頁巖氣煤層氣可攜式測試儀的製作方法

2023-06-03 13:55:06 3

專利名稱：頁巖氣煤層氣可攜式測試儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及煤層氣、頁巖氣含氣量測試設備，特別是涉及一種用於煤層氣、頁 巖氣含氣量測試的可攜式快速制樣和解吸的設備。
背景技術：
目前，煤層氣、頁巖氣是賦存煤層或頁巖中的一種呈吸附、游離或溶解狀態的天然 氣。在常規天然氣儲層中，一般主要為游離氣和溶解氣，基本沒有吸附氣，而在煤層和頁 巖等非常規天然氣儲層中，吸附氣含量較高，煤層和頁巖中吸附氣和游離氣含量一般大於 90%，吸附和游離氣吸附含氣量的大小直接關係到天然氣的富集程度和開發技術，特別是 對煤層氣、頁巖氣等非常規天然氣來說，吸附氣和游離氣含量測定是儲層評價、儲量估算以 及開發設計的關鍵因素。因此，含氣樣品中天然氣吸附氣和游離氣含量的測試實驗，已被廣 泛應用在頁巖氣、煤層氣勘探開發中。此外，在礦山開採與瓦斯檢測、環境保護與監測等領 域中也被廣泛應用。目前，還沒有用於吸附氣和游離含量精確測量的專用實驗設備。利用常規實驗室 設備進行吸附氣和游離氣含量測試實驗時，需要將含氣煤巖和頁巖樣品裝入單個孤立的密 閉罐，密閉罐放置在恆溫的水浴槽中。放置在密封罐中的煤巖或頁巖開始進行自然解吸，通 過一端接在密閉罐上的導氣管、塑料管線與密封罐內部連通，另一端伸入U型量管上部開 口，量管中放有染有顏色的液體，通過U型連通管原理對氣體的量進行讀數測量。樣品自然 解吸一般時間較長，少則數天，多者數月，生產現場人員難以及時得到實驗數據，實驗周期 長。經過現場使用，發現上述實驗系統存在如下缺陷1、現場實驗目前缺乏便攜、專用的實驗箱和實驗平臺，穩定性不好；2、由於密閉罐放置的樣品自然解吸，解吸實驗周期長，數據不能及時為生產現場 人員提供，影響對頁巖和煤層氣的評價；3、由於在實驗時還需要榔頭對煤巖和頁巖樣品進行粉碎處理，處理慢，造成樣品 暴露在空氣中的時間過長，另外利用榔頭敲擊粉碎效果差，很多樣品達不到工業分析所需 的精細粉碎程度，造成樣品浪費。中國專利公開號CN101034050A，提供了一種煤層含氣量快速解吸儀。包括計算機 處理、快速解吸和測量系統組成。包括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。能對煤心樣品進行粉碎並測試，採集煤層含氣量數據。
發明內容本實用新型的目的是提供一種頁巖氣煤層氣可攜式測試儀，用於在密閉罐內進 行粉碎，能避免樣品接觸外界空氣氧化，同時又能加快含氣頁巖和煤巖解吸，且便於移動和 攜帶、適合野外現場使用。[0009]本實用新型採用的技術方案是頁巖氣煤層氣可攜式測試儀，包括箱體、箱蓋、合 頁、面板、頂板、底板、變頻交流電機、不鏽鋼圓柱形筒、彈簧和密閉罐。箱體和箱蓋為長方體 形，箱蓋與箱體相對並通過合頁相互鉸接，形成一個長方體形箱；其特徵在於在箱體內下 部與箱底平行固定有一個底板，在箱體的上口固定有面板；在底板的上平面並垂直底板固 定有圓柱形筒，在圓柱形筒的頂端均勻分布並垂直圓柱形筒端面焊接固定有彈簧；在彈簧 的頂端固定有頂板；面板有圓形孔，頂板在面板的上部。密閉罐的底部焊接在頂板上平面 上，變頻交流電機殼體(定子)頂端固定在頂板的下平面上，並且變頻交流電機在圓柱形筒 內。立柱為圓柱體形，立柱的頂端垂直焊接在頂板的下平面上，立柱均勻分布在變頻 交流電機的周圍，起到保護電機上部的作用。彈簧的上下兩端通過焊接方式分別與頂板的 地面和不鏽鋼圓柱形筒上面連接。變頻交流電機型號為西門子1LG0。電源插座通過導線與市用220V，50_60Hz的交流電相連。電源插座通過導線與開 關連接，開關通過導線與電源指示燈和定時器相連接，定時器通過導線與頻率調節儀表連 接，頻率調節儀表通過導線與變頻器連接，變頻器通過導線與變頻交流電機連接。樣品粉碎原理使用時，接通電源，通過頻率調節儀表和定時器設定所需震動頻率 和震動時間，打開電源開關，電源指示燈變亮，變頻器會自動根據頻率調節儀表設定頻率啟 動變頻交流電機產生震動。即當變頻交流電機接入三相交流電源時，三相定子繞組流過三 相對稱電流產生的三相磁動勢(定子旋轉磁動勢)並產生旋轉磁場，該旋轉磁場與轉子導 體有相對切割運動，根據電磁感應原理，轉子導體產生感應電動勢並產生感應電流。根據電 磁力定律，載流的轉子導體在磁場中受到電磁力作用，形成電磁轉矩，驅動轉子旋轉，在轉 子旋轉的過程中，由於電機通過焊接方式與頂板連接為一體，而頂板又通過焊接與彈簧連 接在一起，在這種情況下電機將會產生高頻振動。電機振動將帶動頂板上部的密閉罐產生 同樣頻率的振動。震動會通過彈簧傳遞到固定密閉罐上，密閉罐為一個帶蓋的盛放樣品的 容器，高頻震動會使密閉罐中的樣品相互碰撞，達到破碎、粉碎的目的，使吸附在樣品中的 氣體快速釋放出來。為了加快破碎、粉碎密閉罐中的樣品，在密閉罐內有鋼球。在面板上有儀表安置孔。電源指示燈、頻率調節儀表、定時器、電源開關和電源插 座固定在面板上的儀表安置孔內。變頻器固定在底板的上平面上。所述的定時器為數字式儀表，控制範圍在1秒至99小時59分59秒之間。所述的箱體外壁長500mm、寬400mm、高400mm，箱蓋的外壁長500mm、寬400mm、高 IOOmm0本實用新型的有益效果本實用新型頁巖氣煤層氣可攜式測試儀，用於煤層、頁巖 含氣量測試實驗中，既用於實驗過程中煤巖和頁巖樣品的密封粉碎，避免被空氣氧化，通過 膠管將排氣管與具有刻度的玻璃量管連接，利用玻璃量管可以收集煤巖或頁巖樣品粉末後 的釋放出來的氣體，實現煤巖和頁巖含氣量的快速測定；且產品便於移動和攜帶，使用方 便，尤其適用於野外現場實驗。

圖1是頁巖氣煤層氣可攜式測試儀的剖面示意圖。圖2是頁巖氣煤層氣可攜式測試儀側視圖。[0019]圖3頁巖氣煤層氣可攜式測試儀軸側示意圖。圖中，1-箱體，2-變頻交流電機，3-不鏽鋼圓柱形筒，4-彈簧，5-立柱，6_頂板， 7-密閉罐，8-排氣管，9-底板，10-變頻器，11-箱蓋，12-頻率調節儀表，13-定時器，14-通 氣孔，15-電源插座，16-電源開關，17-合頁，18-電源指示燈，19-面板。
具體實施方式
實施例1 以一個頁巖氣煤層氣可攜式測試儀為例，對本實用新型作進一步詳細 說明。參閱圖1。本實用新型的頁巖氣煤層氣可攜式測試儀，主要包括箱體1、變頻交流 電機2、不鏽鋼圓柱形筒3、彈簧4、立柱5、頂板6、密閉罐7、排氣管8、底板9、變頻器10、箱 蓋11、頻率調節儀表12、定時器13、通氣孔14、電源插座15、電源開關16、合頁17、電源指示 燈18、面板19。其中，箱體1的箱體外部長500mm、寬400mm、高400mm。高強度PVC塑料箱 體、PVC塑料箱蓋、箱體1和箱蓋11採用乙烯基聚合物材料板製成；箱蓋11的長、寬與箱體 1 一致，高可為100mm，以鉸接等方式覆於箱體1上方，箱體1和箱蓋2為PVC塑料材質。箱 體1內有兩套結構相同的煤巖或頁巖樣品粉碎裝置，結構是在箱體1內下部與箱底平行固定有一個底板9，在箱體1的上口固定有面板19 ；在 底板9的上平面並垂直底板9固定有不鏽鋼的圓柱形筒3，在圓柱形筒3的頂端均勻分布 並垂直圓柱形筒3端面焊接固定有四個圓柱形彈簧4 ；在彈簧4的頂端固定有圓形頂板6 ； 面板19有圓形孔，頂板6在面板19的上部。密閉罐7的罐底焊接在頂板6上平面上，在密 閉罐7內有兩個直徑為12mm的鋼球，密閉罐7的頂部固定有一個內徑為3mm的排氣管8。 變頻交流電機2殼體頂端焊接在頂板6的下平面上，並且變頻交流電機2在圓柱形筒3內。 變頻交流電機2型號為西門子1LG0，市場有銷售。六個圓柱體形立柱5直徑6mm，立柱5的 頂端垂直焊接在頂板6的下平面上，六個立柱5均勻分布在變頻交流電機2的周圍。參閱圖3。電源插座15通過導線與開關16連接，開關16通過導線與電源指示燈 18和定時器13相連接，定時器13通過導線與頻率調節儀表12連接，頻率調節儀表12通過 導線與變頻器10連接，變頻器10通過導線與變頻交流電機2連接；在面板19上有儀表安 置孔，電源指示燈18、頻率調節儀表12、定時器13、電源開關16和電源插座15固定在面板 19上的儀表安置孔內；變頻器10固定在底板9的上平面上。簡述頁巖氣煤層氣可攜式測試儀的使用過程。參閱圖1，先打開箱蓋11，箱蓋11可 打開至水平位置，可將箱蓋11作為一個實驗平臺，放置各種實驗儀器，同時將電源線插入 電源插座15內。打開密閉罐7、放入煤巖或頁巖樣品，同時放入2個不鏽鋼球，擰緊密閉罐 7的上蓋，然後調節頻率調節儀表12、定時器13預置頻率和時間，打開電源開關16，接通電 源，電源指示燈18亮起，密閉罐7在變頻交流電機2的帶動下以設置的頻率進行震動，密閉 罐7內鋼球與密閉罐7煤巖或頁巖樣品撞擊，從而實現對煤巖或頁巖樣品的快速破碎；如果 頁巖和煤巖中含有氣體，可以通過通氣孔8連接帶有刻度的玻璃量管對氣體進行測量。當 預置的時間達到時，變頻交流電機2停機，待密閉罐7不再上下震動後，取下密閉罐7，打開 密閉罐7的上蓋，倒出粉碎後的煤巖或頁巖樣品粉末，用於其它實驗測試。至此，實驗結束， 關閉電源16開關，關閉箱蓋11。
權利要求1.一種頁巖氣煤層氣可攜式測試儀，包括箱體(1)、箱蓋(11)、合頁(17)、面板(19)、頂 板(6)、底板(9)、變頻交流電機(2)、不鏽鋼圓柱形筒(3)、彈簧(4)和密閉罐(7)；箱體(1) 和箱蓋(11)為長方體形，箱蓋(11)與箱體(1)相對並通過合頁(17)相互鉸接，形成一個 長方體形箱；其特徵在於在箱體(1)內下部與箱底平行固定有一個底板(9)，在箱體(1) 的上口固定有面板(19)；在底板(9)的上平面並垂直底板(9)固定有圓柱形筒(3)，在圓柱 形筒(3)的頂端均勻分布並垂直圓柱形筒C3)端面焊接固定有彈簧；在彈簧的頂 端固定有頂板(6)；面板(19)有圓形孔，頂板(6)在面板(19)的上部；密閉罐(7)的底部 焊接在頂板(6)上平面上，變頻交流電機( 殼體頂端固定在頂板(6)的下平面上，並且變 頻交流電機⑵在圓柱形筒⑶內。
2.根據權利要求1所述的頁巖氣煤層氣可攜式測試儀，其特徵是立柱( 為圓柱體 形，立柱(5)的頂端垂直焊接在頂板(6)的下平面上，立柱( 均勻分布在變頻交流電機 (2)的周圍。
3.根據權利要求1所述的頁巖氣煤層氣可攜式測試儀，其特徵是變頻交流電機(2) 型號為西門子1LG0。
4.根據權利要求1、2或3所述的頁巖氣煤層氣可攜式測試儀，其特徵是電源插座 (15)通過導線與開關(16)連接，開關(16)通過導線與電源指示燈(18)和定時器(13)相 連接，定時器(13)通過導線與頻率調節儀表(12)連接，頻率調節儀表(12)通過導線與變 頻器(10)連接，變頻器(10)通過導線與變頻交流電機(2)連接；在面板(19)上有儀表安 置孔，電源指示燈(18)、頻率調節儀表(12)、定時器(13)、電源開關(16)和電源插座(15) 固定在面板(19)上的儀表安置孔內；變頻器(10)固定在底板(9)的上平面上。
5.根據權利要求1、2或3所述的頁巖氣煤層氣可攜式測試儀，其特徵是所述的箱體 (1)外壁長 500mm、寬 400mm、高 400mm，箱蓋(11)的外壁長 500mm、寬 400mm、高 100mm。
6.根據權利要求1、2或3所述的頁巖氣煤層氣可攜式測試儀，其特徵是在密閉罐(7) 內有鋼球。
專利摘要頁巖氣煤層氣可攜式測試儀，應用於煤層氣、頁巖氣含氣量測試。在箱體內下部與箱底平行固定有一個底板，在箱體的上口固定有面板；在底板的上平面並垂直底板固定有圓柱形筒，在圓柱形筒的頂端均勻分布並垂直圓柱形筒端面焊接固定有彈簧；在彈簧的頂端固定有頂板；面板有圓形孔，頂板在面板的上部。密閉罐的底部焊接在頂板上平面上，變頻交流電機頂端焊接在頂板的下平面上，並且變頻交流電機在圓柱形筒內。效果是用於實驗過程中煤巖和頁巖樣品的密封粉碎，避免被空氣氧化，通過膠管將排氣管與具有刻度的玻璃量管連接，利用玻璃量管可以收集煤巖或頁巖樣品粉末後的釋放出來的氣體，實現煤巖和頁巖含氣量的快速測定。
文檔編號G01N7/14GK201909732SQ201020693918
公開日2011年7月27日 申請日期2010年12月24日 優先權日2010年12月24日
發明者劉德勳, 劉洪林, 李曉波, 王紅巖, 趙群, 鄭德溫, 閆剛 申請人:中國石油天然氣股份有限公司