页岩含气量测试装置及方法制造方法及图纸

技术编号:21796809 阅读:49 留言:0更新日期:2019-08-07 09:58
本发明专利技术公开一种页岩含气量测试装置及方法,其中,一种页岩含气量测试装置,包括:反应容器;所述反应容器具有反应腔和可移动的第一壁板,所述第一壁板通过移动以使所述反应腔的体积改变;所述反应容器连接有用于测量所述反应腔内压力的第一压力测量机构、用于调节所述反应腔内温度的温度调节机构、用于测量所述反应腔内温度的温度测量机构;设于所述反应腔内的置物结构;所述置物结构具有可容纳页岩样品的第一容纳腔;用于测量所述置物结构质量的质量测量机构;与所述反应容器连接的注气机构;所述注气机构用于向所述反应腔内注气。本申请所提供的页岩含气量测试装置及方法,能够快速反映压力变化,减少测试时间,提高测试效率。

Shale Gas Content Measurement Device and Method

【技术实现步骤摘要】
页岩含气量测试装置及方法
本申请涉及油气测量
,尤其涉及一种页岩含气量测试装置及方法。
技术介绍
页岩气是一种新型非常规天然气能源,其勘探开发越来越受重视。页岩含气量是指每吨页岩中所含天然气在标准状态下的体积。页岩气具体由吸附气、游离气和溶解气三部分构成。其中,吸附气是指吸附在页岩颗粒表面的天然气,游离气是指储存于天然裂缝和粒间孔隙中的天然气,溶解气是指溶解在页岩有机质、液态烃和沥青等物质中的天然气。由于溶解气在页岩含气量构成中所占比例十分微小,因此在计算页岩含气量时可以忽略不计。页岩含气量测试是对页岩气储层进行评价的重要实验。测量游离气和吸附气含量对评价页岩气的资源潜力具有重要的意义。等温吸附法是常用的测试方法,可以测量不同温度下吸附状态的页岩含气量。然而现有的等温吸附法在实现加压时,采用注气加压的形式,需要等待一定时间,气体均匀扩散后,所测压力才能稳定。这就使得测试过程变慢,不够方便与快速。可见,现有的等温吸附法采用的加压方式不能快速反映压力变化,从而使测试时间加长,降低测试效率。
技术实现思路
鉴于现有技术的不足,本申请的目的之一是提供一种页岩含气量测试装置及方法,以能够快速反映压力变化,减少测试时间,提高测试效率。为达到上述目的,本申请采用如下技术方案:一种页岩含气量测试装置,包括:反应容器;所述反应容器具有反应腔和可移动的第一壁板,所述第一壁板通过移动以使所述反应腔的体积改变;所述反应容器连接有用于测量所述反应腔内压力的第一压力测量机构、用于调节所述反应腔内温度的温度调节机构、用于测量所述反应腔内温度的温度测量机构;设于所述反应腔内的置物结构;所述置物结构具有可容纳页岩样品的第一容纳腔;用于测量所述置物结构质量的质量测量机构;与所述反应容器连接的注气机构;所述注气机构用于向所述反应腔内注气。作为一种优选的实施方式,所述第一壁板的移动方向垂直于所述第一壁板,所述第一壁板的边缘设有将所述第一壁板和所述反应容器之间密封的密封垫。作为一种优选的实施方式,所述第一壁板背对所述反应腔的一侧连接有可驱动所述第一壁板移动的电机,所述电机和所述第一壁板通过驱动杆连接。作为一种优选的实施方式,所述质量测量机构设置在所述反应容器顶部,所述质量测量机构将所述置物结构吊设在所述反应腔内部。作为一种优选的实施方式,所述温度调节机构包括发热组件,以及与所述发热组件相连接的发热组件控制器。作为一种优选的实施方式,所述反应容器具有第二壁板,所述第二壁板设有用于容纳所述发热组件的第二容纳腔。作为一种优选的实施方式,所述注气机构包括第一气瓶、第二气瓶、注气泵、真空泵、第三气瓶;所述第一气瓶用于容纳吸附气体,所述第二气瓶用于容纳非吸附气体,所述第三气瓶连接有用于测量所述第三气瓶内压力的第二压力测量机构。作为一种优选的实施方式,所述注气机构还包括:用于控制所述第一气瓶的第一阀门、用于控制所述第二气瓶的第二阀门、用于控制所述注气泵的第三阀门、用于控制所述真空泵的第四阀门、用于控制所述第三气瓶的第五阀门。作为一种优选的实施方式,所述第一气瓶用于容纳甲烷,所述第二气瓶用于容纳氦气;所述第一气瓶连接有用于测量所述第一气瓶内压力的第三压力测量机构,所述第二气瓶连接有用于测量所述第二气瓶内压力的第四压力测量机构,所述注气机构和所述反应容器之间设有流量计,用于测量所述注气机构向所述反应腔内注气的流量。一种页岩含气量测试方法,该测试方法采用如上任一实施方式所述的页岩含气量测试装置,所述页岩含气量测试方法包括如下步骤:将第一容纳腔填满有页岩样品的所述置物结构放入所述反应腔内,测量此时所述置物结构的第一质量;向所述反应腔内注入非吸附气体,测量所述页岩样品体积;向所述反应腔内注入吸附气体,移动所述反应容器的第一壁板以使所述反应腔内的压力达到预定压力,测量此时所述置物结构的第二质量;根据所述第一质量、所述页岩样品体积和所述第二质量计算所述页岩样品吸附气的质量和游离气的质量。作为一种优选的实施方式,所述测量所述页岩样品体积具体包括如下步骤:在将页岩样品放入所述置物结构前,测量所述反应腔的体积V1,测量所述置物结构的体积V21、容积V22;在将所述置物结构放入所述反应腔内后,对所述反应腔进行抽真空操作;向所述反应腔内注入氦气,所述氦气的体积V0、压力P0由第三气瓶测得,所述页岩样品体积Vs的计算公式为:上式中,Vs为所述页岩样品体积,单位为m3;V1为所述反应腔的体积,单位为m3;V21为所述置物结构的体积,单位为m3;V22为所述置物结构的容积,单位为m3;V0为注入氦气的体积,即所述第三气瓶的容积,单位为m3;P0为所述第三气瓶注入氦气后的压力,单位为Pa;P1为所述反应腔内注入氦气后的压力,单位为Pa。作为一种优选的实施方式,所述测量所述置物结构的第二质量具体包括如下步骤:对所述反应腔进行抽真空操作;向所述反应腔内注入甲烷,移动所述反应容器的第一壁板以使所述反应腔内的压力达到预定压力,测量此时所述置物结构的第二质量。作为一种优选的实施方式,所述计算所述页岩样品吸附气的质量和游离气的质量,具体包括如下步骤:计算所述页岩样品中吸附气的质量,吸附气的质量m吸的计算公式为:m吸=m2-m0上式中,m吸为所述吸附气的质量,单位为g;m2为向所述反应腔内注入甲烷后所述置物结构的第二质量,单位为g;m0为将页岩样品放入置物结构后所述置物结构的第一质量,单位为g;计算所述页岩样品中游离气的质量,游离气的质量m游的计算公式为:上式中,m游为所述游离气的质量,单位为g;V22为所述置物结构的容积,单位为m3;Vs为所述页岩样品体积,单位为m3;P2为所述反应腔内注入甲烷后的压力,单位为Pa;M为甲烷的摩尔质量,具体值为16g/mol;R为理想气体常数;T为所述反应腔内注入甲烷后的温度,单位为K。有益效果:本申请实施方式通过提供一种页岩含气量测试装置,利用反应容器第一壁板的移动以改变所述反应腔的体积,从而改变所述反应腔的压力,即通过机械加压减压的方式,而不是注气加压,能够快速反映压力变化,减少测试时间,提高测试效率。此外,将置物结构和质量测量机构相连,通过质量测量机构的读数变化,能直接得出页岩吸附气的质量,方便快速,提高测试效率。参照后文的说明和附图,详细公开了本专利技术的特定实施方式,指明了本专利技术的原理可以被采用的方式。应该理解,本专利技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内,本专利技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用,与其它实施方式中的特征相组合,或替代其它实施方式中的特征。应该强调,术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在,但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案,下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍,显而易见地,下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例,对于本领域技术人员来讲,在不付出创造性劳动性的前提下,还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本申请实施方式中所提供的一种页岩含气量测试装置的结构示意图;图2为本申请实本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种页岩含气量测试装置,其特征在于,包括:反应容器;所述反应容器具有反应腔和可移动的第一壁板,所述第一壁板通过移动以使所述反应腔的体积改变;所述反应容器连接有用于测量所述反应腔内压力的第一压力测量机构、用于调节所述反应腔内温度的温度调节机构、用于测量所述反应腔内温度的温度测量机构;设于所述反应腔内的置物结构;所述置物结构具有可容纳页岩样品的第一容纳腔;用于测量所述置物结构质量的质量测量机构;与所述反应容器连接的注气机构;所述注气机构用于向所述反应腔内注气。

【技术特征摘要】
1.一种页岩含气量测试装置,其特征在于,包括:反应容器;所述反应容器具有反应腔和可移动的第一壁板,所述第一壁板通过移动以使所述反应腔的体积改变;所述反应容器连接有用于测量所述反应腔内压力的第一压力测量机构、用于调节所述反应腔内温度的温度调节机构、用于测量所述反应腔内温度的温度测量机构;设于所述反应腔内的置物结构;所述置物结构具有可容纳页岩样品的第一容纳腔;用于测量所述置物结构质量的质量测量机构;与所述反应容器连接的注气机构;所述注气机构用于向所述反应腔内注气。2.根据权利要求1所述的页岩含气量测试装置,其特征在于,所述第一壁板的移动方向垂直于所述第一壁板,所述第一壁板的边缘设有将所述第一壁板和所述反应容器之间密封的密封垫。3.根据权利要求1所述的页岩含气量测试装置,其特征在于,所述第一壁板背对所述反应腔的一侧连接有可驱动所述第一壁板移动的电机,所述电机和所述第一壁板通过驱动杆连接。4.根据权利要求1所述的页岩含气量测试装置,其特征在于,所述质量测量机构设置在所述反应容器顶部,所述质量测量机构将所述置物结构吊设在所述反应腔内部。5.根据权利要求1所述的页岩含气量测试装置,其特征在于,所述温度调节机构包括发热组件,以及与所述发热组件相连接的发热组件控制器。6.根据权利要求5所述的页岩含气量测试装置,其特征在于,所述反应容器具有第二壁板,所述第二壁板设有用于容纳所述发热组件的第二容纳腔。7.根据权利要求1所述的页岩含气量测试装置,其特征在于,所述注气机构包括第一气瓶、第二气瓶、注气泵、真空泵、第三气瓶;所述第一气瓶用于容纳吸附气体,所述第二气瓶用于容纳非吸附气体,所述第三气瓶连接有用于测量所述第三气瓶内压力的第二压力测量机构。8.根据权利要求7所述的页岩含气量测试装置,其特征在于,所述注气机构还包括:用于控制所述第一气瓶的第一阀门、用于控制所述第二气瓶的第二阀门、用于控制所述注气泵的第三阀门、用于控制所述真空泵的第四阀门、用于控制所述第三气瓶的第五阀门。9.根据权利要求7所述的页岩含气量测试装置,其特征在于,所述第一气瓶用于容纳甲烷,所述第二气瓶用于容纳氦气;所述第一气瓶连接有用于测量所述第一气瓶内压力的第三压力测量机构,所述第二气瓶连接有用于测量所述第二气瓶内压力的第四压力测量机构,所述注气机构和所述反应容器之间设有流量计,用于测量所述注气机构向所述反应腔内注气的流量。10.一种页岩含气量测试方法,其特征在于,该测试方法采用如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员:李卓梁志凯姜振学张瀛涵于海龙
申请(专利权)人:中国石油大学北京
类型:发明
国别省市:北京,11

网友询问留言 已有0条评论
  • 还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。

1