CN107367421A - 页岩气自动稀释装置与系统 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种页岩气自动稀释装置与系统，涉及页岩气组分分析领域。该页岩气自动稀释装置包括水液分离器、多通阀门、第一自动定量气缸、第二自动定量气缸以及多根输气管，水液分离器通过一根输气管与多通阀门包含的第一阀门导通，第一自动定量气缸，第二自动定量气缸分别通过一根输气管与多通阀门包含的第二阀门、第三阀门导通。由于载气与待稀释页岩气的体积通过第一自动定量气缸、第二自动定量气缸灵活调节，因此可以完成任意比例的稀释，并且操作方便，操作体验感高。

Description

页岩气自动稀释装置与系统

技术领域

本发明涉及页岩气组分分析领域，具体而言，涉及一种页岩气自动稀释装置与系统。

背景技术

页岩气是指赋存于以富有机质页岩为主的储集岩系中的非常规天然气，可以游离态存在于天然裂缝和孔隙中，以吸附态存在于干酪根、黏土颗粒表面。为了了解页岩气中各种页岩气自动的含量，需要对页岩气进行稀释并分析。

现有技术中的页岩气组分分析装置往往是包括一个预定容量的容器，将待稀释页岩气自动注入容器中，再通过注射器对在容器中注入载气，以完成对待稀释页岩气自动稀释。然而现有技术中的页岩气组分分析装置包含的容器往往都是固定体积的，无法灵活的对页岩气自动的含量进行稀释，并且不能有效去除页岩气自动中的水蒸气。

发明内容

本发明的目的在于提供一种页岩气自动稀释装置与系统，其旨在改善上述的问题。

第一方面，本发明实施例一种页岩气自动稀释装置，所述页岩气自动稀释装置包括水液分离器、多通阀门、第一自动定量气缸、第二自动定量气缸以及多根输气管，所述水液分离器通过一根所述输气管与多通阀门包含的第一阀门导通，所述第一自动定量气缸、所述第二自动定量气缸分别通过一根所述输气管与所述多通阀门包含的第二阀门、第三阀门导通。

进一步地，所述第一自动定量气缸、所述第二自动定量气缸分别设置有一个平衡大气压阀。

进一步地，所述页岩气自动稀释装置还包括第一步进电机、第二步进电机，所述第一自动定量气缸包括第一活塞与第一缸体，所述第一自动定量气缸包括第二活塞与第二缸体，所述第一步进电机与所述第一自动定量气缸连接，所述第一步进电机与所述第一自动定量气缸连接，所述第二步进电机与所述第二自动定量气缸连接，所述第一步进电机用于在接收到一智能终端发送的第一控制指令后驱动所述第一活塞在所述第一缸体内运动，所述第一步进电机用于在接收到所述智能终端发送的第二控制指令后驱动所述第二活塞在所述第二缸体内运动。

进一步地，所述页岩气自动稀释装置还包括有色谱仪，所述色谱仪通过一根所述输气管与所述多通阀包含的第四阀门导通。

进一步地，所述页岩气自动稀释装置还包括手动进样管，所述手动进样管与所述多通阀的第五阀门导通。

进一步地，所述页岩气自动稀释装置还包括干燥器，所述水液分离器、所述干燥器以及所述多通阀包含的第一阀门通过两根所述输气管依次导通。

进一步地，所述干燥器包括对流干燥器或辐射干燥器或传导干燥器。

进一步地，所述水液分离器与所述多通阀门之间的输气管设置有过滤网。

进一步地，所述过滤网包括PM2.5初级高效滤网层。

第二方面，本发明实施例还提供了一种页岩气自动稀释系统，所述页岩气自动稀释系统包括智能终端及上述的页岩气自动稀释装置，所述智能终端与所述第一步进电机、所述第二步进电机通信连接，所述智能终端用于发送第一控制指令、第二控制指令至所述第一步进电机、所述第二步进电机，所述第一步进电机用于接收到所述第一控制指令转动与所述第一控制指令关联的转数以驱动所述活塞运动到预设定位置，所述第一步进电机用于接收到所述第二控制指令转动与所述第二控制指令关联的转数以驱动所述活塞运动到预设定位置。

本发明提供的页岩气自动稀释装置与系统的有益效果是：该页岩气自动稀释装置在工作时，首先打开第一阀门与第二阀门，工作人员可以手动或利用电动驱动方式将第一自动定量气缸的活塞抽吸到需求的体积处，此时待稀释页岩气自动经水液分离器将页岩气自动中的水蒸气过滤，此时将过滤后的待稀释的页岩气自动抽吸进入第一自动定量气缸，完成对待稀释的页岩气自动的定量，然后关闭第二阀门，打开第三阀门，工作人员可以手动或利用电动驱动方式将第一自动定量气缸的活塞抽吸到需求的体积处，将载气抽吸进入第二自动定量气缸，对载气进行定量，然后关闭第一阀门，打开第二阀门，此时推动第一阀门将待稀释的页岩气自动推入第二自动定量气缸，即可完成对待稀释页岩气自动进行需求比例的稀释。由于载气与待稀释页岩气的体积通过第一自动定量气缸、第二自动定量气缸灵活调节，因此可以完成任意比例的稀释，并且操作方便，操作体验感高。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本发明实施例提供的页岩气自动稀释装置的结构连接框图；

图2为本发明实施例提供的页岩气自动稀释装置的电路连接框图。

图标：101-水液分离器；102-多通阀门；103-第一自动定量气缸；104-第二自动定量气缸；105-输气管；106-平衡大气压阀；107-第一步进电机；108-第二步进电机；109-色谱仪；110-手动进样管；111-干燥器；112-控制器；113-通信模块。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和出示的本发明实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本发明的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，或者是本领域技术人员惯常理解的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例一

请参阅图1，本发明实施例一种页岩气自动稀释装置，页岩气自动稀释装置包括水液分离器101、多通阀门102、第一自动定量气缸103、第二自动定量气缸104以及多根输气管105。水液分离器101通过一根输气管105与多通阀门102包含的第一阀门导通，第一自动定量气缸103、第二自动定量气缸104分别通过一根输气管105与多通阀门102包含的第二阀门、第三阀门导通。本实施例中，待稀释页岩气自动储存于一通过输气管105与水液分离器101导通的容器内。

第一自动定量气缸103、第二自动定量气缸104分别设置有一个平衡大气压阀106。通过在第一自动定量气缸103、第二自动定量气缸104分别设置有一个平衡大气压阀106，可以将分别将第一自动定量气缸103、第二自动定量气缸104内的气压调节到与大气压平衡。

页岩气自动稀释装置还包括第一步进电机107、第二步进电机108，第一自动定量气缸103包括第一活塞与第一缸体，第一自动定量气缸103包括第二活塞与第二缸体，第一步进电机107与第一自动定量气缸103连接，第一步进电机107与第一自动定量气缸103连接，第二步进电机108与第二自动定量气缸104连接。

非超载的情况下，步进电机的转速、停止的位置只取决于脉冲信号的频率和脉冲数，而不受负载变化的影响，当步进驱动器接收到一个脉冲信号，它可以驱动步进电机按设定的方向转动一个固定的角度，称为“步距角”，它的旋转是以固定的角度一步一步运行的，可以通过控制脉冲个数来控制角位移量，从而达到准确定位的目的。因此，第一步进电机107用于在接收到一智能终端发送的第一控制指令后驱动第一活塞在第一缸体内运动，第一步进电机107用于在接收到智能终端发送的第二控制指令后驱动第二活塞在第二缸体内运动。其中，本实施例中，智能终端采用电脑。第一活塞在第一缸体内运动即可完成对待稀释页岩气自动的抽吸或推出，第二活塞在第二缸体内运动即可完成对载气的抽吸或推出。

另外，本实施例中，如图2所示，页岩气自动稀释装置还可以包括控制器112与通信模块113，控制器112分别与通信模块113、第一步进电机107、第二步进电机108电连接，其中，通信模块113可以为WiFi模块或移动通信模块或通信线缆。控制器112用于通过所述通信模块113接收智能终端发送的第一控制指令、第二控制指令，并在接收到第一控制指令、第二控制指令后控制第一步进电机107、第二步进电机108执行与上述的相同的操作，在此不再多做赘述。

本实施例中，控制器112采用单片机，该单片机为PIC16F877A型8位增强型FLASH微控制器(时钟输入20MHZ，指令周期200ns)。该单片机具有体积小、功能强、高速度、低工作电压、低功耗，具有较大的直接驱动能力，并且该单片机采用哈佛总线结构，程序计数器是13为宽，最大可寻址8K×14的FLASH程序存储空间，可以保存较复杂的脱扣器程序，368K的数据存储器，256K的EEPROM，程序存储器与数据存储器采用不同的总线，因此可以同时对程序存储器与数据存储器进行存取提高了系统的速度，此外，为PIC16F877A型单片机有14个工作源，包括了外围功能的中断，定时器的中断以及外部中断等，8级硬件堆栈；5V单电压供电，编程方便，只需用两个引脚在线调试；可以在比较宽的电压范围工作(2.0V-5.5V)。

页岩气自动稀释装置还包括有色谱仪109，色谱仪109通过一根输气管105与多通阀包含的第四阀门导通。将分析样品在色谱仪109的进样口中气化后，由载气带入色谱柱，通过对欲检测混合物中组分有不同保留性能的色谱柱，使各组分分离，依次导入检测器，以得到各组分的检测信号。按照导入检测器的先后次序，经过对比，可以区别出是什么组分，根据峰高度或峰面积可以计算出各组分含量。在色谱仪109的显示屏可以显示分析结果，以便工作人员读取。

页岩气自动稀释装置还包括手动进样管110，手动进样管110与多通阀的第五阀门导通。操作人员也可以利用注射器注射页岩气自动进入手动进样管110，在通过手动进样管110进入第一自动定量气缸103、第二自动定量气缸104。

页岩气自动稀释装置还包括干燥器111，水液分离器101、干燥器111以及多通阀包含的第一阀门通过两根输气管105依次导通。干燥器111可以将页岩气自动稀释装置中的水分烘干，以免后续对页岩气自动进行分析结果造成影响。干燥器111可以采用对流干燥器111或辐射干燥器111或传导干燥器111。

考虑带页岩气自动中可能有很多颗粒物，可能会对后续的页岩气自动分析结果造成影响，因此在水液分离器101与多通阀门102之间的输气管105设置有过滤网，过滤网可以对页岩气自动中的颗粒物进行过滤。

过滤网包括PM2.5初级高效滤网层。PM2.5初级高效滤网层对于0.1微米至0.3微米的杂质颗粒过滤的有效率达到99％。更为细致地讲，PM2.5初级高效滤网层包括PP滤纸、玻璃纤维、复合PP PET滤纸、熔喷、涤纶无纺布、熔喷、玻璃纤维，具有风阻小、容尘量大、过滤精度高的特点。当然地，过滤网不仅仅可以为PM2.5初级高效滤网层，也可以为其他的一些可以对颗粒物进行过滤的过滤网，在此不做限制。

本实施例中，第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及第五阀门均可以采用电磁阀，第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及第五阀门分别与控制器112电连接，控制器112可以接收智能终端发送的启闭指令控制第一阀门、第二阀门、第三阀门、第四阀门以及第五阀门任意一个或多个打开或关闭。

实施例二

本发明实施例还提供了一种页岩气自动稀释系统，页岩气自动稀释系统包括智能终端及上述的页岩气自动稀释装置，智能终端与第一步进电机107、第二步进电机108通信连接，智能终端用于发送第一控制指令、第二控制指令至第一步进电机107、第二步进电机108，第一步进电机107用于接收到第一控制指令转动与第一控制指令关联的转数以驱动活塞运动到预设定位置，第一步进电机107用于接收到第二控制指令转动与第二控制指令关联的转数以驱动活塞运动到预设定位置。

综上所述，本发明提供的页岩气自动稀释装置与系统，该页岩气自动稀释装置在工作时，首先打开第一阀门与第二阀门，工作人员可以手动或利用电动驱动方式将第一自动定量气缸的活塞抽吸到需求的体积处，此时待稀释页岩气自动经水液分离器将页岩气自动中的水蒸气过滤，此时将过滤后的待稀释的页岩气自动抽吸进入第一自动定量气缸，完成对待稀释的页岩气自动的定量，然后关闭第二阀门，打开第三阀门，工作人员可以手动或利用电动驱动方式将第一自动定量气缸的活塞抽吸到需求的体积处，将载气抽吸进入第二自动定量气缸，对载气进行定量，然后关闭第一阀门，打开第二阀门，此时推动第一阀门将待稀释的页岩气自动推入第二自动定量气缸，即可完成对待稀释页岩气自动进行需求比例的稀释。由于载气与待稀释页岩气的体积通过第一自动定量气缸、第二自动定量气缸灵活调节，因此可以完成任意比例的稀释，并且操作方便，操作体验感高。。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种页岩气自动稀释装置，其特征在于，所述页岩气自动稀释装置包括水液分离器、多通阀门、第一自动定量气缸、第二自动定量气缸以及多根输气管，所述水液分离器通过一根所述输气管与多通阀门包含的第一阀门导通，所述第一自动定量气缸、所述第二自动定量气缸分别通过一根所述输气管与所述多通阀门包含的第二阀门、第三阀门导通。

2.根据权利要求1所述的页岩气自动稀释装置，其特征在于，所述第一自动定量气缸、所述第二自动定量气缸分别设置有一个平衡大气压阀。

3.根据权利要求1所述的页岩气自动稀释装置，其特征在于，所述页岩气自动稀释装置还包括第一步进电机、第二步进电机，所述第一自动定量气缸包括第一活塞与第一缸体，所述第一自动定量气缸包括第二活塞与第二缸体，所述第一步进电机与所述第一自动定量气缸连接，所述第一步进电机与所述第一自动定量气缸连接，所述第二步进电机与所述第二自动定量气缸连接，所述第一步进电机用于在接收到一智能终端发送的第一控制指令后驱动所述第一活塞在所述第一缸体内运动，所述第一步进电机用于在接收到所述智能终端发送的第二控制指令后驱动所述第二活塞在所述第二缸体内运动。

4.根据权利要求1所述的页岩气自动稀释装置，其特征在于，所述页岩气自动稀释装置还包括有色谱仪，所述色谱仪通过一根所述输气管与所述多通阀包含的第四阀门导通。

5.根据权利要求1所述的页岩气自动稀释装置，其特征在于，所述页岩气自动稀释装置还包括手动进样管，所述手动进样管与所述多通阀的第五阀门导通。

6.根据权利要求1所述的页岩气自动稀释装置，其特征在于，所述页岩气自动稀释装置还包括干燥器，所述水液分离器、所述干燥器以及所述多通阀包含的第一阀门通过两根所述输气管依次导通。

7.根据权利要求6所述的页岩气自动稀释装置，其特征在于，所述干燥器包括对流干燥器或辐射干燥器或传导干燥器。

8.根据权利要求1所述的页岩气自动稀释装置，其特征在于，所述水液分离器与所述多通阀门之间的输气管设置有过滤网。

9.根据权利要求8所述的页岩气自动稀释装置，其特征在于，所述过滤网包括PM2.5初级高效滤网层。

10.一种页岩气自动稀释系统，其特征在于，所述页岩气自动稀释系统包括智能终端及权利要求3所述的页岩气自动稀释装置，所述智能终端与所述第一步进电机、所述第二步进电机通信连接，所述智能终端用于发送第一控制指令、第二控制指令至所述第一步进电机、所述第二步进电机，所述第一步进电机用于接收到所述第一控制指令转动与所述第一控制指令关联的转数以驱动所述活塞运动到预设定位置，所述第一步进电机用于接收到所述第二控制指令转动与所述第二控制指令关联的转数以驱动所述活塞运动到预设定位置。