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頁巖氣吸附氣含量分析系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種頁巖氣吸附氣含量分析系統(tǒng)，加熱爐中設(shè)置有樣品罐，樣品罐設(shè)置有吸附劑，樣品罐的開口處設(shè)置有密封套，樣品罐中設(shè)置有測溫?zé)犭娕迹訜釥t中設(shè)置有控溫?zé)犭娕迹瑴y溫?zé)犭娕歼B接有控制箱，控溫?zé)犭娕己涂刂葡溥B接，加熱爐外部設(shè)置有儲氣室，儲氣室與樣品罐內(nèi)部連通，壓力傳感器與儲氣室內(nèi)部連通，壓力傳感器與控制箱連接，加熱爐外部設(shè)置有真空泵，真空泵與儲氣室內(nèi)部連通，真空泵與控制箱連接，加熱爐外部設(shè)置有待測氣體罐和保護氣體罐，待測氣體罐和保護氣體罐均與儲氣室內(nèi)部連通。該系統(tǒng)能夠準確地將頁巖氣中吸附氣的含量測定出來，便于分析人員進行后續(xù)分析，使得頁巖氣的后續(xù)使用得到準確的數(shù)據(jù)。
【專利說明】頁巖氣吸附氣含量分析系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種系統(tǒng)，尤其是涉及一種頁巖氣吸附氣含量分析系統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002]頁巖氣是賦存于富有機質(zhì)泥頁巖及其夾層中，以吸附和游離狀態(tài)為主要存在方式的非常規(guī)天然氣，成分以甲烷為主，與“煤層氣”、“致密氣”同屬一類。頁巖氣的形成和富集有著自身獨特的特點，往往分布在盆地內(nèi)厚度較大、分布廣的頁巖烴源巖地層中。頁巖氣很早就已經(jīng)被人們所認知，但采集比傳統(tǒng)天然氣困難，隨著資源能源日益匱乏，作為傳統(tǒng)天然氣的有益補充，人們逐漸意識到頁巖氣的重要性。頁巖氣以吸附狀態(tài)(大約50%)存在于干酪根、粘土顆粒及孔隙表面，極少量以溶解狀態(tài)儲存于干酪根、浙青質(zhì)及石油中天然氣也存在于夾層狀的粉砂巖、粉砂質(zhì)泥巖、泥質(zhì)粉砂巖、甚至砂巖地層中為天然氣生成之后，在源巖層內(nèi)的就近聚集表現(xiàn)為典型的原地成藏模式，與油頁巖、油砂、地浙青等差別較大。與常規(guī)儲層氣藏不同，頁巖既是天然氣生成的源巖，也是聚集和保存天然氣的儲層和蓋層。因此有機質(zhì)含量高的黑色頁巖、高碳泥巖等常是最好的頁巖氣發(fā)育條件。
[0003]頁巖亦屬致密巖石，故也可歸入致密氣層氣。它起始于阿巴拉契亞盆地的泥盆系頁巖，為暗褐色和黑色，富有機質(zhì)，可大量生氣。儲集空間以裂縫為主并可以吸附氣和水溶氣形式賦存，為低(負)壓、低飽和度(30%左右)，因而為低產(chǎn)。但在裂縫發(fā)育帶可獲較高產(chǎn)量，井下爆炸和壓裂等改造措施效果也好。頁巖氣開發(fā)具有開采壽命長和生產(chǎn)周期長的優(yōu)點——大部分產(chǎn)氣頁巖分布范圍廣、厚度大，且普遍含氣，使得頁巖氣井能夠長期地穩(wěn)定產(chǎn)氣。但頁巖氣儲集層滲透率低，開采難度較大。隨著世界能源消費的不斷攀升，包括頁巖氣在內(nèi)的非常規(guī)能源越來越受到重視。美國和加拿大等國已實現(xiàn)頁巖氣商業(yè)性開發(fā)。過去十年內(nèi)，頁巖氣已成為美國一種日益重要的天然氣資源，同時也得到了全世界其他國家的廣泛關(guān)注。2000年，美國頁巖氣產(chǎn)量僅占天然氣總量的1%;而到2010年，因為水力壓裂、水平鉆井等技術(shù)的發(fā)展，頁巖氣所占的比重已超過20%。頁巖氣中含有多種物質(zhì)，其組成含量不容易準確地測定出來，傳統(tǒng)的測定系統(tǒng)由于對吸附情況設(shè)計不嚴密，使得對頁巖氣成分含量測定的誤差很大，導(dǎo)致頁巖氣后續(xù)利用存在很大麻煩。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有測定系統(tǒng)由于對吸附情況設(shè)計不嚴密，使得對頁巖氣成分含量測定的誤差很大，導(dǎo)致頁巖氣后續(xù)利用存在很大麻煩的問題，設(shè)計了一種頁巖氣吸附氣含量分析系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠準確地將頁巖氣中吸附氣的含量測定出來，便于分析人員進行后續(xù)分析，使得頁巖氣的后續(xù)使用得到準確的數(shù)據(jù)，便于加工利用，解決了現(xiàn)有測定系統(tǒng)由于對吸附情況設(shè)計不嚴密，使得對頁巖氣成分含量測定的誤差很大，導(dǎo)致頁巖氣后續(xù)利用存在很大麻煩的問題。
[0005]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):頁巖氣吸附氣含量分析系統(tǒng)，包括內(nèi)部中空的加熱爐，所述加熱爐的空腔中設(shè)置有內(nèi)部中空且頂端開口的樣品罐，樣品罐的空腔中設(shè)置有吸附劑，樣品罐的頂端設(shè)置在加熱爐上方，樣品罐的開口處設(shè)置有密封套，且密封套能夠完全封閉開口，樣品罐中設(shè)置有測溫?zé)犭娕迹瑴y溫?zé)犭娕嫉牡锥嗽O(shè)置在吸附劑的上方且靠近吸附劑，加熱爐中設(shè)置有控溫?zé)犭娕迹販責(zé)犭娕荚O(shè)置在樣品罐外部，測溫?zé)犭娕歼B接有控制箱，且控制箱設(shè)置在加熱爐外部，控溫?zé)犭娕己涂刂葡溥B接，加熱爐外部設(shè)置有內(nèi)部中空的儲氣室，儲氣室與樣品罐內(nèi)部連通，儲氣室外部設(shè)置有壓力傳感器，壓力傳感器與儲氣室內(nèi)部連通，壓力傳感器與控制箱連接，且加熱爐外部設(shè)置有真空泵，真空泵與儲氣室內(nèi)部連通，且真空泵與控制箱連接，加熱爐外部還設(shè)置有待測氣體罐和保護氣體罐，且待測氣體罐和保護氣體罐均與儲氣室內(nèi)部連通。
[0006]所述待測氣體罐和儲氣室之間、保護氣體罐和儲氣室之間均設(shè)置有減壓閥，且減壓閥與對應(yīng)的待測氣體罐、保護氣體罐和儲氣室連通。
[0007]所述減壓閥和儲氣室之間均設(shè)置有壓力表，壓力表同時與減壓閥和儲氣室連通。
[0008]所述真空泵和儲氣室之間設(shè)置有單向閥，且單向閥同時與真空泵和儲氣室連通。
[0009]所述儲氣室和樣品罐連通的管道設(shè)置有過濾網(wǎng)，過濾網(wǎng)的側(cè)壁與管道的內(nèi)壁無縫接觸。
[0010]綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:該系統(tǒng)能夠準確地將頁巖氣中吸附氣的含量測定出來，便于分析人員進行后續(xù)分析，使得頁巖氣的后續(xù)使用得到準確的數(shù)據(jù)，便于加工利用。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011]圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖。
[0012]附圖中標記及相應(yīng)的零部件名稱:1 一保護氣體罐；2—減壓閥一 ；3—壓力表一；4一儲氣室；5—過濾網(wǎng)；6—單向閥；7—真空泵；8—控制箱；9一控溫?zé)犭娕迹?0—測溫?zé)犭娕迹?1—吸附劑；12—加熱爐；13—樣品_ ;14一減壓閥二 ；15—壓力表二 ；16—待測氣體罐；17—密封套；18—壓力傳感器。

【具體實施方式】
[0013]下面結(jié)合實施例及附圖，對本發(fā)明作進一步的詳細說明，但本發(fā)明的實施方式不僅限于此。
[0014]實施例1:
如圖1所示，頁巖氣吸附氣含量分析系統(tǒng)，包括內(nèi)部中空的加熱爐12，所述加熱爐12的空腔中設(shè)置有內(nèi)部中空且頂端開口的樣品罐13，樣品罐13的空腔中設(shè)置有吸附劑11，樣品罐13的頂端設(shè)置在加熱爐12上方，樣品罐13的開口處設(shè)置有密封套17，且密封套17能夠完全封閉開口，樣品罐13中設(shè)置有測溫?zé)犭娕?0，測溫?zé)犭娕?0的底端設(shè)置在吸附劑11的上方且靠近吸附劑11，加熱爐12中設(shè)置有控溫?zé)犭娕?，控溫?zé)犭娕?設(shè)置在樣品罐13外部，測溫?zé)犭娕?0連接有控制箱8，且控制箱8設(shè)置在加熱爐12外部，控溫?zé)犭娕?和控制箱8連接，加熱爐12外部設(shè)置有內(nèi)部中空的儲氣室4，儲氣室4與樣品罐13內(nèi)部連通，儲氣室4外部設(shè)置有壓力傳感器18，壓力傳感器18與儲氣室4內(nèi)部連通，壓力傳感器18與控制箱8連接，且加熱爐12外部設(shè)置有真空泵7，真空泵7與儲氣室4內(nèi)部連通，且真空泵7與控制箱8連接，加熱爐12外部還設(shè)置有待測氣體罐16和保護氣體罐I，且待測氣體罐16和保護氣體罐I均與儲氣室4內(nèi)部連通。在待測氣體罐16中充滿待測頁巖氣，保護氣體罐I中充滿氦氣，將系統(tǒng)的儀器加電，此時，溫度顯示儀表、壓力顯示儀表和溫度控制儀表顯示測量值。設(shè)定溫度控制儀表的控制溫度值，對加熱爐開始加熱。經(jīng)過一段時間，溫度穩(wěn)定在設(shè)定值，以測溫?zé)犭娕?0為計算依據(jù)，因為該熱電偶靠近樣品，最接近樣品的真實溫度。用電子天平稱取一定質(zhì)量m的吸附劑11，置于樣品罐13中，關(guān)閉減壓閥，啟動真空泵7，對儲氣室和樣品罐13抽真空，直至室內(nèi)絕對壓力低于0.1 Pa時脫氣完成。關(guān)閉真空泵，打開減壓閥一 2，向儲氣室4中充氦氣，當壓力達到壓力表一 3的最低壓力時，停止供氣，記錄壓力P1，再打開減壓閥一 2，當儲氣室4與樣品罐13壓力均衡時，記錄壓力P2,計算得到體積Vl ;再繼續(xù)向儲氣室4充氦氣，在較高壓力下測量得到體積V2;重復(fù)測量三次，取平均值作為Vt的體積。再按上述步驟進行脫氣。打開減壓閥二 14，向儲氣室4充待測頁巖氣，測量過程與上述過程相同，計算吸附前后氣體的量，最后，通過(m前-m后)/m計算單位質(zhì)量吸附劑吸附的氣體量。通過本系統(tǒng)得到的頁巖氣中吸附氣的含量準確，根據(jù)不同的吸附劑的不同吸附特性，能夠?qū)搸r氣中不同組分的氣體進行吸附，便于研究人員對頁巖氣進行分析，該系統(tǒng)能夠準確地將頁巖氣中吸附氣的含量測定出來，便于分析人員進行后續(xù)分析，使得頁巖氣的后續(xù)使用得到準確的數(shù)據(jù)，便于加工利用，解決了現(xiàn)有測定系統(tǒng)由于對吸附情況設(shè)計不嚴密，使得對頁巖氣成分含量測定的誤差很大，導(dǎo)致頁巖氣后續(xù)利用存在很大麻煩的問題。
[0015]所述待測氣體罐16和儲氣室4之間、保護氣體罐I和儲氣室4之間均設(shè)置有減壓閥，且減壓閥與對應(yīng)的待測氣體罐16、保護氣體罐I和儲氣室4連通；所述減壓閥和儲氣室4之間均設(shè)置有壓力表，壓力表同時與減壓閥和儲氣室4連通。為方便描述，將設(shè)置在待測氣體罐16和儲氣室4之間的減壓閥命名為減壓閥二 14，設(shè)置在保護氣體罐I和儲氣室4之間的減壓閥命名為減壓閥一 2，設(shè)置在減壓閥一 2和儲氣室4之間的壓力表命名為壓力表一3，設(shè)置在減壓閥二 14和儲氣室4之間的壓力表命名為壓力表二 15，以便于對保護氣體罐I和待測氣體罐16中的氣體的壓力進行控制，使得流入通氣管道4中的氣流能夠得到控制，使得系統(tǒng)各個環(huán)節(jié)的壓力做到時刻準確的控制。
[0016]所述真空泵7和儲氣室4之間設(shè)置有單向閥6，且單向閥6同時與真空泵7和儲氣室4連通。為了避免外界的空氣通過真空泵7進入到系統(tǒng)中，造成系統(tǒng)測定的誤差，所以設(shè)置了單向閥6，使得氣體只能從系統(tǒng)向真空泵7方向排出，而不能從真空泵7方向流入。
[0017]所述儲氣室4和樣品罐13連通的管道設(shè)置有過濾網(wǎng)5，過濾網(wǎng)5的側(cè)壁與管道的內(nèi)壁無縫接觸。吸附劑11有的時候采用顆粒狀的活性碳，在受到加熱或者真空泵7抽氣時，容易隨著氣流進入到管道中，為了避免其進入管道造成管道的堵塞，需要設(shè)置過濾網(wǎng)5來對氣流進行過濾，保證系統(tǒng)工作的順利進行。
[0018]以上所述，僅是本發(fā)明的較佳實施例，并非對本發(fā)明做任何形式上的限制，凡是依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)、方法實質(zhì)上對以上實施例所作的任何簡單修改、等同變化，均落入本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.頁巖氣吸附氣含量分析系統(tǒng)，其特征在于:包括內(nèi)部中空的加熱爐(12)，所述加熱爐(12)的空腔中設(shè)置有內(nèi)部中空且頂端開口的樣品罐(13)，樣品罐(13)的空腔中設(shè)置有吸附劑(11)，樣品罐(13)的頂端設(shè)置在加熱爐(12)上方，樣品罐(13)的開口處設(shè)置有密封套(17)，且密封套(17)能夠完全封閉開口，樣品罐(13)中設(shè)置有測溫?zé)犭娕?10)，測溫?zé)犭娕?10)的底端設(shè)置在吸附劑(11)的上方且靠近吸附劑(11)，加熱爐(12)中設(shè)置有控溫?zé)犭娕?9)，控溫?zé)犭娕?9)設(shè)置在樣品罐(13)外部，測溫?zé)犭娕?10)連接有控制箱(8)，且控制箱(8 )設(shè)置在加熱爐(12 )外部，控溫?zé)犭娕?9 )和控制箱(8 )連接，加熱爐(12 )外部設(shè)置有內(nèi)部中空的儲氣室(4)，儲氣室(4)與樣品罐(13)內(nèi)部連通，儲氣室(4)外部設(shè)置有壓力傳感器(18)，壓力傳感器(18)與儲氣室(4)內(nèi)部連通，壓力傳感器(18)與控制箱(8)連接，且加熱爐(12)外部設(shè)置有真空泵(7)，真空泵(7)與儲氣室(4)內(nèi)部連通，且真空泵(7)與控制箱(8)連接，加熱爐(12)外部還設(shè)置有待測氣體罐(16)和保護氣體罐(1)，且待測氣體罐(16)和保護氣體罐(I)均與儲氣室(4)內(nèi)部連通。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頁巖氣吸附氣含量分析系統(tǒng)，其特征在于:所述待測氣體罐(16)和儲氣室(4)之間、保護氣體罐(I)和儲氣室(4)之間均設(shè)置有減壓閥，且減壓閥與對應(yīng)的待測氣體罐(16)、保護氣體罐(I)和儲氣室(4)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頁巖氣吸附氣含量分析系統(tǒng)，其特征在于:所述減壓閥和儲氣室(4)之間均設(shè)置有壓力表，壓力表同時與減壓閥和儲氣室(4)連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的頁巖氣吸附氣含量分析系統(tǒng)，其特征在于:所述真空泵(7)和儲氣室(4)之間設(shè)置有單向閥(6)，且單向閥(6)同時與真空泵(7)和儲氣室(4)連通。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的頁巖氣吸附氣含量分析系統(tǒng)，其特征在于:所述儲氣室(4)和樣品罐(13)連通的管道設(shè)置有過濾網(wǎng)(5)，過濾網(wǎng)(5)的側(cè)壁與管道的內(nèi)壁無縫接觸。
【文檔編號】G01N5/02GK104316428SQ201410534578
【公開日】2015年1月28日 申請日期:2014年10月13日 優(yōu)先權(quán)日:2014年10月13日
【發(fā)明者】楊波, 張鑫, 張海陶, 劉歡, 楊東凡, 李其鑫, 黃勇斌, 羅迪 申請人:成都創(chuàng)源油氣技術(shù)開發(fā)有限公司