CN104316428A - 页岩气吸附气含量分析系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种页岩气吸附气含量分析系统，加热炉中设置有样品罐，样品罐设置有吸附剂，样品罐的开口处设置有密封套，样品罐中设置有测温热电偶，加热炉中设置有控温热电偶，测温热电偶连接有控制箱，控温热电偶和控制箱连接，加热炉外部设置有储气室，储气室与样品罐内部连通，压力传感器与储气室内部连通，压力传感器与控制箱连接，加热炉外部设置有真空泵，真空泵与储气室内部连通，真空泵与控制箱连接，加热炉外部设置有待测气体罐和保护气体罐，待测气体罐和保护气体罐均与储气室内部连通。该系统能够准确地将页岩气中吸附气的含量测定出来，便于分析人员进行后续分析，使得页岩气的后续使用得到准确的数据。

Description

页岩气吸附气含量分析系统

技术领域

本发明涉及一种系统，尤其是涉及一种页岩气吸附气含量分析系统。

背景技术

页岩气是赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，成分以甲烷为主，与“煤层气”、“致密气”同属一类。页岩气的形成和富集有着自身独特的特点，往往分布在盆地内厚度较大、分布广的页岩烃源岩地层中。页岩气很早就已经被人们所认知，但采集比传统天然气困难，随着资源能源日益匮乏，作为传统天然气的有益补充，人们逐渐意识到页岩气的重要性。页岩气以吸附状态（大约50％）存在于干酪根、粘土颗粒及孔隙表面，极少量以溶解状态储存于干酪根、沥青质及石油中天然气也存在于夹层状的粉砂岩、粉砂质泥岩、泥质粉砂岩、甚至砂岩地层中为天然气生成之后，在源岩层内的就近聚集表现为典型的原地成藏模式，与油页岩、油砂、地沥青等差别较大。与常规储层气藏不同，页岩既是天然气生成的源岩，也是聚集和保存天然气的储层和盖层。因此有机质含量高的黑色页岩、高碳泥岩等常是最好的页岩气发育条件。

页岩亦属致密岩石，故也可归入致密气层气。它起始于阿巴拉契亚盆地的泥盆系页岩，为暗褐色和黑色，富有机质，可大量生气。储集空间以裂缝为主并可以吸附气和水溶气形式赋存，为低（负）压、低饱和度（30％左右），因而为低产。但在裂缝发育带可获较高产量，井下爆炸和压裂等改造措施效果也好。页岩气开发具有开采寿命长和生产周期长的优点——大部分产气页岩分布范围广、厚度大，且普遍含气，使得页岩气井能够长期地稳定产气。但页岩气储集层渗透率低，开采难度较大。随着世界能源消费的不断攀升，包括页岩气在内的非常规能源越来越受到重视。美国和加拿大等国已实现页岩气商业性开发。过去十年内，页岩气已成为美国一种日益重要的天然气资源，同时也得到了全世界其他国家的广泛关注。2000年，美国页岩气产量仅占天然气总量的1%；而到2010年，因为水力压裂、水平钻井等技术的发展，页岩气所占的比重已超过20%。页岩气中含有多种物质，其组成含量不容易准确地测定出来，传统的测定系统由于对吸附情况设计不严密，使得对页岩气成分含量测定的误差很大，导致页岩气后续利用存在很大麻烦。

发明内容

本发明的目的在于克服上述现有测定系统由于对吸附情况设计不严密，使得对页岩气成分含量测定的误差很大，导致页岩气后续利用存在很大麻烦的问题，设计了一种页岩气吸附气含量分析系统，该系统能够准确地将页岩气中吸附气的含量测定出来，便于分析人员进行后续分析，使得页岩气的后续使用得到准确的数据，便于加工利用，解决了现有测定系统由于对吸附情况设计不严密，使得对页岩气成分含量测定的误差很大，导致页岩气后续利用存在很大麻烦的问题。

本发明的目的通过下述技术方案实现：页岩气吸附气含量分析系统，包括内部中空的加热炉，所述加热炉的空腔中设置有内部中空且顶端开口的样品罐，样品罐的空腔中设置有吸附剂，样品罐的顶端设置在加热炉上方，样品罐的开口处设置有密封套，且密封套能够完全封闭开口，样品罐中设置有测温热电偶，测温热电偶的底端设置在吸附剂的上方且靠近吸附剂，加热炉中设置有控温热电偶，控温热电偶设置在样品罐外部，测温热电偶连接有控制箱，且控制箱设置在加热炉外部，控温热电偶和控制箱连接，加热炉外部设置有内部中空的储气室，储气室与样品罐内部连通，储气室外部设置有压力传感器，压力传感器与储气室内部连通，压力传感器与控制箱连接，且加热炉外部设置有真空泵，真空泵与储气室内部连通，且真空泵与控制箱连接，加热炉外部还设置有待测气体罐和保护气体罐，且待测气体罐和保护气体罐均与储气室内部连通。

所述待测气体罐和储气室之间、保护气体罐和储气室之间均设置有减压阀，且减压阀与对应的待测气体罐、保护气体罐和储气室连通。

所述减压阀和储气室之间均设置有压力表，压力表同时与减压阀和储气室连通。

所述真空泵和储气室之间设置有单向阀，且单向阀同时与真空泵和储气室连通。

所述储气室和样品罐连通的管道设置有过滤网，过滤网的侧壁与管道的内壁无缝接触。

综上所述，本发明的有益效果是：该系统能够准确地将页岩气中吸附气的含量测定出来，便于分析人员进行后续分析，使得页岩气的后续使用得到准确的数据，便于加工利用。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

附图中标记及相应的零部件名称：1—保护气体罐；2—减压阀一；3—压力表一；4—储气室；5—过滤网；6—单向阀；7—真空泵；8—控制箱；9—控温热电偶；10—测温热电偶；11—吸附剂；12—加热炉；13—样品罐；14—减压阀二；15—压力表二；16—待测气体罐；17—密封套；18—压力传感器。

具体实施方式

下面结合实施例及附图，对本发明作进一步的详细说明，但本发明的实施方式不仅限于此。

实施例1：

如图1所示，页岩气吸附气含量分析系统，包括内部中空的加热炉12，所述加热炉12的空腔中设置有内部中空且顶端开口的样品罐13，样品罐13的空腔中设置有吸附剂11，样品罐13的顶端设置在加热炉12上方，样品罐13的开口处设置有密封套17，且密封套17能够完全封闭开口，样品罐13中设置有测温热电偶10，测温热电偶10的底端设置在吸附剂11的上方且靠近吸附剂11，加热炉12中设置有控温热电偶9，控温热电偶9设置在样品罐13外部，测温热电偶10连接有控制箱8，且控制箱8设置在加热炉12外部，控温热电偶9和控制箱8连接，加热炉12外部设置有内部中空的储气室4，储气室4与样品罐13内部连通，储气室4外部设置有压力传感器18，压力传感器18与储气室4内部连通，压力传感器18与控制箱8连接，且加热炉12外部设置有真空泵7，真空泵7与储气室4内部连通，且真空泵7与控制箱8连接，加热炉12外部还设置有待测气体罐16和保护气体罐1，且待测气体罐16和保护气体罐1均与储气室4内部连通。在待测气体罐16中充满待测页岩气，保护气体罐1中充满氦气，将系统的仪器加电,此时,温度显示仪表、压力显示仪表和温度控制仪表显示测量值。设定温度控制仪表的控制温度值,对加热炉开始加热。经过一段时间,温度稳定在设定值,以测温热电偶10为计算依据,因为该热电偶靠近样品,最接近样品的真实温度。用电子天平称取一定质量m的吸附剂11,置于样品罐13中,关闭减压阀，启动真空泵7,对储气室和样品罐13抽真空,直至室内绝对压力低于0.1 Pa时脱气完成。关闭真空泵，打开减压阀一2，向储气室4中充氦气,当压力达到压力表一3的最低压力时,停止供气,记录压力P1,再打开减压阀一2,当储气室4与样品罐13压力均衡时,记录压力P2,计算得到体积V1；再继续向储气室4充氦气,在较高压力下测量得到体积V2；重复测量三次,取平均值作为Vt的体积。再按上述步骤进行脱气。打开减压阀二14,向储气室4充待测页岩气,测量过程与上述过程相同,计算吸附前后气体的量,最后,通过(m前-m后) /m计算单位质量吸附剂吸附的气体量。通过本系统得到的页岩气中吸附气的含量准确，根据不同的吸附剂的不同吸附特性，能够对页岩气中不同组分的气体进行吸附，便于研究人员对页岩气进行分析，该系统能够准确地将页岩气中吸附气的含量测定出来，便于分析人员进行后续分析，使得页岩气的后续使用得到准确的数据，便于加工利用，解决了现有测定系统由于对吸附情况设计不严密，使得对页岩气成分含量测定的误差很大，导致页岩气后续利用存在很大麻烦的问题。

所述待测气体罐16和储气室4之间、保护气体罐1和储气室4之间均设置有减压阀，且减压阀与对应的待测气体罐16、保护气体罐1和储气室4连通；所述减压阀和储气室4之间均设置有压力表，压力表同时与减压阀和储气室4连通。为方便描述，将设置在待测气体罐16和储气室4之间的减压阀命名为减压阀二14，设置在保护气体罐1和储气室4之间的减压阀命名为减压阀一2，设置在减压阀一2和储气室4之间的压力表命名为压力表一3，设置在减压阀二14和储气室4之间的压力表命名为压力表二15，以便于对保护气体罐1和待测气体罐16中的气体的压力进行控制，使得流入通气管道4中的气流能够得到控制，使得系统各个环节的压力做到时刻准确的控制。

所述真空泵7和储气室4之间设置有单向阀6，且单向阀6同时与真空泵7和储气室4连通。为了避免外界的空气通过真空泵7进入到系统中，造成系统测定的误差，所以设置了单向阀6，使得气体只能从系统向真空泵7方向排出，而不能从真空泵7方向流入。

所述储气室4和样品罐13连通的管道设置有过滤网5，过滤网5的侧壁与管道的内壁无缝接触。吸附剂11有的时候采用颗粒状的活性碳，在受到加热或者真空泵7抽气时，容易随着气流进入到管道中，为了避免其进入管道造成管道的堵塞，需要设置过滤网5来对气流进行过滤，保证系统工作的顺利进行。

以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明做任何形式上的限制，凡是依据本发明的技术、方法实质上对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化，均落入本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.页岩气吸附气含量分析系统，其特征在于：包括内部中空的加热炉（12），所述加热炉（12）的空腔中设置有内部中空且顶端开口的样品罐（13），样品罐（13）的空腔中设置有吸附剂（11），样品罐（13）的顶端设置在加热炉（12）上方，样品罐（13）的开口处设置有密封套（17），且密封套（17）能够完全封闭开口，样品罐（13）中设置有测温热电偶（10），测温热电偶（10）的底端设置在吸附剂（11）的上方且靠近吸附剂（11），加热炉（12）中设置有控温热电偶（9），控温热电偶（9）设置在样品罐（13）外部，测温热电偶（10）连接有控制箱（8），且控制箱（8）设置在加热炉（12）外部，控温热电偶（9）和控制箱（8）连接，加热炉（12）外部设置有内部中空的储气室（4），储气室（4）与样品罐（13）内部连通，储气室（4）外部设置有压力传感器（18），压力传感器（18）与储气室（4）内部连通，压力传感器（18）与控制箱（8）连接，且加热炉（12）外部设置有真空泵（7），真空泵（7）与储气室（4）内部连通，且真空泵（7）与控制箱（8）连接，加热炉（12）外部还设置有待测气体罐（16）和保护气体罐（1），且待测气体罐（16）和保护气体罐（1）均与储气室（4）内部连通。

2.根据权利要求1所述的页岩气吸附气含量分析系统，其特征在于：所述待测气体罐（16）和储气室（4）之间、保护气体罐（1）和储气室（4）之间均设置有减压阀，且减压阀与对应的待测气体罐（16）、保护气体罐（1）和储气室（4）连通。

3.根据权利要求2所述的页岩气吸附气含量分析系统，其特征在于：所述减压阀和储气室（4）之间均设置有压力表，压力表同时与减压阀和储气室（4）连通。

4.根据权利要求2所述的页岩气吸附气含量分析系统，其特征在于：所述真空泵（7）和储气室（4）之间设置有单向阀（6），且单向阀（6）同时与真空泵（7）和储气室（4）连通。

5.根据权利要求4所述的页岩气吸附气含量分析系统，其特征在于：所述储气室（4）和样品罐（13）连通的管道设置有过滤网（5），过滤网（5）的侧壁与管道的内壁无缝接触。