CN109991120A - 岩石覆压条件下等温吸附/解吸和驱替测试设备及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明专利提供了岩石覆压条件下等温吸附/解吸和驱替测试设备及方法，包括岩样固定装置、气压装置，所述岩样固定装置包括黄金管夹持套、岩心室、恒温套、固定头、定位助推杆、补偿过渡器，通过岩心夹持器实现给岩心施加围压，通过多级压力传感器，实现对不同压力段的压力精确测定；通过多级减压阀实现对高压等温吸附解吸时泄压的精确控制，具有结构简单，测试数据精准的特点。
Description
技术领域
本发明属于岩石吸附气量技术领域，尤其涉及岩石覆压条件下等温吸附/解吸和驱替测试设备及方法。
背景技术
评价页岩气及煤层气经济可采性的关键因素，在于页岩及煤的含气性，页岩或煤岩含气量是指每吨岩石中所含天然气在标准状态下的体积，以页岩气为例，获取页岩含气性性质的方法主要由解吸法、等温吸附法、测井解释法等，其中等温吸附法是通过实验室内一定温度下通过测定不同压力条件下样品对气体吸附量的方法，结合以适当的数理方程从而确定样品对气体的吸附能力。目前常用的等温吸附仪按照测试原理的差异，分为重量法和容量法2种，重量法是通过测定样品在特定温度、压力条件下气体吸附平衡状态的重量，加和此时的浮力，计算其质量变化，从而得到样品的气体吸附量；其中浮力是对应条件下压力腔内气体密度与样品体积的乘积，而气体密度则由测定压力腔内加挂的固定体积空心铅锤重量变化得到；容量法是通过测定样品在特定温度、压力条件下气体吸附平衡状态的气体压力变化量，计算其气体体积变化，从而得到样品的气体吸附量，一般情况下，等温吸附测试都要将研究样品磨碎至一定粒径以后经过脱气或平衡水处理以后开展测试分析，测试温度为系统设定温度，测试压力为系统内气体压力，而实际地质条件下，页岩会同时受到围岩压力和流体压力的双重影响，上述实验系统均无法实现对围岩压力的控制，除此以外，常规等温吸附仪器设备由于高压条件下泄压速度快，因此对于解吸过程的测试难以精确控制，对于准确评价煤层气或页岩气的产气能力及解析效率均存在缺陷；同时，因为压力传感器测量精度与量程之间难以平衡，大量程压力传感器精度往往不高，因此高压等温吸附仪的低压测点准确度不高。
为了实现围岩压力下岩石等温吸附实验研究，中国发明专利申请一种岩石三轴实验设备及方法，申请号：2017106100350提供了一种三轴试验设备，包括主框架和压力室；其中主框架为口字形框架，中央设有用于容置压力室的空间；该压力室包括筒体和底座，该筒体余底座可拆卸的通过分体式卡箍固定在一起以形成密封的内腔；在筒体内设有上压头和下压头，上压头和下压头的位置相对应以对试件施压轴向压力；且所述底座上设有围压进出口以对试件施加径向压力；且所述筒体内设有轴向引伸计和径向引伸计；在筒体的顶部设有排气口，且在下压头上设有进气口；还包括压力室围压伺服加载机构，以为压力室提供试验所需的动力，该专利是以设备为基础，辅以容量法等温吸附实验系统，可以基本实现覆压等温吸附实验，等温吸附实验原理可参照《煤的高压等温吸附试验方法GB/T 19560-2008》。简言之，就是通过状态方程，通过气体压力的改变，求取测试实验系统的自由体积和死体积，然后同样采用气体压力变化的原理，求取样品吸附气量。但存在缺点为：1、覆压通过六面实现三轴加压，密封性差，较难实现30MPa以上的高压等温吸附；2、高压等温吸附压力精度不够，一般情况下，压力表量程越大，对应精度越低，对于单个压力传感器而言，高压等温吸附仪的低压部分数据相对误差较大；3、常规高压等温吸附仪由于泄压过快，因此难以实现等温吸附实验结束以后的解吸过程模拟。
发明内容
针对上述背景技术的阐述，本发明提供岩石覆压条件下等温吸附/解吸和驱替测试设备及方法，通过高精度的设备和合理的方法，实现对岩石含气量的精确测量。
为了达到上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种岩石覆压条件下等温吸附/解吸和驱替测试设备，包括岩样固定装置、气压装置，所述岩样固定装置包括黄金管夹持套、岩心室、恒温套、固定头、定位助推杆、补偿过渡器，岩心室两端分别顺序设置补偿过渡器和定位助推杆，固定头固定定位助推杆，定位助推杆连接补偿过渡器，所述固定头通过螺帽分别固定在岩心室两端，黄金管夹持套设置在岩心室外侧，恒温套设置在黄金管夹持套外侧，所述恒温套外层设置围压腔，围压腔设置顶部围压注入口和底部围压注入口，不锈钢钢管分别连接顶部围压注入口和底部围压注入口后连接围压注射泵，在不锈钢钢管上，通过三通接头A连接压力传感器A，气管B分别连接所述岩心室顶部和底部两端的开口，在气管B中部设置三通接头B，位于岩心室顶部和三通接头B之间的气管B上设置连着电磁阀H的高压气动阀H，同时通过三通接头J连接高压气动阀J，高压气动阀J连接驱替压力传感器和电磁阀J，通过三通接头K连接高压气动阀F，高压气动阀F连接电磁阀F，三通接头B与参考室下端开口连接，三通接头B与参考室之间的气管A上设置连接电磁阀D的高压气动阀D，在参考室上端开口通过气管C连接三通接头E，在气管C上至少设置三个三通接头，每个三通接头通过高压气动阀连接电磁阀，三通接头E通过气管D连接增压泵，在增压泵两端分别连接三通接头F和三通接头G，三通接头F和三通接头G之间通过气管E连接三通接头H，三通接头H连接压力传感器B，三通接头F和三通接头H之间的气管E上通过电磁阀G连接高压气动阀G，同时增压泵连接带有空气压缩泵的空气压缩罐，三通接头E与三通接头F之间的气管D上通过电磁阀A连接高压气动阀A，在气管D一端通过标定气体减压阀连接标定气体钢瓶，在气管D上的三通接头G后的气管D上通过三通接头L连接吸附气体减压阀，吸附气体减压阀连接吸附气体钢瓶，三通接头E一端通过气管E设置泄压排气口，在气管E上通过电磁阀E连接高压气动阀E和至少设置三个减压阀，分别是一级减压阀、二级减压阀、三级减压阀，所述三通接头E和三通接头A之间的管线和参考室、岩心室均设置在恒温油浴箱体内。
上述技术方案中，所述黄金管夹持套用丁腈橡胶外覆铝箔替代。
一种岩石覆压条件下等温吸附/解吸和驱替测试方法，包括如下步骤：
Q1、在岩心室装入处理好并已称重的岩心样品；
Q2、在恒温恒压环境下，施加目标围压后，用He气完成测试设备的测漏测试；
Q3、在测试设备处于恒温环境当中，泄压至与大气压同一水平后，保持Q2步骤中围压恒定，然后打开标定气体减压阀，对测试设备体积标定；
Q4、在测试设备处于恒温环境当中，对岩心样品进行等温吸附测试；
Q5、在测试设备处于恒温环境当中，对岩心样品进行解吸附测试；
Q6、在测试设备处于恒温环境当中，对岩心样品进行注气驱替测试。
本发明有益效果：通过岩心夹持器实现给岩心施加围压，通过多级压力传感器，实现对不同压力段的压力精确测定；通过多级减压阀实现对高压等温吸附解吸时泄压的精确控制，具有结构简单，测试数据精准的特点。
附图说明
为了更清楚地说明本发明专利实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明专利的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1本发明实施例的结构示意图。
图2是本发明新型实施例数据的曲线图。
1-标定气体钢瓶，2-吸附气体钢瓶，3-标定气体减压阀，4-吸附气体减压阀，5-三通接头L，6-空气压缩罐泄压口，7-空气压缩罐，8-空气压缩泵，9-压缩空气截止阀，10-增压泵，11-高压气动阀A，12-电磁阀A，13-三通接头E，14-三通接头C1，15-电磁阀B，16-高压气动阀B，17-一级压力传感器，18-三通接头C2，19-电磁阀K，20-高压气动阀K，21-二级压力传感器，22-三通接头C3，23-电磁阀C，24-高压气动阀C，25-三级压力传感器，26-参考室，27-加压助力臂，28-围压注射泵，29-压力传感器A，30-三通接头A，31-顶部围压注入口，32-底部围压注入口，33-底部注气通道，34-顶部注气通道，35-底部固定头，36-顶部固定头，37-底部固定螺帽，38-顶部固定螺帽，39-顶部定位助推杆，40-底部定位助推杆，41-顶部补偿过渡器，42-底部补偿过渡器，43-黄金管夹持套，44-岩心室，45-恒温套，46-电磁阀D，47-高压气动阀D，48-三通接头B，49-三通接头J，50-高压气动阀J，51-电磁阀J，52-驱替压力传感器，53-一级减压阀，54-二级减压阀，55-三级减压阀，56-高压气动阀E，57-电磁阀E，58-泄压排气口，59-三通接头K，60-高压气动阀F，61-电磁阀F，62-驱替出气口，63-三通接头G，64-三通接头F，65-三通接头H，66-压力传感器B，67-高压气动阀G，68-电磁阀G，69-高压气动阀H，70-电磁阀H、71-不锈钢钢管，72-气管B,73-气管C，74-气管D，75-气管E，76-气管F、77-气管A、78-围压腔。
具体实施方式
下面将结合本发明专利的附图，对本发明专利的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明专利一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明专利中的实施例，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，都属于本发明专利保护的范围。
根据图1所示，作为实施例所示的岩石覆压条件下等温吸附/解吸和驱替测试设备及方法，黄金管夹持套、岩心室、恒温套、固定头、定位助推杆、补偿过渡器，岩心室顶部设置顶部补偿过渡器和顶部定位助推杆，顶部定位助推杆连接顶部补偿过渡器，顶部固定头固定顶部定位助推杆，顶部固定螺帽将顶部固定头固定岩心室顶端，岩心室底部设置底部补偿过渡器和底部定位助推杆，底部定位助推杆连接底部补偿过渡器，底部固定头固定底部定位助推杆，底部固定螺帽将底部固定头固定岩心室底端，黄金管夹持套设置在岩心室外侧，恒温套设置在黄金管夹持套外侧，恒温套外层设置围压腔，围压腔设置顶部围压注入口和底部围压注入口，耐高压的不锈钢钢管分别连接顶部围压注入口和底部围压注入口后连接围压注射泵，围压注射泵设置加压助力臂，在不锈钢钢管上，通过三通接头A连接压力传感器A，气管B分别连接岩心室顶部和底部两端的开口，在气管B中部设置三通接头B，位于岩心室顶部和三通接头B之间的气管B上设置连着电磁阀H的高压气动阀H，同时通过三通接头J连接高压气动阀J，高压气动阀J连接驱替压力传感器和电磁阀J，通过三通接头K连接高压气动阀F，高压气动阀F连接电磁阀F，三通接头B与参考室下端开口连接，三通接头B与参考室之间的气管A上设置连接电磁阀D的高压气动阀D，在参考室上端开口通过气管C连接三通接头E，在气管C上至少设置三个连接压力传感器的三通接头，具体分别是连接一级压力传感器的三通接头C1，一级压力传感器和三通接头C1之间通过电磁阀B连接高压气动阀B、连接二级压力传感器的三通接头C2，二级压力传感器和三通接头C2之间通过电磁阀K连接高压气动阀K、连接三级压力传感器的三通接头C3，三级压力传感器和三通接头C3之间通过电磁阀C连接高压气动阀C，三通接头E通过气管D连接增压泵，在增压泵两端分别连接三通接头F和三通接头G，三通接头F和三通接头G之间通过气管E连接三通接头H，三通接头H连接压力传感器B，三通接头F和三通接头H之间的气管E上通过电磁阀G连接高压气动阀G，同时增压泵连接带有空气压缩泵的空气压缩罐，三个空气压缩泵串联连接至空气压缩罐底部，三通接头E与三通接头F之间的气管D上通过电磁阀A连接高压气动阀A，在气管D一端通过标定气体减压阀连接标定气体钢瓶，在气管D上的三通接头G后的气管D上通过三通接头L连接吸附气体减压阀，吸附气体减压阀连接吸附气体钢瓶，三通接头E一端通过气管E设置泄压排气口，在气管E上通过电磁阀E连接高压气动阀E，分别是一级减压阀、二级减压阀、三级减压阀，所述三通接头E和三通接头A之间的管线和参考室、岩心室均设置在恒温油浴箱体内，恒温油浴箱体通过电热方式进行加热到实验温度，并保持温度恒定。
根据图2所示，实施例中，覆压等温吸附解吸实验过程如下，设定围压压力50MPa，实验温度120℃，流体压力40Mpa，岩心室体积：58.28mL，参考室体积：97.73mL，样品重量：88.24g。
1、依次拆下顶部固定螺帽，顶部固定头，顶部定位助推杆，顶部补偿过渡器，在岩心室装入处理好的岩心样品，岩心样品直径与岩心夹持器配套，一般为25mm或32mm，之后通过顶部补偿过渡器和顶部定位助推杆对岩心进行定位固定。
打开与恒温套连接的恒温加热装置，设定实验温度为120℃后，待温度恒定1小时以上开始转动加压助力臂，通过围压注射泵泵水或油，向岩心施加围压至50MPa，恒压1小时以上，完成装样。
2、恒温恒压，依次打开标定气体(99.99％，He)减压阀，打开高压气动阀A，打开高压气动阀D，然后打开空气压缩泵待空气压缩罐内气压足够时打开压缩空气截止阀和增压泵，向测试系统内加压至45MPa，关闭增压泵和标定气体减压阀，进行系统测漏，加压过程中当压力达到9MPa时，关闭高压气动阀B，当压力达到27MPa时关闭高压气动阀K，目的是为保护对应的压力传感器，另外，高压气动阀C保持常开，高压气动阀G保持关闭，压力恒定4小时后依次打开一级减压阀，二级减压阀，三级减压阀，高压气动阀E，对系统泄压，完成测漏。
3、整个测试系统处于恒温环境当中，泄压至与大气压同一水平后，打开标定气体减压阀，设定系统温度与岩心温度为同一温度，保持高压气动阀G和高压气动阀A关闭状态，调节标定气体减压阀使压力传感器B压力值为2MPa左右，待压力恒定约1分钟，记录压力为P1，然后打开高压气动阀G,高压气动阀A，保持高压气动阀D关闭，待压力恒定约1分钟记录压力为P2，然后打开高压气动阀D，待压力恒定约1分钟记录压力为P3，再此需要注意的是,由于采用岩心样品进行测试，岩心内部的自用空间因为气体渗透可能较慢，因此压力P3的获取可能较慢。求取参考室体积Vt和自由空间体积Vf：
Vt＝Z2T/P2-Z1T/P1 ①
Vf＝Z3T/P3-Z2T/P2 ②
其中Vt为参考室体积，mL；Vf为自用空间体积，mL；Z1、Z2、Z3分别为为压力是P1、P2、P3时的气体压缩因子，T为系统温度，K。重复上述步骤3次，完成系统体积标定。
4、依照最大流体压力为40MPa的实验目的，设定实验压力点依次为2MPa，5MPa，10MPa，16MPa，22MPa，28MPa，34MPa，40MPa。关闭标定气体减压阀，打开泄压系列阀门至系统压力为常压，关闭高压气动阀G，打开高压气动阀A，关闭高压气动阀D，打开测试气体(99.99％CH4)吸附气体减压阀，打开增压泵，调节参考室内压力略高于2MPa后关闭增压泵和高压气动阀A，恒压30min，记录压力为P1 t,然后打开高压气动阀D，待压力恒定后记录压力为P1 f(判定压力恒定一般通过条件平衡法判定，具体是指压力数据在5分钟内的变化量小于6.9*10-4MPa),然后通过压力变化求取岩心甲烷吸附量：
nt＝P1 tVt/Z1 tRT ③
nf＝P1 f(Vf+Vt)/Z1 fRT ④
na1＝nt-nf ⑤
其中nt为参考室内气体摩尔数，mol；nf为吸附平衡后的系统内自由空间气体摩尔数，mol；na为吸附气摩尔数，mol；Z1 t为平衡前气体压缩因子，Z1 f为平衡后气体压缩因子，R为理想气体常数，8.314Ml·MPa·mol-1·K-1。完成第一个压力点测试后，关闭47-高压气动阀，打开11-高压气动阀和10-增压泵，调节参考室内压力至略高于5MPa重复第一个压力点的测试流程，进行下一个压力点的测试，第二个点的吸附量计算如下：
na2＝P2 tVt/Z2 tRT+P1 fVf/Z1 fRT-P2 f(Vf+Vt)/Z2 fRT+na1 ⑥
其中P2 t为第二个压力点平衡前的参考室压力，MPa，Z2 t为对应的气体压缩因子，P2 f为第二个压力点平衡后的系统压力，Z2 f为对应的气体压缩因子。
以此类推直至完成最后一个压力点，测试过程中当实验压力达到9MPa时关闭高压气动阀B，当压力达到27MPa时关闭高压气动阀K完成等温吸附测试，数据见表1，可以看到，本发明专利可以通过多级压力传感器，实现对不同压力段的压力精确测定。
表1吸附试验数据
5、完成最后一个压力点的测试以后开始进行解吸附实验，设定解吸压力依次为35MPa，30MPa，24MPa，17MPa，12MPa，7MPa。关闭高压气动阀D，打开高压气动阀E，依次打开一级减压阀，二级减压阀，三级减压阀，缓慢释放参考室内气体至略低于35MPa时关闭泄压阀及减压阀，然后待压力稳定后记录压力为Pd1 t。打开高压气动阀D开始解吸，待压力恒定后记录压力为Pd1 f，据此计算第一个解吸压力点的解吸量nd1：
nd1＝Pd1 f(Vt+Vf)/Zd1 fRT-Pd1 tVt/Zd1 tRT-P0Vf/Z0RT ⑦
其中P0为解吸前系统压力，MPa，Z0为对应的气体压缩因子；Zd1 t和Zd1 f分别是解吸平衡前和平衡后的气体压缩因子。依照上述步骤，依次完成后续解吸压力点的解吸实验，直至最后一个解吸压力，测试过程中当实验压力达到27MPa时，打开高压气动阀K，当压力达到9MPa时打开高压气动阀B，完成等温解吸实验，具体数据见表2，可以看到通过多级减压阀实现对高压等温吸附解吸时泄压的精确控制。
表2解析试验数据
6、驱替实验，本系统还可以对样品注气吸附然后经过自然解吸，对残余气体进行驱替测试(驱替气可以为CO2、N2等)，完成如前所述的1-5步实验后逐步对样品进行自然解吸至常压，并计算残余吸附气量；随后关闭吸附气减压阀，打开驱替气减压阀，高压气动阀A，高压气动阀D，关闭高压气动阀H，增压泵，调节驱替气体压力至目标驱替压力，使驱替气仅从底部注气口注入，打开高压气动阀J，连通驱替压力传感器，对驱替过程进行数据监测记录，按照实验设计要求，可通过打开高压气动阀F，从驱替气出口对驱替气进行取样或链接测试设备进行分析测试。
以上所述，仅为本发明专利的具体实施方式，但本发明专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明专利揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明专利的保护范围之内。因此，本发明专利的保护范围应所述以权利要求的保护范围为准。
Claims (3)
1.岩石覆压条件下等温吸附/解吸和驱替测试设备，其特征在于：包括岩样固定装置、气压装置，所述岩样固定装置包括黄金管夹持套、岩心室、恒温套、固定头、定位助推杆、补偿过渡器，岩心室两端分别顺序设置补偿过渡器和定位助推杆，固定头固定定位助推杆，定位助推杆连接补偿过渡器，所述固定头通过螺帽分别固定在岩心室两端，黄金管夹持套设置在岩心室外侧，恒温套设置在黄金管夹持套外侧，所述黄金管夹持套外层设置围压腔，围压腔设置顶部围压注入口和底部围压注入口，不锈钢钢管分别连接顶部围压注入口和底部围压注入口后连接围压注射泵，在不锈钢钢管上，通过三通接头A连接压力传感器A，气管B分别连接所述岩心室顶部和底部两端的开口，在气管B中部设置三通接头B，位于岩心室顶部和三通接头B之间的气管B上设置连着电磁阀H的高压气动阀H，同时通过三通接头J连接高压气动阀J，高压气动阀J连接驱替压力传感器和电磁阀J，通过三通接头K连接高压气动阀F，高压气动阀F连接电磁阀F，三通接头B与参考室下端开口连接，三通接头B与参考室之间的气管A上设置连接电磁阀D的高压气动阀D，在参考室上端开口通过气管C连接三通接头E，在气管C上至少设置三个三通接头，每个三通接头通过高压气动阀连接电磁阀，三通接头E通过气管D连接增压泵，在增压泵两端分别连接三通接头F和三通接头G，三通接头F和三通接头G之间通过气管E连接三通接头H，三通接头H连接压力传感器B，三通接头F和三通接头H之间的气管E上通过电磁阀G连接高压气动阀G，同时增压泵连接带有空气压缩泵的空气压缩罐，三通接头E与三通接头F之间的气管D上通过电磁阀A连接高压气动阀A，在气管D一端通过标定气体减压阀连接标定气体钢瓶，在气管D上的三通接头G后的气管D上通过三通接头L连接吸附气体减压阀，吸附气体减压阀连接吸附气体钢瓶，三通接头E一端通过气管E设置泄压排气口，在气管E上通过电磁阀E连接高压气动阀E和至少设置三个减压阀，分别是一级减压阀、二级减压阀、三级减压阀，所述三通接头E和三通接头A之间的管线和参考室、岩心室均设置在恒温油浴箱体内。
2.根据权利要求1所述岩石覆压条件下等温吸附/解吸和驱替测试设备，其特征在于：用丁腈橡胶外覆铝箔夹持套替代所述黄金管夹持套。
3.利用权利要求1和2所述岩石覆压条件下等温吸附/解吸和驱替测试设备的测试方法，包括如下步骤：
Q1、在岩心室装入处理好并已称重的岩心样品；
Q2、在恒温恒压环境下，施加目标围压后，用He气完成测试设备的测漏测试；
Q3、在测试设备处于恒温环境当中，泄压至与大气压同一水平后，保持Q2步骤中围压恒定，然后打开标定气体减压阀，对测试设备体积标定；
Q4、在测试设备处于恒温环境当中，对岩心样品进行等温吸附测试；
Q5、在测试设备处于恒温环境当中，对岩心样品进行解吸附测试；
Q6、在测试设备处于恒温环境当中，对岩心样品进行注气驱替测试。
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Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112012704A (zh) * | 2020-09-26 | 2020-12-01 | 陕西省煤田地质集团有限公司 | 一种基于co2驱替的多层油气资源共采方法 |
| CN112362493A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-02-12 | 中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司 | 一种薄板热压缩试验控制方法 |
| CN112461650A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-03-09 | 山东钢铁集团日照有限公司 | 一种闭环伺服控制的高压吹气防屈曲失稳装置 |
| CN113588489A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-02 | 西安石油大学 | 一种页岩气容量法等温吸附实验测试界限确定方法 |
Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120118041A1 (en) * | 2009-07-20 | 2012-05-17 | China University Of Mining & Technology (Beijing) | System and method for testing gas migration process in coal-rock mass |
| CN203053811U (zh) * | 2013-01-28 | 2013-07-10 | 中国石油大学(华东) | 一种煤页岩等温吸附/解吸实验装置 |
| CN104390883A (zh) * | 2014-11-10 | 2015-03-04 | 西南石油大学 | 一种新吸附解吸实验装置及方法 |
| CN105651648A (zh) * | 2016-03-21 | 2016-06-08 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种置换及吸附解析模拟测试系统及方法 |
| CN106970000A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-07-21 | 西南石油大学 | 煤/页岩超高压气体吸附和渗流实验评价页岩气吸附方法 |
| WO2017128479A1 (zh) * | 2016-01-25 | 2017-08-03 | 中国矿业大学 | 岩石全自动气体渗透率测试系统及测算方法 |
| CN109470616A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-03-15 | 重庆大学 | 岩石多功能渗流测试系统 |
| CN209911168U (zh) * | 2019-05-09 | 2020-01-07 | 陕西省煤田地质集团有限公司 | 岩石覆压条件下等温吸附/解吸和驱替测试设备 |
-
2019
- 2019-05-09 CN CN201910385339.0A patent/CN109991120B/zh active Active
Patent Citations (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US20120118041A1 (en) * | 2009-07-20 | 2012-05-17 | China University Of Mining & Technology (Beijing) | System and method for testing gas migration process in coal-rock mass |
| CN203053811U (zh) * | 2013-01-28 | 2013-07-10 | 中国石油大学(华东) | 一种煤页岩等温吸附/解吸实验装置 |
| CN104390883A (zh) * | 2014-11-10 | 2015-03-04 | 西南石油大学 | 一种新吸附解吸实验装置及方法 |
| WO2017128479A1 (zh) * | 2016-01-25 | 2017-08-03 | 中国矿业大学 | 岩石全自动气体渗透率测试系统及测算方法 |
| CN105651648A (zh) * | 2016-03-21 | 2016-06-08 | 中国华能集团清洁能源技术研究院有限公司 | 一种置换及吸附解析模拟测试系统及方法 |
| CN106970000A (zh) * | 2017-04-21 | 2017-07-21 | 西南石油大学 | 煤/页岩超高压气体吸附和渗流实验评价页岩气吸附方法 |
| CN109470616A (zh) * | 2018-10-31 | 2019-03-15 | 重庆大学 | 岩石多功能渗流测试系统 |
| CN209911168U (zh) * | 2019-05-09 | 2020-01-07 | 陕西省煤田地质集团有限公司 | 岩石覆压条件下等温吸附/解吸和驱替测试设备 |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN112012704A (zh) * | 2020-09-26 | 2020-12-01 | 陕西省煤田地质集团有限公司 | 一种基于co2驱替的多层油气资源共采方法 |
| CN112012704B (zh) * | 2020-09-26 | 2022-04-19 | 陕西省煤田地质集团有限公司 | 一种基于co2驱替的多层油气资源共采方法 |
| CN112362493A (zh) * | 2020-09-30 | 2021-02-12 | 中汽研（天津）汽车工程研究院有限公司 | 一种薄板热压缩试验控制方法 |
| CN112461650A (zh) * | 2020-10-28 | 2021-03-09 | 山东钢铁集团日照有限公司 | 一种闭环伺服控制的高压吹气防屈曲失稳装置 |
| CN113588489A (zh) * | 2021-08-16 | 2021-11-02 | 西安石油大学 | 一种页岩气容量法等温吸附实验测试界限确定方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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