CN111077044A - 一种天然气扩散系数测量装置 - Google Patents

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张烈辉
赵玉龙
唐慧莹
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    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N13/00—Investigating surface or boundary effects, e.g. wetting power; Investigating diffusion effects; Analysing materials by determining surface, boundary, or diffusion effects
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Abstract

本发明公开了一种天然气扩散系数测量装置，属于气体参数测量装置，包括岩心室和分别设置在岩心室两侧的两个取样检测装置，还包括分别设置在岩心两侧的两个供压装置，所述供压装置包括中间容器和气源以及同步增加两个中间容器压力的同步增压组件。中间容器中的初始压力调至一致后，增压量也相同，保证岩心两侧的气压相同。本发明解决了现有技术中测量过程中压差过大的问题。

Description

一种天然气扩散系数测量装置
技术领域
本发明涉及气体参数测量装置领域，具体涉及一种天然气扩散系数测量装置。
背景技术
天然气在地下沿中的扩散速度大小，对于确定的扩散源来说，主要取决于天然气扩散系数的大小。天然气的累积扩散量是十分可观的，足以形成一个工业气藏，也可以破坏掉一个工业气藏。因此，研究天然气扩散系数，对于气藏工程具有重要意义。在气藏工程的渗流理论研究中，天然气的扩散系数也是重要的一个参数。而天然气扩散系数通常都是按照行业标准实验测量，通过在模拟环境下，测量岩心一端的气体到另一端的扩散量来计算。在实验的过程中，考虑传统的页岩气扩散系数测量装置中的为给岩心腔室两端放入的气体，并且要保证左右两端气体压力一致，在给气的过程中，就需要不断地调节两端的气体压力，全程全靠操作者的经验，很容易造成左右两端的压差过大，造成设备损坏。
发明内容
针对现有技术中所存在的不足，本发明的目的在于提供一种天然气扩散系数测量装置，解决了现有技术中测量操作过程中压差过大的问题。
为实现上述目的，本发明采用了如下的技术方案：
一种天然气扩散系数测量装置，包括岩心室和分别设置在岩心室两侧的两个取样检测装置，还包括分别设置在岩心两侧的两个供压装置，所述供压装置包括中间容器和气源以及同步增加两个中间容器压力的同步增压组件。
相比于现有技术，本发明具有如下有益效果：
通过设置供压装置，使岩心两侧的压力达到地层压力，以便模拟，同时适应多种压力需求；通过同步增压组件对两个中间容器增压，保证两个中间容器中压力增加同步，岩心室两端不会出现较大的压差，无需逐个分多次增加岩心压力，也不易因操作人员经验不足导致岩心两端较大压差损坏设备，增加了整体的效率以及安全性。
本发明的其它优点、目标和特征将部分通过下面的说明体现，部分还将通过对本发明的研究和实践而为本领域的技术人员所理解。
附图说明
图1为实施例各组成部分连接关系示意图；
图2为取样检测装置连接结构示意图；
图3为其中一种供压装置的结构示意图；
图4为地层测量装置的结构示意图；
图5为岩心部分结构的示意图。
其中，气体检测室1、取样检测阀2、取样阀3、取样检测压力表4、取样表5、气源压力表6、地层检测表7、增压泵阀8、地层增压泵9、泄压阀10、安全阀11、加热片12、制冷片13、加热片12隔层14。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与作用更加清楚及易于了解，下面结合附和具体实施方式对本发明作进一步阐述：
如图1所示，本发明提供了一种天然气扩散系数测量装置，包括岩心室和分别设置在岩心室两侧的两个取样检测装置，还包括分别设置在岩心两侧的两个供压装置，所述供压装置包括中间容器和气源以及同步增加两个中间容器压力的同步增压组件。本发明的通过同步增压组件在岩心两端同时加压，在中间容器压力一致的情况下，增压量也保持一致，防止岩心两端出现较大压差，增加了整体的效率以及安全性。如图3所示，同步增压组件包括动力装置和两个同步压缩缸，同步压缩缸位于中间容器和气源之间，所述同步压缩缸包括缸体和压缩缸体内气体的活塞和控制活塞压缩的活塞杆，两个活塞杆均通过动力装置控制沿平行于活塞轴向的位置运动。两个活塞杆可以是通过固定连接同一推动而达到同步运动，也可以是通过常用的连杆结构使其达到同步运动的效果。动力装置可以是我们常用的驱动活塞直线运动的结构，例如连杆机构、丝杆机构或者液压缸和气缸等，本领域技术人员可根据行业经验进行设置。也可以采用电路控制电机等同步推进实现，通过机械结构实现相对成本较低。所述同步压缩缸和气源之间设有压力控制器，压力控制器带有压力表，可以将压力较小的气源增压至与压力较大的气源保持一致或者两个气源气压增加至同一数值，以保证中间容器中同步加压前压力一致。
如图2所示，取样检测装置一般主要由取样检测阀2、气体检测室1和抽真空装置组成；本发明为了使取样次数稍多时，岩心端部压力不会大量减小，增加设置了取样阀3，并在取样阀3和取样测试阀之间设置了取样测试压力表。在以往的取样过程中，常常通过经验来判断取样气体的量是否足够。为了达到测量要求，一般是人为的多放气，这就经常导致放气过多。本发明取样前，先将气体检测室1抽真空；取样时，先将取样阀3打开，确定取样压力后，关闭取样阀3再关闭取样阀3，打开取样测试阀，取样测试阀和取样阀3之间的气体进入气体检测室1检测，取样测试压力表可以检测测量压力是否足够进而判断取样量是否足够。下一次取样前，抽真空后将取样测试阀关闭，这样保证每次取样的量大致确定的，不会因一次取样过多，压力减少到不可接受的范围，导致实验结果不准确而不能继续进行。中间容器连接在取样阀3和岩心室之间可以补充气压，取样阀3和取样检测阀2配合中间容器的稳压能力，保证取样后压力变化小，不会出现取样次数稍多便压力下降过多的情况。取样阀3前设有取样压力表，防止取样压力不足时仍在取样。气体检测室1连接至抽真空装置，在取样前将气体检测时内抽真空。
所述中间容器上连接有气源压力表6。所述中间容器上连接有气源压力表6和气源压力阀，中间容器两端均设有阀门。气源压力表6用来检测中间容器内的压力，防止在压力差较大时，同步增压，扩大了压差而导致岩心两端压力过大。由于外购的气源有可能初始压力不一致，或者其中一个内部剩余不多时导致压力不一致，这种情况可以设置压力控制装置先将压力较低的一个增加至与压力较高的一个一致后，同步加压。同时加压完毕后，也可以对其进行加压。压力控制装置可以采用增压泵配合压力阀实现。
所述岩心室两侧均设有入气压力表，两个入气压力表之间设有压差检测装置。压差检测装置可以是与报警器连接的压差表，实时监测目前实验中岩心腔室两端压力，压差过大时，提示操作者及时给气或者放气。
如图4所示，所述岩心室中间设有地层检测装置，所述地层检测装置包括地层压力表和地层增压泵9。保证岩心中间的压力与两端一致，才能得出准确的测量结果，设置地层压力表测量压力，并在压力不足时通过地层增压泵9给予补充。所述地层检测装置还包括增压泵阀8、泄压阀10和安全阀11。安全阀11可在压力超过阈值时时泄压，泄压阀10则在实验完毕后进行放气。
如图5所示，所述岩心室设有加热片12或/和制冷片13。传统天然气扩散系数测量装置，加热的功率不够，导致在给腔室加温时，达到预设的温度过久，实验开始地较为缓慢，在岩心腔室增加加热片12，可以大大增加加热的功率，使得腔室温度迅速达到预设温度，大大减少了实验的时间，提高实验的效率。在结束一组实验室，进行下一组实验时，通常要将等到岩心腔室温度达到室温时，才能进行岩心的取出等一系列操作后，才能进行下一组实验。本发明将一系列制冷片13放置在加热片隔层14后，在实验结束时，只需要通过关闭地层温度加热，打开制冷片13工作开关，就能较为迅速地将岩心腔室的温度降低，大大缩短岩心腔室冷却的时间，保证下一组实验能够迅速进行。
值得说明的是，本发明视图采用连接关系、位置视图的方式表述，并不限制具体实现结构的形状，附图中省略的部分阀门以及开关，本领域技术人员可根据经验设置。
以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种天然气扩散系数测量装置，包括岩心室和分别设置在岩心室两侧的两个取样检测装置，其特征在于，还包括分别设置在岩心两侧的两个供压装置，所述供压装置包括中间容器和气源以及同步增加两个中间容器压力的同步增压组件。
2.如权利要求1所述的一种天然气扩散系数测量装置，其特征在于，所述同步增压组件包括动力装置和两个同步压缩缸，同步压缩缸位于中间容器和气源之间，所述同步压缩缸包括缸体和压缩缸体内气体的活塞和控制活塞压缩的活塞杆，两个活塞杆均通过动力装置控制沿平行于活塞轴向的位置运动。
3.如权力要求2所述的一种天然气扩散系数测量装置，其特征在于，所述同步压缩缸和气源之间设有压力控制器。
4.如权利要求1所述的一种天然气扩散系数测量装置，其特征在于，所述取样检测装置包括在岩心室端部依次连接的取样阀、取样检测阀和气体测量室，所述气体测量室设有真空泵；所述取样阀和取样检测阀之间设有取样测试压力表。
5.如权利要求4所述的一种天然气扩散系数测量装置，其特征在于，所述中间容器连接在取样阀和岩心室之间。
6.如权利要求4所述的一种天然气扩散系数测量装置，其特征在于，所述中间容器上连接有气源压力表，中间容器两端均设有阀门。
7.如权利要求1-6任一项所述的一种天然气扩散系数测量装置，其特征在于，所述岩心室两侧均设有入气压力表，两个入气压力表之间设有压差检测装置。
8.如权利要求7所述的一种天然气扩散系数测量装置，其特征在于，所述岩心室中间设有地层检测装置，所述地层检测装置包括地层压力表和地层增压泵。
9.如权利要求8所述的一种天然气扩散系数测量装置，其特征在于，所述地层检测装置还包括泄压阀和安全阀。
10.如权利要求1-6或8-9任一项所述的一种天然气扩散系数测量装置，其特征在于，所述岩心室设有加热片或/和制冷片。
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