CN101034050A - 煤层含气量快速解吸仪 - Google Patents

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Abstract

煤层含气量快速解吸仪用于测试煤心,快速准确地测定煤层含气量。包括计算机处理、快速解吸和测量系统组成。特征是:快速解吸系统包括样品密封罐和碎样平台。密封罐上部有密封盖,密封罐内有搅拌块。密封罐连接有进气管和排气管,排气管连接测量系统。密封罐固定在平台上。快速解吸系统包括量筒和水瓶,量筒的顶部连接排气管,量筒的底部通过导气管连接水瓶。效果是:对煤心样品粉碎后进行测试,采集煤层含气量数据,快速评价该地区煤层气资源潜力和勘探前景,研究不同地区含气性特征、含气量分布规律和煤储层储气能力。

Description

煤层含气量快速解吸仪

技术领域

本发明涉及煤层气勘探技术领域,特别涉及一种用于测定煤层含气量实验的专用装置。利用该实验装置可以在煤层气勘探井中快速准确地测定煤层含气量。

背景技术

煤层气是一种储存在煤层中,自生自储的非常规天然气资源,评价其富集程度的一个重要参数是含气量。要有效地评估某地区的煤层气是否具有商业化的前景,必须建立准确的含气量评价数据,这些含气量数据用于气藏模拟和生产预测。为此必须了解煤层含气量和煤层解吸特性,含气量测试设备是提供这种数据的惟一工具。因此,煤层含气量测试设备在煤层气勘探开发中就显得格外重要。

国内外煤层气含气量测定方法主要有直接法和间接法。直接法的理论依据是:煤层气的体积在早期解吸过程中煤层气的释放速度与时间的平方根成正比。早期煤心在井筒中提升过程所损失的气体可以据此计算,总含气量则是早期煤心的损失气加解吸气与残余气量之和。间接法主要是要求做出煤心等温吸附曲线并对曲线进行分析,还需要了解储层压力和温度。煤层气预探井现场原地含气量主要采用直接法,这也是本试验设备研制的基础理论之所在。

目前,国内外煤层气含气量测试实验装置主要有全自动含气量测定仪和国产现场含气量测定设备。全自动含气量测定仪采用密封罩隔热、大直径铝罐存放煤样,加热瓦对密封室加温,同时采用电子监控装置监测铝罐的温度。测试效果比较稳定。国产现场含气量测定仪具有解吸罐型号多,体积小,使用范围广、便于移动运输等特点。但现有的仪器都是采用自然解吸的方式来进行含气量测定。缺点是自然解吸方式的试验时间长,完成一个煤心样品一次测试周期需要几个月的时间,往往在煤层气的探井完钻后很长一段时间,含气量的结果还没有测定出来。测试结果很难对后期煤层气钻井起到指导作用。现有的含气量测定设备难以实现快速测试,难以适应快速发展的煤层气事业,同时这些设备的测量系统采用单量管进行测量,测量能力不足。因此,迫切需要研发一台既快速、高效,又符合煤层气含气量测试原理的含气量快速解吸实验装置。

发明内容

本发明的目的是提供一种煤层含气量快速解吸仪,将煤心粉碎后测量吸附于煤心的煤层气,完成煤层气含气量测试工作,对煤心含气量快速测试,克服现有含气量测试设备测试速度慢的缺点。

(1)能够开展煤层气现场解吸工作,又能够快速地测定原地含气量数据,为研究某个地区煤层储气能力及时提供基础数据。

(2)能够同时对绳索取心获得的多个煤心进行同时测定,提高试验效率。

本发明解决其技术问题所采取的技术方案是:煤层含气量快速解吸仪是由计算机处理系统、快速解吸系统和测量系统三部分组成。其中计算机采集处理系统包括计算机处理软件和数据的输入输出。本发明的特征是:快速解吸系统包括样品密封罐和碎样平台。密封罐上部有密封盖,密封罐内有搅拌块。密封罐连接有进气管和排气管,排气管连接测量系统。碎样平台包括电机,电机上部连接有支撑杆、支撑杆上固定有平台。密封罐固定在平台上。测量系统包括量筒和水瓶,量筒的顶部连接排气管,量筒的底部通过导气管连接水瓶。本发明利用电机驱动平台震动,带动密封罐产生震动,并驱动搅拌块在密封罐内作往复运动。搅拌块与煤心样品相互撞击,使得煤心样品粉碎,可以在几分钟内将煤心样品粉碎到60-100目的粉末状。随着煤心物理结构的破坏,吸附于煤心的煤层气迅速地通过排气管解吸到量管中,大大缩短了气体解吸时间,现场含气量测定试验由原来的几个月缩短为一周。

密封罐的结构由罐体、密封盖构成,密封盖上固定有和排气管,罐体与密封盖之间有密封胶圈。

为了方便开启密封罐和封盖密封罐,在平台上有压杆机构。压杆机构是固定在平台上有两个竖立杆,其中一个竖立杆有铰链连接横杆的一端;另一个竖立杆上端能固定横杆。横杆中间部位有向下凸出块,凸出块抵在密封盖上压紧密封盖。密封罐通过压杆机构来密封,当压杆向下压紧密封盖时,密封罐被密封。

煤心样品密封罐内有搅拌块,搅拌块的结构是直径35毫米、高20毫米圆柱型铁块,材质是45号钢。

为了使密封罐产生适合煤心粉碎的震动,加速煤心粉碎,所述的电机上部连接的支撑杆是螺旋弹簧支杆。螺旋弹簧支杆的数量为4个。

所述的量筒采用带有密封盖的圆柱形玻璃钢筒,量筒外壁上有刻度。量筒的容量可以在800-1300毫升之间。排气管连接在密封盖上。量筒垂直放置。量筒底部连接有导气管。

所述的水瓶外形为圆柱体结构,无机透明塑料材质,容积在600-800毫升之间。水瓶的盖子连接导气管。水瓶倒置,水瓶的高度和量筒内的液面高度相平。水瓶的高度可沿支架上下调节。

计算机处理系统,不属于本发明的范畴,不详细叙述。操作本发明进行实验的过程,现场的工作人员根据实验规程和操作步骤可以完成,不详细叙述。

本发明的有益效果:本发明煤层含气量快速解吸仪的上述结构设计有较大的改进,打破传统测试仪的结构和测试方法。利用该解吸仪将煤心粉碎后测量煤心解析出来的含气量,能对煤层气勘探中取出的煤心进行测试,从而获得准确的煤层含气量数据,利用计算机处理系统进行处理,快速评价该地区煤层气资源潜力和勘探前景。适用于煤层气勘探技术领域推广使用。该解吸仪采用独特的快速解吸系统、测量系统和计算机处理系统,根据不同地区所具有的不同地质特征设定好试验的时间,开展勘探现场煤层气快速解吸实验,可以测定和研究不同地区含气性特征、含气量分布规律和煤储层储气能力。

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

附图说明

图1是本发明煤层含气量快速解吸仪的剖面示意图,是一个实施例。

图2是密封罐5与搅拌块6的剖面示意图。

图中,1.进气管,2.压杆机构,3.密封盖,4.排气管,5.密封罐,6.搅拌块,7.平台,8.弹簧支撑杆,9.螺栓,10.电机,11.底座,12.电源,13.固定支架,14.导气管,15.水瓶,16.量管,17.固定夹,18.密封圈,19.罐体。

具体实施方式

实施例1:参阅图1。本发明煤层含气量快速解吸仪是由计算机处理系统、快速解吸系统和测量系统三部分组成。

计算机采集处理系统包括计算机处理软件和数据的采集输入与输出。

快速解吸系统有4个,分别通过排气管4连接测量系统的量筒16。每个快速解吸系统有煤心样品密封罐5和碎样平台。密封罐5内径为150毫米,高度为50毫米。密封罐5的结构是由罐体19、搅拌块6、密封盖3构成;密封盖3由进气管1和排气管4,底部装有密封胶圈18。罐体19上部有密封盖3,罐体19与密封盖3之间有密封圈18。密封罐5内有一个搅拌块5。搅拌块5的结构是直径35毫米、高20毫米圆柱型铁块,材质是45号钢。

密封罐5连接有进气管1和排气管4,排气管4连接测量系统。进气管1和排气管4,的内径为2毫米。进气管1可以充入惰性气体,起到冲洗气路的作用,防止氧化。碎样平台包括电机10,电机10上部连接有支撑杆8、支撑杆8上固定有平台7。支撑杆8是螺旋弹簧支杆8。螺旋弹簧支杆8的数量为4个。平台7是由长400毫米,宽400毫米,高15毫米的铸铁。密封罐5固定在平台7上。在平台7上有压杆机构2。压杆机构2是固定在平台7上有两个竖立杆,其中一个竖立杆有铰链连接横杆的一端;另一个竖立杆上端能固定横杆。横杆中间部位有向下凸出块,凸出块抵在密封盖3上压紧密封盖。密封罐5通过压杆机构2来密封,当压杆2向下压紧密封盖时,密封罐5被密封。

测量系统有4个量筒16和4个水瓶15。量筒16的顶部连接排气管4,量筒16的底部通过导气管14连接水瓶15。量筒16采用带有密封盖的圆柱形玻璃钢筒,量筒16外壁上有刻度,最小刻度为10毫升。量筒16的容量为1300毫升。排气管4连接在密封盖上。量筒16垂直放置。量筒16底部连接有导气管14。水瓶15采用圆柱型结构,无机塑料材质,容积在600-800毫升之间。水瓶15的盖子连接导气管14。水瓶15倒置,工作时,水瓶15液面的高度和量筒内的液面高度相平。水瓶15的高度可沿支架13的滑竿上下调节。

将煤心样品称重、装入密封罐5内后,利用本发明的电机10驱动使样品密封罐5产生震动,驱动搅拌块6在密封罐5内作往复运动,搅拌块6与煤心样品相互撞击,煤心样品很快粉碎。在几分钟内将煤心样品粉碎到60-100目的粉末状。随着煤心物理结构的破坏,吸附于煤心的煤层气将会迅速地通过排气管4解吸到量筒16中。通过调节水瓶15,使水瓶15中的液面和量筒16中的液面持平,这时候得到量筒16的读数,进行计算。用析出的气体体积除以煤心样品质量,即得到煤层的含气量。

并列的方式安装有4套煤层含气量快速解吸仪,把量筒16放在一个同一的固定支架13上,用固定夹17固定。一台煤层含气量快速解吸仪能同时进行4个煤心样品测试,成倍地提高了测量能力,提高了实验效率。

依据上述煤层含气量快速解吸仪原理和结构设计,完成了一台煤层含气量快速解吸仪,并成功开展了煤层气现场解吸实验工作。在保密的情况下,对澳大利亚BHPB公司在山西保德地区钻探的12口预探井进行含气量解吸实验,将所测的数据与澳大利亚Geogas公司利用慢速自然解吸法测定的数据进行对比,同一深度所测的的含气量数据高度吻合。表明该仪器装置能够完成煤层气解吸工作,实验数据准确可信,另外快捷方便地测定含气量,比常规含气量解吸仪效率提高几十倍,是一种具有创造性的新设计。

实施例2:参阅附图2。含气量解析仪的快速解吸机构的最大不同之处是密封罐5内有两个铁制的圆柱形搅拌块6。以往我们曾经采用铁块加铁环、铁饼等不同机构,在粉碎煤样时存在粉碎不充分,粉碎时间长等问题。采用两个搅拌块6粉碎煤样后,电机10震动时两个搅拌块6共同震动工作,这样使密封罐5在相对较低的震动频率下达到同样的粉碎效果。采用小功率的电机减小电机重量,同时除去了固定底座的重量,这大大减轻了整台含气量解析仪的快速解吸机构的重量。以前170多公斤,现在整体重量超不过30公斤,这为野外实验提供了巨大的方便。

此外为了安全,消除噪音,我们对含气量解吸仪的快速解吸机构采用了密封罩,操纵开关安装在密封罩。

Claims (8)

1.一种煤层含气量快速解吸仪是由计算机处理系统、快速解吸系统和测量系统三部分组成,其中计算机采集处理系统包括计算机处理软件和数据的输入输出,其特征是:快速解吸系统包括样品密封罐(5)和碎样平台,密封罐(5)上部有密封盖(3),密封罐(5)内有搅拌块,密封罐(5)连接有进气管(1)和排气管(4),排气管(4)连接测量系统,碎样平台包括电机(10),电机(10)上部连接有支撑杆(8)、支撑杆(8)上固定有平台(7),密封罐(5)固定在平台(7)上,测量系统包括量筒(16)和水瓶(15),量筒(16)的顶部连接排气管(4),量筒(16)的底部通过导气管(14)连接水瓶(15)。
2.根据权利要求1所述的煤层含气量快速解吸仪,其特征是:密封罐(5)的结构由罐体(19)、密封盖(3)构成,密封盖(3)上固定有(1)和排气管(4),罐体(19)与密封盖(3)之间有密封胶圈(18)。
3.根据权利要求1所述的煤层含气量快速解吸仪,其特征是:在平台(7)上有压杆机构(2),压杆机构(2)是固定在平台(7)上有两个竖立杆,其中一个竖立杆有铰链连接横杆的一端;另一个竖立杆上端能固定横杆,横杆中间部位有向下凸出块,凸出块抵在密封盖(3)上压紧密封盖。
4.根据权利要求1所述的煤层含气量快速解吸仪,其特征是:煤心样品密封罐(5)内有搅拌块(5),搅拌块(5)的形状是圆柱状。
5.根据权利要求1或2或3或4所述的煤层含气量快速解吸仪,其特征是:所述的电机(10)上部连接的支撑杆(8)是螺旋弹簧支杆(8),螺旋弹簧支杆(8)的数量为4个。
6.根据权利要求1或2或3或4所述的煤层含气量快速解吸仪,其特征是:所述的量筒(16)采用带有密封盖的圆柱形玻璃钢筒,量筒(16)外壁上有刻度,量筒(16)的容量可以在800-1300毫升之间,排气管(4)连接在密封盖上,量筒(16)垂直放置,量筒(16)底部连接有导气管(14)。
7.根据权利要求1或2或3或4所述的煤层含气量快速解吸仪,其特征是:所述的水瓶(15)外形为圆柱体结构,无机透明塑料材质,容积在600-800毫升之间,水瓶(15)的盖子连接导气管(14),水瓶(15)倒置,水瓶(15)的高度和量筒(16)内的液面高度相平。
8.根据权利要求7所述的煤层含气量快速解吸仪,其特征是:水瓶(15)的高度可沿支架(13)上下调节。
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