箱中烘干待用；2)空白实验，空白实验时不装样品，采用氮气作为介质，利用恒温装置对高压釜体进行恒温控制，待温度恒定时，在实验压力内设定不同的压力点，获取砝码Ⅰ、砝码Ⅱ和样品筒的一组天平重量读数，分别为ΔmⅠ1、ΔmⅡ1和Δmsc：ΔmⅠ1＝mⅠ+Δmt-ρgVⅠ公式(1)ΔmⅡ1＝mⅡ+Δmt-ρgVⅡ公式(2)Δmsc＝msc+Δmt-ρgVsc公式(3)其中mⅠ为砝码Ⅰ的质量，VⅠ为砝码Ⅰ的体积，mⅡ为砝码Ⅱ的质量，VⅡ为砝码Ⅱ的体积，msc为样品筒的质量，Vsc为样品筒的体积，Δmt为天平在当前测试环境下的误差值；3)浮力实验：将样品装入样品筒中，采用氦气作为介质，利用恒温装置对高压釜体进行恒温控制，在测试温度下对样品和系统进行抽真空以排除系统内的杂质气体，待抽好真空后，向高压系统内充入氦气，在实验压力内设定不同的压力点，获取砝码Ⅰ、砝码Ⅱ、样品筒和样品的一组天平重量读数，分别为ΔmⅠ2、ΔmⅡ2、Δm1ΔmⅠ2＝mⅠ+Δmt-ρgVⅠ公式(4)ΔmⅡ2＝mⅡ+Δmt-ρgVⅡ公式(5)Δm1＝msc+ms+Δmt-ρg(Vsc+Vs)公式(6)其中ms为样品的质量，Vs为样品的体积；4)吸附实验：吸附实验采用高纯度天然气，第一个压力点设为真空，在测试温度下对样品和系统进行抽真空以排除系统内的杂质气体，待抽好真空后，向高压系统内充入高纯度天然气，在实验压力内设定不同的压力点，获取砝码Ⅰ、砝码Ⅱ、样品筒和样品总重量的一组天平重量读数，分别为ΔmⅠ3、ΔmⅡ3、Δm2：ΔmⅠ3＝mⅠ+Δmt-ρgVⅠ公式(7)ΔmⅡ3＝mⅡ+Δmt-ρgVⅡ公式(8)Δm2＝msc+ms+ma+Δmt-ρg(Vsc+Vs+Va)公式(9)其中ma为样品的绝对吸附量，Va为吸附相体积，由于吸附相体积Va不能通过实验得到，因此定义过剩吸附量mex，其与绝对吸附量ma的关系为：mex＝ma-ρgVa公式(10)于是，可以获得样品的过剩吸附量为：mex＝Δm2-msc-ms+ρg(Vsc+Vs)公式(11)。本专利技术所述的重量法高温高压等温吸附测量的方法在实验过程中，所有的压力控制均通过数据采集处理系统，所获得的实验数据也经数据采集处理系统中的程序进行计算处理并最终获得样品的过剩吸附量mex和绝对吸附量ma。本专利技术的有益效果为：1)相比磁悬浮天平重量法高压等温吸附仪来说，本专利技术提供的一种重量法高温高压等温吸附装置中称重用天平采用高精度分析天平，在保证实验精准度和可靠性的基础上，降低了仪器成本，有利于重量法等温吸附实验方法的推广。2)本专利技术提供的一种重量法高温高压等温吸附装置中设置的两个砝码和称重转换装置，以及数据处理系统中对实验所得数据的处理方法，解决了测试环境对天平的影响。其中连接管的设置和砝码、样品筒的吊装方式，以及恒温装置的加热部位设计，避免了天平受高低温的影响。附图说明图1是本专利技术重量法高温高压等温吸附装置简图；图2是一种重量法高温高压等温吸附装置主视图；图3是一种重量法高温高压等温吸附装置侧视图；图中：1、天平支架；2、天平；3、挂载钩；4、电机Ⅰ；5、拨叉Ⅰ；6、限位器Ⅰ；7、电机Ⅱ；8、拨叉Ⅱ；9、限位器Ⅱ；10、电机Ⅲ；11、拨叉Ⅲ；12、限位器Ⅲ；13、釜体盖；14、釜体座；15、连接管；16、内套；17、砝码Ⅰ；18、砝码Ⅱ；19、样品筒；20、恒温装置；21、气体注入孔；22、支架；23、高压釜体；24、称重系统；25、高压气源；26、真空系统；27、数据采集处理系统。具体实施方式下面将结合本专利技术具体的实施例，对本专利技术技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本专利技术保护的范围。实施例1如图1所示，本实施例提供了一种重量法高温高压等温吸附装置本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种重量法高温高压等温吸附测量装置，其特征在于，包括称重系统(24)，所述的称重系统(24)包括天平(2)、称重转换装置、砝码和样品筒(19)，所述的天平(2)安装在天平支架(1)上，在天平(2)的底部设置有挂载钩(3)，所述的称重转换装置由三组电机、拨叉和限位器组成，所述的拨叉水平设置在天平支架(1)上，所述的限位器平行设置在拨叉上方和下方，所述的电机设置在拨叉的一端用于带动拨叉上下移动，所述的砝码共有砝码Ⅰ(17)和砝码Ⅱ(18)两个，所述的砝码Ⅰ(17)和砝码Ⅱ(18)通过金属丝挂在挂载钩(3)上，所述的样品筒(19)通过金属丝挂在挂载钩(3)上且位于砝码Ⅰ(17)和砝码Ⅱ(18)之间。
【技术特征摘要】
1.一种重量法高温高压等温吸附测量装置，其特征在于，包括称重系统(24)，所述的称重系统(24)包括天平(2)、称重转换装置、砝码和样品筒(19)，所述的天平(2)安装在天平支架(1)上，在天平(2)的底部设置有挂载钩(3)，所述的称重转换装置由三组电机、拨叉和限位器组成，所述的拨叉水平设置在天平支架(1)上，所述的限位器平行设置在拨叉上方和下方，所述的电机设置在拨叉的一端用于带动拨叉上下移动，所述的砝码共有砝码Ⅰ(17)和砝码Ⅱ(18)两个，所述的砝码Ⅰ(17)和砝码Ⅱ(18)通过金属丝挂在挂载钩(3)上，所述的样品筒(19)通过金属丝挂在挂载钩(3)上且位于砝码Ⅰ(17)和砝码Ⅱ(18)之间。2.根据权利要求1所述的一种重量法高温高压等温吸附测量装置，其特征在于，所述的称重转换装置中悬挂样品筒(19)的金属丝与拨叉Ⅰ(5)对应，悬挂砝码Ⅰ(17)的金属丝与拨叉Ⅱ(8)对应，悬挂砝码Ⅱ(18)的金属丝与拨叉Ⅲ(11)对应。3.根据权利要求1所述的一种重量法高温高压等温吸附测量装置，其特征在于，所述的测量装置还包括高压釜体(23)，所述的高压釜体(23)包括支架(22)、釜体盖(13)、釜体座(14)、连接管(15)和内套(16)，所述的釜体座(14)安装在支架(22)上，所述的釜体盖(13)通过设置在釜体座(14)侧边的螺纹连接固定，所述釜体座(14)上开有圆柱形通孔，所述连接管(15)安装在釜体座(14)的通孔上，所述内套(16)与连接管(15)连接，所述的砝码和样品筒(19)由金属丝通过釜体座(14)的通孔和连接管(15)吊装于内套(16)中。4.根据权利要求3所述的一种重量法高温高压等温吸附测量装置，其特征在于，所述的釜体座(14)呈台阶型，天平支架(1)安装在釜体座(14)第一台阶上，第一台阶侧边设有安装密封圈的凹槽，第二台阶侧边设有螺纹，用于釜体盖(13)与釜体底座的连接密封。5.根据权利要求3所述的一种重量法高温高压等温吸附测量装置，其特征在于，所述连接管(15)上开有气体注入孔(21)，所述气体注入孔(21)与高压气源(25)和真空系统(26)连接。6.根据权利要求1所述的一种重量法高温高压等温吸附测量装置，其特征在于，所述的测量装置还包括...
【专利技术属性】
技术研发人员：陈一健，陈星宇，张伦平，许秀彬，王柯景，
申请(专利权)人：成都皓瀚完井岩电科技有限公司，
类型：发明
国别省市：四川,51
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