CN104316434A - 地层水气体溶解度测定装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种地层水气体溶解度测定装置，包括：恒温箱，设有一支架、一旋转样品缸及一气体缸，支架固定在恒温箱中，旋转样品缸的外侧壁连接有一旋转轴，旋转轴能转动的枢设在支架上；旋转电机，放置于恒温箱内，旋转电机的输出轴与旋转轴相连接；真空泵，通过第一管线与旋转样品缸的注气口相连通，旋转样品缸的下端设有一取样口；实验气瓶，通过第二管线与气体缸的入口端相连通，气体缸的出口端通过第三管线与第一管线相连接，第一管线、第二管线及第三管线上分别设有一控制阀门，且第一管线上的控制阀门靠近真空泵，气体缸的出口端、第一管线上分别设有一压力传感器。本发明能模拟实际地质条件，快速准确的测定地层水气体溶解度。

Description

地层水气体溶解度测定装置

技术领域

本发明属于石油天然气及矿业开采领域，涉及一种在实验室模拟地层水在实际地质条件下的地层水气体溶解度测定装置。

背景技术

地层水是含油气盆地中最重要的流体之一，地层水的天然气溶解度的准确测定是正确评价天然气资源潜力的重要参数。目前测定地层水溶解度的方法主要有平衡法和容积法。平衡法的原理主要是当气体充分溶解于水中后利用采样器采集有溶解后的液体到，然后再经过气液分离器将气体脱出，测量脱出的气量，计算出气体在水中的溶解度，该方法较为繁琐，需要投入大量的精力和时间，同时，会破坏平衡条件，导致测量误差较大。容积法的原理主要是通过测量充分溶解前后气体量的变化来计算溶解度，该方法原理简单，操作方便，但是目前装置的测定温度和压力均不符合实际地质的温度压力环境，无法反映地层水地质条件下的溶解气体能力。

有鉴于此，本发明人凭借多年的相关设计和制造经验，提出一种地层水气体溶解度测定装置，以期解决现有技术存在的问题。

发明内容

本发明的目的是在于提供一种地层水气体溶解度测定装置，能模拟实际地质条件，快速准确的测定地层水气体溶解度，以克服现有技术的缺陷。

为此，本发明提出一种地层水气体溶解度测定装置，其包括：

恒温箱，所述恒温箱内设有一支架、一旋转样品缸及一气体缸，所述支架固定在所述恒温箱中，所述旋转样品缸的外侧壁连接有一旋转轴，所述旋转轴能转动的枢设在所述支架上；

旋转电机，放置于所述恒温箱内，所述旋转电机的输出轴与所述旋转轴相连接；

真空泵，通过第一管线与所述旋转样品缸的注气口相连通，所述旋转样品缸的下端设有一取样口；

实验气瓶，通过第二管线与所述气体缸的入口端相连通，所述气体缸的出口端通过第三管线与所述第一管线相连接，所述第一管线、第二管线及第三管线上分别设有一控制阀门，且所述第一管线上的控制阀门靠近所述真空泵，所述气体缸的出口端、第一管线上分别设有一压力传感器，其中，所述真空泵、实验气瓶、第一管线上的控制阀门及第二管线上的控制阀门位于所述恒温箱的外侧。

如上所述的地层水气体溶解度测定装置，其中，所述旋转电机固定在所述支架上，其位于所述旋转轴的正下方，所述输出轴与所述旋转轴呈平行设置，两者之间套设有一传动装置。

如上所述的地层水气体溶解度测定装置，其中，所述传动装置为一链条，所述链条对应套设在所述输出轴与所述旋转轴上。

如上所述的地层水气体溶解度测定装置，其中，所述旋转轴上套设有一轴承，所述轴承固定在所述支架上。

如上所述的地层水气体溶解度测定装置，其中，所述压力传感器为高温高压压力传感器。

本发明提供的地层水气体溶解度测定装置，操作方便，可以承受70MPa的压力和200℃的温度，能够模拟实际地质条件，在地层水中不同压力和温度下，快速准确地测定单一气体及多组分气体(包括在高温和高压条件下)的溶解度，而且在实验中，所需气体和液体的量都很小，有效降低了实验成本。

附图说明

以下附图仅旨在于对本发明做示意性说明和解释，并不限定本发明的范围。其中：

图1为本发明的地层水气体溶解度测定装置的组成结构示意图。

主要元件标号说明：

1           恒温箱                11           支架

12          旋转样品缸            121          旋转轴

122         注气口                123          取样口

13          气体缸                131          第三管线

2           旋转电机              21           输出轴

22          传动装置              3            真空泵

31          第一管线              4            实验气瓶

41          第二管线              51           控制阀门

52          压力传感器

具体实施方式

本发明提出一种地层水气体溶解度测定装置，其包括：恒温箱，所述恒温箱内设有一支架、一旋转样品缸及一气体缸，所述支架固定在所述恒温箱中，所述旋转样品缸的外侧壁连接有一旋转轴，所述旋转轴能转动的枢设在所述支架上；旋转电机，放置于所述恒温箱内，所述旋转电机的输出轴与所述旋转轴相连接；真空泵，通过第一管线与所述旋转样品缸的注气口相连通，所述旋转样品缸的下端设有一取样口；实验气瓶，通过第二管线与所述气体缸的入口端相连通，所述气体缸的出口端通过第三管线与所述第一管线相连接，所述第一管线、第二管线及第三管线上分别设有一控制阀门，且所述第一管线上的控制阀门靠近所述真空泵，所述气体缸的出口端、第一管线上分别设有一压力传感器。

本发明的目的是在于提供一种地层水气体溶解度测定装置，实现模拟实际地质条件，快速准确的测定地层水气体溶解度，克服了现有技术的缺陷。

为了对本发明的技术特征、目的和效果有更加清楚的理解，以下结合附图及较佳实施例，对本发明提出的地层水气体溶解度测定装置的具体实施方式、结构、特征及功效，详细说明如后。另外，通过具体实施方式的说明，当可对本发明为达成预定目的所采取的技术手段及功效得以更加深入具体的了解，然而所附图仅是提供参考与说明用，并非用来对本发明加以限制。

图1为本发明的地层水气体溶解度测定装置的组成结构示意图。

如图1所示，本发明提出的地层水气体溶解度测定装置，其包括：

恒温箱1，所述恒温箱1内设有一支架11、一旋转样品缸12及一气体缸13，所述支架11固定在所述恒温箱1中，所述旋转样品缸12的外侧壁连接有一旋转轴121，所述旋转轴121能转动的枢设在所述支架11上,其中，该支架11为现有技术，为能更清楚的体现与其它部件的连接关系，图1中仅示出支架11的一部分(后侧部分)；

旋转电机2，放置于所述恒温箱11内，所述旋转电机2的输出轴21与所述旋转轴121相连接；

真空泵3，通过第一管线31与所述旋转样品缸12上端的注气口122相连通，所述旋转样品缸12的下端设有一取样口123；

实验气瓶4，通过第二管线41与所述气体缸13的入口端相连通，所述气体缸13的出口端通过第三管线131与所述第一管线31相连接，所述第一管线31、第二管线41及第三管线131上分别设有一控制阀门51，且所述第一管线31上的控制阀门51靠近所述真空泵3，所述气体缸13的出口端、第一管线31上分别设有一压力传感器52，其中，所述真空泵3、实验气瓶4、第一管线31上的控制阀门及第二管线41上的控制阀门位于所述恒温箱11的外侧。

通过设置控制阀门51，可根据工作需要，对应打开或关断第一管线至第三管线，压力传感器52则用于实时监测第一管线、第三管线中的压力值。如图所示，所述气体缸13的压力传感器可直接连接在第三管线131上，简化组装工序，提高效率。

在实施安装时，可直接在恒温箱1的侧壁设置孔眼，以供第一管线31、第二管线41穿设，另外，图示的结构中，优选真空泵3、实验气瓶4位于同一侧(图中右侧)，同时第一管线31的一部分螺旋环绕在旋转轴121上，在旋转轴121往复运动时，以避免第一管线31缠绕在一起，需指出的是，本发明的技术方案并不限于此，比如，在其它的实施方式中，还可将真空泵3设置在恒温箱1的另一侧(图中左侧)，并直接通过第一管线31与注气口122相连通，而无需再将第一管线螺旋环绕在旋转轴121上，继而提高组装效率。

其中，所述旋转电机2固定在所述支架12上，其位于所述旋转轴121的正下方，所述输出轴21与所述旋转轴121呈平行设置，两者之间套设有一传动装置22。

较佳地，所述传动装置22为一链条，所述链条22对应套设在所述输出轴21与所述旋转轴121上。进一步地，还可在输出轴21及旋转轴121上分别设置齿轮，以将链条啮合套设在上述齿轮上，达到更好的工作效果。当然，在实施应用时，该传动装置还可为其它部件，比如为一传动皮带，所述传动皮带对应套设在所述旋转轴121及输出轴21上，以达到传动的功能。

另外，所述旋转轴121上套设有一轴承(图中未示出)，所述轴承固定在所述支架11上。而所述压力传感器52为高温高压压力传感器。

本发明提出的地层水气体溶解度测定装置，其具体工作过程如下：

第一步：关闭各控制阀门51，将已知体积和矿化度的地层水从取样口123灌入旋转样品缸12中,并用堵头封堵取样口123，再调节恒温箱1中的温度，加热箱内温度至实验温度；

第二步；待恒温箱1内温度稳定后(变化幅度不超过±1℃)，打开所述第一管线31及第三管线131上的控制阀门51，利用真空泵3进行抽真空，以清除气体缸13和第一管线31及第三管线131内的空气；

第三步：关闭第一管线31、第三管线131的控制阀门51，同时记录两压力传感器52的显示数值，再打开第二管线41上的控制阀门51，向气体缸13内注入实验气体，达到预设压力后关闭第二管线41上的控制阀门51，等1小时压力稳定后，记录压力传感器52的数据；

第四步：打开第三管线131上的控制阀门51，通过第一管线31相旋转样品缸12内注入实验气体，当压力达到预设压力后，关闭第三管线131上的控制阀门51，记录压力传感器52的数值，此时根据气体状态方程pv＝nZRT(其中，Z为气体的压缩因子)，可以计算从气体缸13注入旋转样品缸12的量；

第五步：驱动旋转电机2，通过旋转轴121带动旋转样品缸12做往复摆动，使旋转样品缸12按一定频率往复摆动，使实验气体充分的溶解在地层水样品中，其中，旋转样品缸的摆动幅度及频率，可通过控制旋转电机的旋转速度及正反转的频率而定，为了达到最佳的效果，优选旋转样品缸12的摆动幅度为0-180度之间；

第六步：旋转样品缸12往复摆动三十分钟后，关闭旋转电机2，待样品进行充分溶解6小时后，记录压力传感器52的数据，根据气体状态方程，计算出此压力下样品溶解气体的量，以此往复，不断增加实验压力，便可以测得不同压力条件下样品溶解气体量的曲线。

以上所述仅为本发明示意性的具体实施方式，并非用以限定本发明的范围。任何本领域的技术人员，在不脱离本发明的构思和原则的前提下所作的等同变化与修改，均应属于本发明保护的范围。

Claims (5)

1.一种地层水气体溶解度测定装置，其特征在于，所述地层水气体溶解度测定装置包括：

恒温箱，所述恒温箱内设有一支架、一旋转样品缸及一气体缸，所述支架固定在所述恒温箱中，所述旋转样品缸的外侧壁连接有一旋转轴，所述旋转轴能转动的枢设在所述支架上；

旋转电机，放置于所述恒温箱内，所述旋转电机的输出轴与所述旋转轴相连接；

真空泵，通过第一管线与所述旋转样品缸的注气口相连通，所述旋转样品缸的下端设有一取样口；

实验气瓶，通过第二管线与所述气体缸的入口端相连通，所述气体缸的出口端通过第三管线与所述第一管线相连接，所述第一管线、第二管线及第三管线上分别设有一控制阀门，且所述第一管线上的控制阀门靠近所述真空泵，所述气体缸的出口端、第一管线上分别设有一压力传感器，其中，所述真空泵、实验气瓶、第一管线上的控制阀门及第二管线上的控制阀门位于所述恒温箱的外侧。

2.如权利要求1所述的地层水气体溶解度测定装置，其特征在于，所述旋转电机固定在所述支架上，其位于所述旋转轴的正下方，所述输出轴与所述旋转轴呈平行设置，两者之间套设有一传动装置。

3.如权利要求2所述的地层水气体溶解度测定装置，其特征在于，所述传动装置为一链条，所述链条对应套设在所述输出轴与所述旋转轴上。

4.如权利要求1至3任一项所述的地层水气体溶解度测定装置，其特征在于，所述旋转轴上套设有一轴承，所述轴承固定在所述支架上。

5.如权利要求4所述的地层水气体溶解度测定装置，其特征在于，所述压力传感器为高温高压压力传感器。