CN109100259B - 一种页岩气生成解析装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种页岩气生成解析装置，其使用控制模块控制加热套对反应釜中的样品进行空气浴加热，可以精确控制反应釜的温度，获得不同地质温度条件下岩心样品的解吸气压数据，且不存在加热温度的上限，避免了传统水浴加热存在温度上限的问题；同时其通过压力传感器获取气体的压力信息，进而通过数据分析模块计算出岩心样品的解吸气含量等特性，数据结果精确可靠；此外其将页岩气的生成、储集和解吸附过程在一个密闭体系中串联起来，从而使页岩气组成、页岩储层特征及页岩气解吸附过程相互关联，研究上具有较好的完整性，同时操作方便，气体在转移过程中始终受到保护，不存在因样品转移不当导致的样品污染等问题。

Description

一种页岩气生成解析装置

发明领域

本发明属于天然气探测领域，主要涉及一种页岩气生成解析装置。

背景技术

我国页岩气具有巨大的资源潜力，但勘探开发尚处于探索阶段，大多数页岩储层缺乏含气量数据，页岩含气量是计算页岩气资源潜力、储量预测的重要参数，对页岩气勘探开发具有重要的意义。现有技术一般使用解吸法和模拟法来测定页岩含气量。解吸法，是指通过测定现场钻井岩心或有代表性岩屑的解吸行为获取实际含气量。模拟法则是通过等温吸附实验模拟以及测井解释等方法分别获取吸附气和游离气的含量。由于吸附和解吸过程并不完全可逆，等温吸附实验模拟方法完全依赖于理论计算，获得的结果往往比页岩的实际含气量大，一般只有缺少现场解吸数据时才用来定性地评价页岩含气量。而解吸法能够在模拟地层实际环境的条件下直接测定页岩的含气数量，较为可靠，因此被作为页岩含气量测定的最基本方法。

现有技术的页岩生成解析装置目前主要是采用水浴加热，排液集气的方式，对于中国超深储层页岩，水浴加热存在温度上限，而排液集气的测量方法除需要大量使用饱和食盐水外，水蒸气也会对含气量造成一定的影响，同时现有的页岩气生成解析技术一般分别在不同的装置中实施解吸，收集，采集等步骤，其存在因操作不当导致的数据误差和因样品转移不当导致的样品污染等问题。

发明内容

本发明目的在于针对现有方法的缺陷，提供一种页岩气生成解析装置。

为解决上述技术问题，本发明通过以下方案进行实施：

一种页岩气生成解析装置，其特征在于，包括生成收集模块、控制处理模块；

所述生成收集模块包括反应釜，油气分离器，气体采集罐；所述反应釜内设置有温度传感器，所述反应釜外设置有加热套，所述反应釜通过第一管道连接至所述油气分离器，所述第一管道上设置有第一压力传感器，所述第一压力传感器与所述油气分离器间的所述第一管道上串联设置有两个高压阀，所述两个高压阀间隔预定长度的所述第一管道；所述油气分离器与第二管道的一端连接，所述第二管道的另一端连接有若干分气管，每一所述分气管的终端均连接至一所述气体采集罐；所述第二管道上设置有第二压力传感器；每一所述分气管上均设置有低压阀；

所述控制处理模块包括控制模块，数据分析模块，显示模块；所述控制模块连接至所述加热套，控制所述加热套的加热时间和加热温度；所述数据分析模块连接至所述第一压力传感器、所述第二压力传感器和所述温度传感器，获取所述第一压力传感器和所述第二压力传感器收集的气压信息以及所述温度传感器获取的反应釜温度信息；所述显示模块连接至所述数据分析模块，将所述气压信息和所述反应釜温度信息进行显示。

进一步的，所述反应釜的上方固定设置有用于密闭所述反应釜的堵头，所述反应釜下方设置有液压装置，所述液压装置提供向上的压力，使所述堵头密封所述反应釜；所述堵头开有孔道，所述第一管道通过所述孔道与所述反应釜连接。

进一步的，所述第二管道上设置有节流阀。

进一步的，还包括真空泵，所述真空泵连接至所述第一管道、所述第二管道或所述分气管。

进一步的，还包括可调节温度的恒温柜，所述气体采集罐设置在所述恒温柜中。

进一步的，所述第一管道上还设置有辅助加热套，所述辅助加热套连接至所述控制模块，接收所述控制模块的控制命令并根据所述控制命令进行加热。

进一步的，所述高压阀与所述低压阀均为气动控制阀。

进一步的，还包括空压机，所述空压机与所述高压阀及所述低压阀连接，控制所述高压阀和所述低压阀的开关。

进一步的，所述反应釜的釜体采用Inconel718材料。

进一步的，每一所述气体采集罐上均设置有取样阀。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明公开的一种页岩气生成解析装置，其使用控制模块控制加热套对反应釜中的样品进行空气浴加热，可以精确控制反应釜的温度，获得不同地质温度条件下岩心样品的解吸气压数据，且不存在加热温度的上限，避免了传统水浴加热存在温度上限的问题；

同时其通过压力传感器获取气体的压力信息，进而通过数据分析模块计算出岩心样品的解吸气含量等特性，不存在传统排水集气存在的浪费水物资和数据误差的问题，数据结果精确可靠；

此外其将页岩气的生成、储集和解吸附过程在一个密闭体系中串联起来，从而使页岩气组成、页岩储层特征及页岩气解吸附过程相互关联，研究上具有较好的完整性，同时操作方便，气体在转移过程中始终受到保护，不存在因样品转移不当导致的样品污染等问题。

附图说明

图1为本发明中所述的页岩气生成解析装置的结构示意图；

图2为本发明中所述的油气分离器的结构示意图。

具体实施方式

为了充分地了解本发明的目的、特征和效果，以下将结合附图与具体实施方式对本发明的构思、具体步骤及产生的方法效果作进一步说明。

如图1所示，本发明公开了一种页岩气生成解析装置，其特征在于，包括生成收集模块、控制处理模块；

生成收集模块包括反应釜1，油气分离器2，气体采集罐3；反应釜1内设置有温度传感器11，反应釜1外设置有加热套12，反应釜1通过第一管道4连接至油气分离器2，第一管道4上设置有第一压力传感器41，第一压力传感器41与油气分离器2间的第一管道4上串联设置有两个高压阀42，两个高压阀42间隔预定长度的第一管道4；油气分离器2与第二管道5的一端连接，第二管道5的另一端连接有若干分气管6，每一分气管6的终端均连接至一气体采集罐3；第二管道5上设置有第二压力传感器51；每一分气管上均设置有低压阀61；

控制处理模块包括控制模块7，数据分析模块8，显示模块9；控制模块7连接至加热套12，控制加热套12的加热时间和加热温度；数据分析模块8连接至第一压力传感器41、第二压力传感器51和温度传感器11，获取第一压力传感器41和第二压力传感器51收集的气压信息以及温度传感器41获取的反应釜温度信息；显示模块9连接至数据分析模块8，将气压信息和反应釜温度信息进行显示。

具体的，数据分析模块可以为预先编写好数据处理软件的计算设备，控制模块可为单片机或计算机，显示模块可以采用LED显示屏或是液晶显示屏。

具体的，操作人员可以首先打开靠近反应釜的高压阀，让气体进入两个高压阀之间的管道，再关闭靠近反应釜的高压阀，打开另一高压阀，从而释放两个高压阀间预留的管道中的气体，因此两个高压阀之间预留的第一管道的体积与实验所需的气体体积量有关，备选的，间隔的第一管道的体积为5mL，管径为10mm。

具体的，操作人员也可在使用上述页岩气生成收集装置进行实验前，先将欲解析的岩心样品放入反应釜，并加热反应釜进行解吸，通过第一压力传感器获取解析出的气体压力信息，从而结合实验需要模拟的地层温度、压力条件与样品采集罐容积估算后续实验所需样品量。

具体的，试验时操作人员先将所有阀门关闭，将欲解析的岩心样品放置在反应釜内，并通过控制模块控制加热套加热反应釜一段时间，取样时，首先打开靠近反应釜的高压阀，让气体进入两个高压阀之间的管道，再关闭靠近反应釜的高压阀，打开另一高压阀和欲采集的气体采集罐的连接的分气管上的低压阀，将气体导入气体采集罐，以此类推，通过交替开关两个高压阀及不同气体采集罐的低压阀，实现分步减压，将反应釜中的气体分别排入气体采集罐中，在此过程中，可通过第二压力阀监控进入每一气体采集罐的气体的气体压力值，再结合每一气体采集罐的体积，可计算出累计解吸出的气体量。

具体的，操作人员也可通过控制模块控制加热套，模拟不同地质温度条件，从而获得不同地质温度条件下岩心样品的解吸特性。

通过本实施方式中公开的一种页岩气生成解析装置，其使用控制模块控制加热套对反应釜中的样品进行空气浴加热，可以精确控制反应釜的温度，获得不同地质温度条件下岩心样品的解吸气压数据，且不存在加热温度的上限，避免了传统水浴加热存在温度上限的问题；

同时其通过压力传感器获取气体的压力信息，进而通过数据分析模块计算出岩心样品的解吸气含量等特性，不存在传统排水集气存在的浪费水物资和数据误差的问题，数据结果精确可靠；

此外其将页岩气的生成、储集和解吸附过程在一个密闭体系中串联起来，从而使页岩气组成、页岩储层特征及页岩气解吸附过程相互关联，研究上具有较好的完整性，同时操作方便，气体在转移过程中始终受到保护，不存在因样品转移不当导致的样品污染等问题。

具体的，油气分离器2可选用如图2所示的装置，其包括油气分离罐21，油气分离罐21上设置有第一管孔211和第二管孔212，第一管道4通过第一管孔211连接油气分离罐21，第二管道5通过第二管孔212连接油气分离罐21，第二管道5的连接端高度高于第一管道4的连接端，气体从第一管道出来后可向上挥发并通过第二管道传输，多余的油会沉淀至罐底，由此达到油气分离的目的。

具体的，反应釜1的上方固定设置有用于密闭反应釜的堵头13，反应釜1下方设置有液压装置14，液压装置14提供向上的压力，使堵头13密封反应釜1；堵头13开有孔道，第一管道4通过孔道与反应釜1连接。通过这样设置，反应釜借由液压系统产生压力与堵头嵌合密封，从而保证了整个系统的密闭性，使得实验数据更为可靠。

具体的，第二管道5上设置有节流阀52。在解析样品量巨大的岩心样品时，产生的气体量巨大，会造成巨大的气压，通过设置节流阀，在将气体导向气体采集罐时，可利用节流阀限制气体的流速，从而提高了整个系统的安全性。

具体的，还包括真空泵10，真空泵10连接至第一管道4、第二管道5或分气管6。操作人员在进行实验前，可以打开所有控制阀，通过真空泵将整个系统抽真空，从而保证系统内没有残余的其他气体杂质，保证实验的无污染，提高实验数据的可靠性。

具体的，还包括可调节温度的恒温柜11，气体采集罐3设置在恒温柜11中。通过这样设置，恒温柜可保证气体采集罐处于安全稳定的温度条件下，以防止气体采集罐中的气体因温度变化而出现物理变化或化学变化，从而保证所获得气体的稳定性，一般实验中，可将恒温柜的温度调为—40℃。

具体的，第一管道4上还设置有辅助加热套43，辅助加热套43连接至控制模块7，接收控制模块7的控制命令并根据控制命令进行加热。通过这样设置，辅助加热套可防止气体通过第一管道的过程中因管道温度降低而析出液态烃导致管道堵塞。

具体的，高压阀42与低压阀61均为气动控制阀。

具体的，还包括空压机12，空压机12与高压阀42及低压阀连接61，控制高压阀42和低压阀61的开关。操作人员可通过空压机控制高压阀和低压阀的开关，方便快捷。

具体的，反应釜1的釜体采用Inconel718材料，内径20mm、长度200mm，最高工作温度为600℃、最高承受压力为120MPa。

具体的，每一气体采集罐3上均设置有取样阀13。操作人员可通过取样阀快速对气体进行采样以进行后续的研究分析，操作简单便捷。

以上详细描述了本发明的较佳具体实施例，应当理解，本领域的普通方法人员无需创造性劳动就可以根据本发明的构思作出诸多修改和变化。因此，凡本方法领域中方法人员依本发明构思在现有方法基础上通过逻辑分析、推理或者根据有限的实验可以得到的方法方案，均应该在由本权利要求书所确定的保护范围之中。

Claims (5)

1.一种页岩气生成解析装置，其特征在于，包括生成收集模块、控制处理模块；

所述生成收集模块包括反应釜，油气分离器，气体采集罐；所述反应釜内设置有温度传感器，所述反应釜外设置有加热套，所述反应釜最高工作温度为600℃、最高承受压力为120MPa，所述反应釜通过第一管道连接至所述油气分离器，所述第一管道上设置有第一压力传感器，所述第一压力传感器与所述油气分离器间的所述第一管道上串联设置有两个高压阀，两个所述高压阀间隔预定长度的所述第一管道；

所述油气分离器与第二管道的一端连接，所述第二管道的另一端连接有若干分气管，每一所述分气管的终端均连接至一所述气体采集罐；所述第二管道上设置有第二压力传感器；每一所述分气管上均设置有低压阀；

所述控制处理模块包括控制模块，数据分析模块，显示模块；所述控制模块连接至所述加热套，控制所述加热套的加热时间和加热温度；所述数据分析模块连接至所述第一压力传感器、所述第二压力传感器和温度传感器，获取所述第一压力传感器和所述第二压力传感器收集的气压信息以及所述温度传感器获取的反应釜温度信息；所述显示模块连接至数据分析模块，将气压信息和反应釜温度信息进行显示；

所述数据分析模块为预先编写好数据处理软件的计算设备，所述控制模块为单片机或计算机，所述显示模块采用LED显示屏或是液晶显示屏；

操作人员首先打开靠近反应釜的所述高压阀，让气体进入两个所述高压阀之间的管道，再关闭靠近反应釜的所述高压阀，打开另一所述高压阀，从而释放两个所述高压阀间预留的管道中的气体，因此两个所述高压阀之间预留的所述第一管道的体积与实验所需的气体体积量有关，通过交替开关两个所述高压阀及不同气体采集罐的低压阀，实现分步减压，将反应釜中的气体分别排入气体采集罐中，在此过程中，通过所述第二压力传感器监控进入每一所述气体采集罐的气体的气体压力值，再结合每一所述气体采集罐的体积，可计算出累计解析出的气体；

所述油气分离器包括油气分离罐，所述油气分离罐上设置有第一管孔和第二管孔，所述第一管道通过所述第一管孔连接所述油气分离罐，所述第二管道通过所述第二管孔连接所述油气分离罐，所述第二管道的连接端高度高于所述第一管道的连接端，气体从所述第一管道出来后可向上挥发并通过所述第二管道传输，多余的油会沉淀至罐底，由此达到油气分离的目的；

所述反应釜的上方固定设置有用于密闭反应釜的堵头，所述反应釜下方设置有液压装置，所述液压装置提供向上的压力，使所述堵头密封所述反应釜；所述堵头开有孔道，所述第一管道通过所述孔道与反应釜连接；

所述第二管道上设置有节流阀；

还包括真空泵，真空泵连接至第一管道、第二管道或分气管；

还包括可调节温度的恒温柜，气体采集罐设置在恒温柜；

还包括空压机，空压机与高压阀及低压阀连接，控制高压阀和低压阀的开关。

2.根据权利要求1所述的页岩气生成解析装置，其特征在于：所述第一管道上还设置有辅助加热套，所述辅助加热套连接至所述控制模块，接收所述控制模块的控制命令并根据所述控制命令进行加热。

3.根据权利要求1所述的页岩气生成解析装置，其特征在于：所述高压阀与所述低压阀均为气动控制阀。

4.根据权利要求1所述的页岩气生成解析装置，其特征在于：每一所述气体采集罐上均设置有取样阀。

5.根据权利要求1所述的页岩气生成解析装置，其特征在于：所述反应釜的釜体采用Inconel718材料，内径20mm、长度200mm。

Images