CN107201898A - 一种用于地层的吸附结构及其制造方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于地层的吸附结构及其制造方法，包括：吸附结构本体，所述吸附结构本体位于目标地层中，在所述吸附结构本体上构造有多个间隔开的透气孔，在所述吸附结构本体的内部构造有容纳腔，各所述透气孔均与所述容纳腔相连通；以及填充在所述容纳腔中且能吸附所述目标地层中的轻烃的吸附剂。该吸附结构具有吸附能力强、均一性好和吸附的轻烃含量多的优点。
Description
技术领域
本发明涉及油气化探的富集实验技术领域，尤其涉及一种用于地层的吸附结构及其制造方法。
背景技术
在油气化探技术领域中，为了能够识别地表地球化学异常、推断地下油气的情况，通常采用吸附丝法来对油气垂直运移理论进行研究。其中，该吸附丝法是使用镍丝涂覆活性炭的制作工艺，同时，采用裂解色谱进行检测的方法。
然而，由于现有的吸附丝对环境中的水含量十分敏感，即，一旦环境中的水含量过高，吸附丝的吸附能力便会大大地降低，从而导致无法准确地推断出地下的含油气情况，因而需要设计一种用于地层的吸附结构，以准确地判断出地下的烃类含量，从而预测出地下的含油气情况。
发明内容
针对上述问题，根据本发明的第一个方面，提出了一种用于地层的吸附结构，包括：吸附结构本体，所述吸附结构本体位于目标地层中，在所述吸附结构本体上构造有多个间隔开的透气孔，在所述吸附结构本体的内部构造有容纳腔，各所述透气孔均与所述容纳腔相连通；以及填充在所述容纳腔中且能吸附所述目标地层中的轻烃的吸附剂。由于在该吸附结构的吸附结构本体上构造有多个间隔开的该透气孔，从而方便了吸附结构本体与目标地层的内外连通。从而有利于大量的轻烃进入到吸附结构本体的容纳腔中。进一步地，大大地提高了在单位时间内，进入到容纳腔中的轻烃的体积。
另外，由于在该吸附结构本体上均匀地构造有多个间隔开的透气孔，且该透气孔布满整个吸附结构本体。这样便有效地保证了该吸附剂吸附轻烃的均匀性，避免因在该吸附结构本体的某处未构造有上述透气孔，从而导致对应该处的容纳腔中的吸附剂无法吸附轻烃的弊端。同时，也有效地避免了由于该吸附剂在单位时间内吸附量小、平衡轻烃分布的时间长，致使很难获得更精细、准确的该目标地层中的游离的轻烃信息的弊端。
在一个实施例中，所述吸附剂包括有机物吸附剂、无机物吸附剂和活性炭吸附剂。
在一个实施例中，所述有机物吸附剂、所述无机物吸附剂和所述活性炭吸附剂吸附轻烃的能力依次增强。由此可见，该活性炭吸附剂吸附轻烃的能力最强，在单位时间内吸附轻烃的负载量最大。
在一个实施例中，所述容纳腔包括依次连通的第一腔室、第二腔室和第三腔室。
在一个实施例中，在所述第一腔室中填充有所述有机物吸附剂，在所述第二腔室中填充有所述无机物吸附剂，在所述第三腔室中填充有所述活性炭吸附剂。
在一个实施例中，所述有机物吸附剂的外轮廓面与所述第一腔室的内表面相贴合，所述无机物吸附剂的外轮廓面与所述第二腔室的内表面相贴合，所述活性炭吸附剂的外轮廓面与所述第三腔室的内表面相贴合。由此可见，上述有机物吸附剂、无机物吸附剂以及活性炭吸附剂均填满在相应的腔室中，从而使得容纳腔的内表面分别与上述有机物吸附剂的外轮廓面、无机物吸附剂的外轮廓面以及活性炭吸附剂的外轮廓面之间为密封式接触。这样，便使得吸附剂能以最大面积来接触目标地层中的轻烃，从而吸附大量的轻烃。
在一个实施例中，在所述吸附结构本体的对应所述第一腔室的区域构造有多个间隔开的所述透气孔，其中，相邻的所述透气孔的孔径不同。
根据本发明的第二个方面，提出了一种制造吸附结构的方法，包括：确定用于制造所述吸附结构本体的材料；将所述材料制成泥浆；对所述泥浆依次进行脱水和干燥处理以形成泥坯；对所述泥坯进行钢模冲压以制成所述吸附结构本体的雏坯；对所述雏坯进行煅烧以制成所述吸附结构本体；向所述吸附结构本体内填充所述吸附剂。
在一个实施例中，所述材料包括耐火材料、还原剂、防潮剂、粘结剂以及造孔剂。
在一个实施例中，所述耐火材料、所述还原剂、所述防潮剂、所述粘结剂以及所述造孔剂之间的重量百分比依次为2:1:11:1:5。由此可见，采用上述比例，可使得制造出的吸附结构本体具有较好的防潮功能，从而能够避免由于其处在湿度较大的环境中，造成降低吸附轻烃的能力的弊端。同时，还可使得该吸附结构本体在成型的过程中，能够具有较好的孔隙度，即，能够构造成较为规则的透气孔，从而有利于该吸附结构本体中的容纳腔与目标地层之间的连通。
在一个实施例中，所述耐火材料为莫来石粉，所述还原剂为还原铁粉，所述防潮剂为活性氧化铝，所述粘结剂为环氧树脂，所述造孔剂为碳酸氢铵。
与现有技术相比，根据本申请，由于在该吸附结构的吸附结构本体上构造有多个间隔开的该透气孔，从而方便了吸附结构本体与目标地层的内外连通。从而有利于大量的轻烃进入到吸附结构本体的容纳腔中。进一步地，大大地提高了在单位时间内，进入到容纳腔中的轻烃的体积。
另外，由于在该吸附结构本体上均匀地构造有多个间隔开的透气孔，且该透气孔布满整个吸附结构本体。这样便有效地保证了该吸附剂吸附轻烃的均匀性，避免因在该吸附结构本体的某处未构造有上述透气孔，从而导致对应该处的容纳腔中的吸附剂无法吸附轻烃的弊端。同时，也有效地避免了由于该吸附剂在单位时间内吸附量小、平衡轻烃分布的时间长，致使很难获得更精细、准确的该目标地层中的游离的轻烃信息的弊端。
此外，该吸附结构本体由于具有可重复使用的优点，因而，使得该吸附结构具有了可重复利用率高的优点。从而减少了更换吸附结构的次数，降低了材料的损耗、节约了经济成本以及起到了较好的节能环保的作用。
附图说明
在下文中将基于实施例并参考附图来对本发明进行更详细的描述。在图中：
图1为本申请的实施例的用于地层的吸附结构的整体结构示意图。
图2为图1的吸附结构本体的内部结构剖示图(A-A剖面)。
图3为本申请的实施例的制造吸附结构的方法的步骤流程示意图。
在附图中，相同的部件使用相同的附图标记。附图并未按照实际的比例描绘。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明作进一步说明。
如图1所示，图1示意性地显示了该吸附结构100包括吸附结构本体1和吸附剂2。该吸附结构100应用在目标地层200中，用于大量吸附该目标地层200中的轻烃，从而通过判断该吸附结构100中的吸附剂2吸附的轻烃含量来预测出该目标地层200中的含油气情况。
该吸附结构本体1大致呈筒状，在该吸附结构本体1上构造有多个间隔开的透气孔11。
在吸附结构本体1的内部构造有容纳腔12，各透气孔11均与容纳腔12相连通。这样，由于该吸附结构本体1位于目标地层200中，该目标地层200中存有很多的轻烃，该轻烃会经过上述透气孔11而进入到吸附结构本体1的容纳腔12中。由此可见，该透气孔11的设置，方便了吸附结构本体1与目标地层200的内外连通。从而有利于大量的轻烃进入到吸附结构本体1的容纳腔12中。进一步地，大大地提高了在单位时间内，进入到容纳腔12中的轻烃的体积。
吸附剂2填充在上述容纳腔12中，该吸附剂2能吸附目标地层200中的轻烃。由于在该吸附结构本体1上均匀地构造有多个间隔开的透气孔11，且该透气孔11布满整个吸附结构本体1。这样便有效地保证了该吸附剂2吸附轻烃的均匀性，避免因在该吸附结构本体1的某处未构造有上述透气孔11，从而导致对应该处的容纳腔12中的吸附剂2无法吸附轻烃的弊端。同时，也有效地避免了由于该吸附剂2在单位时间内吸附量小、平衡轻烃分布的时间长，致使很难获得更精细、准确的该目标地层200中的游离的轻烃信息的弊端。
在一个实施例中，该目标地层200可为第四系沉积物，即，新生代第四纪形成的地层。然而，由于该第四系沉积物是本领域的技术人员所公知的，故此处不做详述。
在一个实施例中，本申请的吸附剂2可使活性成分附着在其颗粒表面，使液态微量化合物添加剂变为固态化合物，从而有利于实施活性成分与液态微量化合物的均匀混合。进一步地，使得该吸附剂2具有吸附性强和化学性质稳定的特性。
如图1和图2所示，该吸附剂2包括有机物吸附剂21、无机物吸附剂22和活性炭吸附剂23。其中，有机物吸附剂21可为小麦胚粉、脱脂的玉米胚粉、玉米芯碎片、粗麸皮、大豆细粉或吸水性强的谷物类等。
无机物吸附剂22可为二氧化硅、蛭石或硅酸钙等。
活性炭吸附剂23可为粉状活性炭、颗粒活性炭、球形活性炭或柱状活性炭等。活性炭吸附剂23是非极性吸附剂，其对非极性物质具有较强的亲和能力。由此可见，该活性炭吸附剂23在目标地层200中吸附轻烃的能力最强。即，该活性炭吸附剂23在单位时间吸附轻烃的负载量最大。
上述有机物吸附剂21、无机物吸附剂22以及活性炭吸附剂23吸附轻烃的能力依次增强。由此可见，该活性炭吸附剂23吸附轻烃的能力最强，在单位时间内吸附轻烃的负载量最大。
如图2所示，该容纳腔12包括依次连通的第一腔室121、第二腔室122和第三腔室123。
在第一腔室121中填充有有机物吸附剂21，在第二腔室122中填充有无机物吸附剂22，在第三腔室123中填充有活性炭吸附剂23。由此可见，由于上述有机物吸附剂21、无机物吸附剂22以及活性炭吸附剂23吸附轻烃的能力逐渐增强，因而大大地提高了该吸附结构100吸附轻烃的能力。这样，在单位时间内，使得该吸附剂2能够吸附较大量的轻烃，从而能够准确地判断出地下的烃类含量。进一步地，精确地预测出该目标地层200中的含油气情况，以有利于对该目标地层200的油气勘探。
如图2所示，该有机物吸附剂21的外轮廓面211与第一腔室121的内表面124相贴合，该无机物吸附剂22的外轮廓面221与第二腔室122的内表面125相贴合，该活性炭吸附剂23的外轮廓面231与第三腔室123的内表面126相贴合。由此可见，上述有机物吸附剂21、无机物吸附剂22以及活性炭吸附剂23均填满在相应的腔室中，从而使得容纳腔12的内表面分别与上述有机物吸附剂21的外轮廓面211、无机物吸附剂22的外轮廓面221以及活性炭吸附剂23的外轮廓面231之间为密封式接触。这样，便使得吸附剂2能以最大面积来接触目标地层200中的轻烃，从而吸附大量的轻烃。
如图1所示，在吸附结构本体1的对应第一腔室121的区域构造有多个间隔开的上述透气孔11，其中，相邻的透气孔11的孔径不同。这样，在单位时间内，大大地增大了吸附剂2吸附轻烃的体积、提高了轻烃的吸附效率。
在一个实施例中，该吸附结构本体1主要由耐火材料、还原剂、防潮剂、粘结剂以及造孔剂等五种材料制造而成。具体地，该耐火材料可为莫来石粉，该还原剂可为还原铁粉，该防潮剂可为活性氧化铝，该粘结剂可为环氧树脂，该造孔剂可为碳酸氢氨。然而，由于防潮剂活性氧化铝具有防潮的功能，因而，在用于制造上述吸附结构本体1的材料中掺入活性氧化铝，从而使得该吸附结构本体1具有较强的防潮和防水的功能。这样，可以有效地避免即使当该吸附结构本体1位于较为潮湿的环境中，也不会对水含量较为敏感。进一步地，避免了由于环境中的水含量较高，导致降低吸附剂2吸附轻烃的能力的弊端。
此外，在用于制造上述吸附结构本体1的材料中掺入造孔剂，即，添加使材料中能够增加空洞结构的添加剂，例如碳酸氢铵。碳酸氢铵加入到材料中后受热会释放出二氧化碳与氨气，当二氧化碳和氨气从材料中溢出后，会产生孔洞结构。由此可见，由于造孔剂的添加，使得在吸附结构本体1上构造了多个间隔开的上述透气孔11，从而方便目标地层200中的轻烃进入到容纳腔12中。
综上所述，由于在该吸附结构100的吸附结构本体1上构造有多个间隔开的该透气孔11，从而方便了吸附结构本体1与目标地层200的内外连通。从而有利于大量的轻烃进入到吸附结构本体1的容纳腔12中。进一步地，大大地提高了在单位时间内，进入到容纳腔12中的轻烃的体积。
另外，由于在该吸附结构本体1上均匀地构造有多个间隔开的透气孔11，且该透气孔11布满整个吸附结构本体1。这样便有效地保证了该吸附剂2吸附轻烃的均匀性，避免因在该吸附结构本体1的某处未构造有上述透气孔11，从而导致对应该处的容纳腔12中的吸附剂2无法吸附轻烃的弊端。同时，也有效地避免了由于该吸附剂2在单位时间内吸附量小、平衡轻烃分布的时间长，致使很难获得更精细、准确的该目标地层200中的游离的轻烃信息的弊端。
此外，该吸附结构本体1由于具有可重复使用的优点，因而，使得该吸附结构100具有了可重复利用率高的优点。从而减少了更换吸附结构100的次数，降低了材料的损耗、节约了经济成本以及起到了较好的节能环保的作用。
如图1、图2和图3所示，根据本发明，还提供了制造上述吸附结构100的方法的实施例，该方法包括：
步骤S410，确定用于制造吸附结构本体1的材料。具体地，在保证该吸附结构本体1具有防潮功能强的前提下，来选定用于制造吸附结构本体1的材料。
步骤S420，将上述材料制成泥浆。具体地，将上述材料以一定的合理比例进行混合，然后加入适量的水并进行搅拌直至将上述材料搅拌成泥浆后停止搅拌。
在一个实施例中，上述搅拌的时间可为1小时。容易理解，在实际搅拌的过程中也可根据泥浆形成的具体情况来对搅拌的时间进行相应的调整。
步骤S430，对泥浆依次进行脱水和干燥处理以制成泥坯。具体地，对上述制造好的泥浆进行滤水处理，然后，再对已经滤水的泥浆进行干燥处理，待泥浆干燥至九成后，停止对泥浆的干燥处理。
在一个实施例中，上述干燥处理的方式可为用烘干设备进行烘干或加入干燥剂。
步骤S440，对上述泥坯进行钢模冲压以形成吸附结构本体1的雏坯。由于钢模冲压工艺具有生产率高、精度高、质量稳定、材料利用率高、操作简单和适宜大批量生产的优点，因而，能够大批量地制造出质量好且精度高的吸附结构本体1的雏坯。
此外，采用冲压成型工艺制造而成的上述雏坯具有不易发生形变和精密度高的优点。
在一个实施例中，在步骤S440之后，可将雏坯进行降温干燥处理，待该雏坯降至正常温度后，再进行下一步的操作。
步骤S450，对上述雏坯进行煅烧以制成吸附结构本体1。具体地，将上述已降至常温的雏坯放在窑炉中进行高温煅烧，从而将其制造为成品，即，制成上述吸附结构本体1。其中，在煅烧该雏坯时，煅烧的温度可为1700度，煅烧的时间可为24小时。
步骤S460，向吸附结构本体1内填充上述吸附剂2。具体地，依次分别向吸附结构本体1内的第一腔室121中填充有机物吸附剂21，向第二腔室122内填充无机物吸附剂22，向第三腔室123中填充活性炭吸附剂23，直至填充满相应的腔室为止。
上述用于制造吸附结构本体1的材料包括耐火材料、还原剂、防潮剂、粘结剂以及造孔剂。
具体地，该耐火材料可为莫来石粉，该还原剂可为还原铁粉，该防潮剂可为活性氧化铝，该粘结剂可为环氧树脂，该造孔剂可为碳酸氢氨。然而，由于防潮剂活性氧化铝具有防潮的功能，因而，在用于制造上述吸附结构本体1的材料中掺入活性氧化铝，从而使得该吸附结构本体1具有较强的防潮和防水的功能。这样，可以有效地避免即使当该吸附结构本体1位于较为潮湿的环境中，也不会对水含量较为敏感。进一步地，避免了由于环境中的水含量较高，导致降低吸附剂2吸附轻烃的能力的弊端。
此外，在用于制造上述吸附结构本体1的材料中掺入造孔剂，即，添加使材料中能够增加孔洞结构的添加剂，例如碳酸氢铵。碳酸氢铵加入到材料中后受热会释放出二氧化碳与氨气，当二氧化碳和氨气从材料中溢出后，会产生孔洞结构。由此可见，由于造孔剂的添加，使得在吸附结构本体1上构造了多个间隔开的上述透气孔11，从而方便目标地层200中的轻烃进入到容纳腔12中，以供上述吸附剂2的吸附。
该耐火材料、还原剂、防潮剂、粘结剂以及造孔剂之间的重量百分比依次为2:1:11:1:5。由此可见，采用上述比例，可使得制造出的吸附结构本体1具有较好的防潮功能，从而能够避免由于其处在湿度较大的环境中，造成降低吸附轻烃的能力的弊端。同时，还可使得该吸附结构本体1在成型的过程中，能够具有较好的孔隙度，即，能够构造成较为规则的透气孔11，从而有利于该吸附结构本体1中的容纳腔12与目标地层200之间的连通。
虽然已经参考优选实施例对本发明进行了描述，但在不脱离本发明的范围的情况下，可以对其进行各种改进并且可以用等效物替换其中的部件。尤其是，只要不存在结构冲突，各个实施例中所提到的各项技术特征均可以任意方式组合起来。本发明并不局限于文中公开的特定实施例，而是包括落入权利要求的范围内的所有技术方案。
Claims (11)
1.一种用于地层的吸附结构，包括：
吸附结构本体，所述吸附结构本体位于目标地层中，在所述吸附结构本体上构造有多个间隔开的透气孔，在所述吸附结构本体的内部构造有容纳腔，各所述透气孔均与所述容纳腔相连通；以及
填充在所述容纳腔中且能吸附所述目标地层中的轻烃的吸附剂。
2.根据权利要求1所述的用于地层的吸附结构，其特征在于，所述吸附剂包括有机物吸附剂、无机物吸附剂和活性炭吸附剂。
3.根据权利要求2所述的用于地层的吸附结构，其特征在于，所述有机物吸附剂、所述无机物吸附剂和所述活性炭吸附剂吸附轻烃的能力依次增强。
4.根据权利要求3所述的用于地层的吸附结构，其特征在于，所述容纳腔包括依次连通的第一腔室、第二腔室和第三腔室。
5.根据权利要求4所述的用于地层的吸附结构，其特征在于，在所述第一腔室中填充有所述有机物吸附剂，在所述第二腔室中填充有所述无机物吸附剂，在所述第三腔室中填充有所述活性炭吸附剂。
6.根据权利要求5所述的用于地层的吸附结构，其特征在于，所述有机物吸附剂的外轮廓面与所述第一腔室的内表面相贴合，所述无机物吸附剂的外轮廓面与所述第二腔室的内表面相贴合，所述活性炭吸附剂的外轮廓面与所述第三腔室的内表面相贴合。
7.根据权利要求1所述的用于地层的吸附结构，其特征在于，在所述吸附结构本体的对应所述第一腔室的区域构造有多个间隔开的所述透气孔，
其中，相邻的所述透气孔的孔径不同。
8.一种制造上述权利要求1至7中任一项所述的用于地层的吸附结构的方法，包括：
确定用于制造所述吸附结构本体的材料；
将所述材料制成泥浆；
对所述泥浆依次进行脱水和干燥处理以形成泥坯；
对所述泥坯进行钢模冲压以制成所述吸附结构本体的雏坯；
对所述雏坯进行煅烧以制成所述吸附结构本体；
向所述吸附结构本体内填充所述吸附剂。
9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述材料包括耐火材料、还原剂、防潮剂、粘结剂以及造孔剂。
10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述耐火材料、所述还原剂、所述防潮剂、所述粘结剂以及所述造孔剂之间的重量百分比依次为2:1:11:1:5。
11.根据权利要求9或10所述的方法，其特征在于，所述耐火材料为莫来石粉，所述还原剂为还原铁粉，所述防潮剂为活性氧化铝，所述粘结剂为环氧树脂，所述造孔剂为碳酸氢铵。
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