煤層含氣量快速解吸儀的製作方法

2023-06-01 05:00:06

專利名稱：煤層含氣量快速解吸儀的製作方法
技術領域：
本發明涉及煤層氣勘探技術領域，特別涉及一種用於測定煤層含氣量實驗的專用裝置。利用該實驗裝置可以在煤層氣勘探井中快速準確地測定煤層含氣量。
背景技術：
煤層氣是一種儲存在煤層中，自生自儲的非常規天然氣資源，評價其富集程度的一個重要參數是含氣量。要有效地評估某地區的煤層氣是否具有商業化的前景，必須建立準確的含氣量評價數據，這些含氣量數據用於氣藏模擬和生產預測。為此必須了解煤層含氣量和煤層解吸特性，含氣量測試設備是提供這種數據的惟一工具。因此，煤層含氣量測試設備在煤層氣勘探開發中就顯得格外重要。
國內外煤層氣含氣量測定方法主要有直接法和間接法。直接法的理論依據是煤層氣的體積在早期解吸過程中煤層氣的釋放速度與時間的平方根成正比。早期煤心在井筒中提升過程所損失的氣體可以據此計算，總含氣量則是早期煤心的損失氣加解吸氣與殘餘氣量之和。間接法主要是要求做出煤心等溫吸附曲線並對曲線進行分析，還需要了解儲層壓力和溫度。煤層氣預探井現場原地含氣量主要採用直接法，這也是本試驗設備研製的基礎理論之所在。
目前，國內外煤層氣含氣量測試實驗裝置主要有全自動含氣量測定儀和國產現場含氣量測定設備。全自動含氣量測定儀採用密封罩隔熱、大直徑鋁罐存放煤樣，加熱瓦對密封室加溫，同時採用電子監控裝置監測鋁罐的溫度。測試效果比較穩定。國產現場含氣量測定儀具有解吸罐型號多，體積小，使用範圍廣、便於移動運輸等特點。但現有的儀器都是採用自然解吸的方式來進行含氣量測定。缺點是自然解吸方式的試驗時間長，完成一個煤心樣品一次測試周期需要幾個月的時間，往往在煤層氣的探井完鑽後很長一段時間，含氣量的結果還沒有測定出來。測試結果很難對後期煤層氣鑽井起到指導作用。現有的含氣量測定設備難以實現快速測試，難以適應快速發展的煤層氣事業，同時這些設備的測量系統採用單量管進行測量，測量能力不足。因此，迫切需要研發一臺既快速、高效，又符合煤層氣含氣量測試原理的含氣量快速解吸實驗裝置。

發明內容
本發明的目的是提供一種煤層含氣量快速解吸儀，將煤心粉碎後測量吸附於煤心的煤層氣，完成煤層氣含氣量測試工作，對煤心含氣量快速測試，克服現有含氣量測試設備測試速度慢的缺點。
(1)能夠開展煤層氣現場解吸工作，又能夠快速地測定原地含氣量數據，為研究某個地區煤層儲氣能力及時提供基礎數據。
(2)能夠同時對繩索取心獲得的多個煤心進行同時測定，提高試驗效率。
本發明解決其技術問題所採取的技術方案是煤層含氣量快速解吸儀是由計算機處理系統、快速解吸系統和測量系統三部分組成。其中計算機採集處理系統包括計算機處理軟體和數據的輸入輸出。本發明的特徵是快速解吸系統包括樣品密封罐和碎樣平臺。密封罐上部有密封蓋，密封罐內有攪拌塊。密封罐連接有進氣管和排氣管，排氣管連接測量系統。碎樣平臺包括電機，電機上部連接有支撐杆、支撐杆上固定有平臺。密封罐固定在平臺上。測量系統包括量筒和水瓶，量筒的頂部連接排氣管，量筒的底部通過導氣管連接水瓶。本發明利用電機驅動平臺震動，帶動密封罐產生震動，並驅動攪拌塊在密封罐內作往復運動。攪拌塊與煤心樣品相互撞擊，使得煤心樣品粉碎，可以在幾分鐘內將煤心樣品粉碎到60-100目的粉末狀。隨著煤心物理結構的破壞，吸附於煤心的煤層氣迅速地通過排氣管解吸到量管中，大大縮短了氣體解吸時間，現場含氣量測定試驗由原來的幾個月縮短為一周。
密封罐的結構由罐體、密封蓋構成，密封蓋上固定有和排氣管，罐體與密封蓋之間有密封膠圈。
為了方便開啟密封罐和封蓋密封罐，在平臺上有壓杆機構。壓杆機構是固定在平臺上有兩個豎立杆，其中一個豎立杆有鉸鏈連接橫杆的一端；另一個豎立杆上端能固定橫杆。橫杆中間部位有向下凸出塊，凸出塊抵在密封蓋上壓緊密封蓋。密封罐通過壓杆機構來密封，當壓杆向下壓緊密封蓋時，密封罐被密封。
煤心樣品密封罐內有攪拌塊，攪拌塊的結構是直徑35毫米、高20毫米圓柱型鐵塊，材質是45號鋼。
為了使密封罐產生適合煤心粉碎的震動，加速煤心粉碎，所述的電機上部連接的支撐杆是螺旋彈簧支杆。螺旋彈簧支杆的數量為4個。
所述的量筒採用帶有密封蓋的圓柱形玻璃鋼筒，量筒外壁上有刻度。量筒的容量可以在800-1300毫升之間。排氣管連接在密封蓋上。量筒垂直放置。量筒底部連接有導氣管。
所述的水瓶外形為圓柱體結構，無機透明塑料材質，容積在600-800毫升之間。水瓶的蓋子連接導氣管。水瓶倒置，水瓶的高度和量筒內的液面高度相平。水瓶的高度可沿支架上下調節。
計算機處理系統，不屬於本發明的範疇，不詳細敘述。操作本發明進行實驗的過程，現場的工作人員根據實驗規程和操作步驟可以完成，不詳細敘述。
本發明的有益效果本發明煤層含氣量快速解吸儀的上述結構設計有較大的改進，打破傳統測試儀的結構和測試方法。利用該解吸儀將煤心粉碎後測量煤心解析出來的含氣量，能對煤層氣勘探中取出的煤心進行測試，從而獲得準確的煤層含氣量數據，利用計算機處理系統進行處理，快速評價該地區煤層氣資源潛力和勘探前景。適用於煤層氣勘探技術領域推廣使用。該解吸儀採用獨特的快速解吸系統、測量系統和計算機處理系統，根據不同地區所具有的不同地質特徵設定好試驗的時間，開展勘探現場煤層氣快速解吸實驗，可以測定和研究不同地區含氣性特徵、含氣量分布規律和煤儲層儲氣能力。
下面結合附圖和具體實施例對本發明作進一步詳細說明。


圖1是本發明煤層含氣量快速解吸儀的剖面示意圖，是一個實施例。
圖2是密封罐5與攪拌塊6的剖面示意圖。
圖中，1.進氣管，2.壓杆機構，3.密封蓋，4.排氣管，5.密封罐，6.攪拌塊，7.平臺，8.彈簧支撐杆，9.螺栓，10.電機，11.底座，12.電源，13.固定支架，14.導氣管，15.水瓶，16.量管，17.固定夾，18.密封圈，19.罐體。
具體實施例方式
實施例1參閱圖1。本發明煤層含氣量快速解吸儀是由計算機處理系統、快速解吸系統和測量系統三部分組成。
計算機採集處理系統包括計算機處理軟體和數據的採集輸入與輸出。
快速解吸系統有4個，分別通過排氣管4連接測量系統的量筒16。每個快速解吸系統有煤心樣品密封罐5和碎樣平臺。密封罐5內徑為150毫米，高度為50毫米。密封罐5的結構是由罐體19、攪拌塊6、密封蓋3構成；密封蓋3由進氣管1和排氣管4，底部裝有密封膠圈18。罐體19上部有密封蓋3，罐體19與密封蓋3之間有密封圈18。密封罐5內有一個攪拌塊5。攪拌塊5的結構是直徑35毫米、高20毫米圓柱型鐵塊，材質是45號鋼。
密封罐5連接有進氣管1和排氣管4，排氣管4連接測量系統。進氣管1和排氣管4，的內徑為2毫米。進氣管1可以充入惰性氣體，起到衝洗氣路的作用，防止氧化。碎樣平臺包括電機10，電機10上部連接有支撐杆8、支撐杆8上固定有平臺7。支撐杆8是螺旋彈簧支杆8。螺旋彈簧支杆8的數量為4個。平臺7是由長400毫米，寬400毫米，高15毫米的鑄鐵。密封罐5固定在平臺7上。在平臺7上有壓杆機構2。壓杆機構2是固定在平臺7上有兩個豎立杆，其中一個豎立杆有鉸鏈連接橫杆的一端；另一個豎立杆上端能固定橫杆。橫杆中間部位有向下凸出塊，凸出塊抵在密封蓋3上壓緊密封蓋。密封罐5通過壓杆機構2來密封，當壓杆2向下壓緊密封蓋時，密封罐5被密封。
測量系統有4個量筒16和4個水瓶15。量筒16的頂部連接排氣管4，量筒16的底部通過導氣管14連接水瓶15。量筒16採用帶有密封蓋的圓柱形玻璃鋼筒，量筒16外壁上有刻度，最小刻度為10毫升。量筒16的容量為1300毫升。排氣管4連接在密封蓋上。量筒16垂直放置。量筒16底部連接有導氣管14。水瓶15採用圓柱型結構，無機塑料材質，容積在600-800毫升之間。水瓶15的蓋子連接導氣管14。水瓶15倒置，工作時，水瓶15液面的高度和量筒內的液面高度相平。水瓶15的高度可沿支架13的滑竿上下調節。
將煤心樣品稱重、裝入密封罐5內後，利用本發明的電機10驅動使樣品密封罐5產生震動，驅動攪拌塊6在密封罐5內作往復運動，攪拌塊6與煤心樣品相互撞擊，煤心樣品很快粉碎。在幾分鐘內將煤心樣品粉碎到60-100目的粉末狀。隨著煤心物理結構的破壞，吸附於煤心的煤層氣將會迅速地通過排氣管4解吸到量筒16中。通過調節水瓶15，使水瓶15中的液面和量筒16中的液面持平，這時候得到量筒16的讀數，進行計算。用析出的氣體體積除以煤心樣品質量，即得到煤層的含氣量。
並列的方式安裝有4套煤層含氣量快速解吸儀，把量筒16放在一個同一的固定支架13上，用固定夾17固定。一臺煤層含氣量快速解吸儀能同時進行4個煤心樣品測試，成倍地提高了測量能力，提高了實驗效率。
依據上述煤層含氣量快速解吸儀原理和結構設計，完成了一臺煤層含氣量快速解吸儀，並成功開展了煤層氣現場解吸實驗工作。在保密的情況下，對澳大利亞BHPB公司在山西保德地區鑽探的12口預探井進行含氣量解吸實驗，將所測的數據與澳大利亞Geogas公司利用慢速自然解吸法測定的數據進行對比，同一深度所測的的含氣量數據高度吻合。表明該儀器裝置能夠完成煤層氣解吸工作，實驗數據準確可信，另外快捷方便地測定含氣量，比常規含氣量解吸儀效率提高几十倍，是一種具有創造性的新設計。
實施例2參閱附圖2。含氣量解析儀的快速解吸機構的最大不同之處是密封罐5內有兩個鐵製的圓柱形攪拌塊6。以往我們曾經採用鐵塊加鐵環、鐵餅等不同機構，在粉碎煤樣時存在粉碎不充分，粉碎時間長等問題。採用兩個攪拌塊6粉碎煤樣後，電機10震動時兩個攪拌塊6共同震動工作，這樣使密封罐5在相對較低的震動頻率下達到同樣的粉碎效果。採用小功率的電機減小電機重量，同時除去了固定底座的重量，這大大減輕了整臺含氣量解析儀的快速解吸機構的重量。以前170多公斤，現在整體重量超不過30公斤，這為野外實驗提供了巨大的方便。
此外為了安全，消除噪音，我們對含氣量解吸儀的快速解吸機構採用了密封罩，操縱開關安裝在密封罩。
權利要求
1.一種煤層含氣量快速解吸儀是由計算機處理系統、快速解吸系統和測量系統三部分組成，其中計算機採集處理系統包括計算機處理軟體和數據的輸入輸出，其特徵是快速解吸系統包括樣品密封罐(5)和碎樣平臺，密封罐(5)上部有密封蓋(3)，密封罐(5)內有攪拌塊，密封罐(5)連接有進氣管(1)和排氣管(4)，排氣管(4)連接測量系統，碎樣平臺包括電機(10)，電機(10)上部連接有支撐杆(8)、支撐杆(8)上固定有平臺(7)，密封罐(5)固定在平臺(7)上，測量系統包括量筒(16)和水瓶(15)，量筒(16)的頂部連接排氣管(4)，量筒(16)的底部通過導氣管(14)連接水瓶(15)。
2.根據權利要求1所述的煤層含氣量快速解吸儀，其特徵是密封罐(5)的結構由罐體(19)、密封蓋(3)構成，密封蓋(3)上固定有(1)和排氣管(4)，罐體(19)與密封蓋(3)之間有密封膠圈(18)。
3.根據權利要求1所述的煤層含氣量快速解吸儀，其特徵是在平臺(7)上有壓杆機構(2)，壓杆機構(2)是固定在平臺(7)上有兩個豎立杆，其中一個豎立杆有鉸鏈連接橫杆的一端；另一個豎立杆上端能固定橫杆，橫杆中間部位有向下凸出塊，凸出塊抵在密封蓋(3)上壓緊密封蓋。
4.根據權利要求1所述的煤層含氣量快速解吸儀，其特徵是煤心樣品密封罐(5)內有攪拌塊(5)，攪拌塊(5)的形狀是圓柱狀。
5.根據權利要求1或2或3或4所述的煤層含氣量快速解吸儀，其特徵是所述的電機(10)上部連接的支撐杆(8)是螺旋彈簧支杆(8)，螺旋彈簧支杆(8)的數量為4個。
6.根據權利要求1或2或3或4所述的煤層含氣量快速解吸儀，其特徵是所述的量筒(16)採用帶有密封蓋的圓柱形玻璃鋼筒，量筒(16)外壁上有刻度，量筒(16)的容量可以在800-1300毫升之間，排氣管(4)連接在密封蓋上，量筒(16)垂直放置，量筒(16)底部連接有導氣管(14)。
7.根據權利要求1或2或3或4所述的煤層含氣量快速解吸儀，其特徵是所述的水瓶(15)外形為圓柱體結構，無機透明塑料材質，容積在600-800毫升之間，水瓶(15)的蓋子連接導氣管(14)，水瓶(15)倒置，水瓶(15)的高度和量筒(16)內的液面高度相平。
8.根據權利要求7所述的煤層含氣量快速解吸儀，其特徵是水瓶(15)的高度可沿支架(13)上下調節。
全文摘要
煤層含氣量快速解吸儀用於測試煤心，快速準確地測定煤層含氣量。包括計算機處理、快速解吸和測量系統組成。特徵是快速解吸系統包括樣品密封罐和碎樣平臺。密封罐上部有密封蓋，密封罐內有攪拌塊。密封罐連接有進氣管和排氣管，排氣管連接測量系統。密封罐固定在平臺上。快速解吸系統包括量筒和水瓶，量筒的頂部連接排氣管，量筒的底部通過導氣管連接水瓶。效果是對煤心樣品粉碎後進行測試，採集煤層含氣量數據，快速評價該地區煤層氣資源潛力和勘探前景，研究不同地區含氣性特徵、含氣量分布規律和煤儲層儲氣能力。
文檔編號G01N1/28GK101034050SQ20071006518
公開日2007年9月12日 申請日期2007年4月6日 優先權日2007年4月6日
發明者劉洪林, 王紅巖, 李景明, 趙慶波, 寧寧, 李貴中, 李五忠, 楊泳, 劉萍, 王勃, 陳振紅 申請人:中國石油天然氣股份有限公司