CN112014170A - 页岩气取样装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了页岩气取样装置及方法，装置包括：采集管、采样管、抽吸泵以及取样钢瓶；所述的采样管套装于采集管内，所述的采样管、采集管的一端通过抽吸泵连接到取样钢瓶的进气口；页岩气取样装置还包括：端盖、电动伸缩杆；所述的端盖设置于采集管的另一端，所述的电动伸缩杆设置于采集管内壁并与所述端盖内壁相连接，通过电动伸缩杆推拉端盖以实现采集管的开闭。本发明解决了现有技术中的用于页岩气开采用的抽样取样测试装置，探头在伸入采集井中容易将探头堵住，对于探头的保护不够好，影响后续采集工作的问题，并解决现有技术中的取样装置其整体操作较为复杂的问题。
Description
技术领域
本发明涉及页岩气的采集技术，具体的讲是一种页岩气取样装置及方法。
背景技术
页岩气是指赋存于富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附和游离状态为主要存在方式的非常规天然气，其成分以甲烷为主，是一种清洁、高效的能源资源和化工原料，主要用于居民燃气、城市供热、发电、汽车燃料和化工生产等，用途广泛。页岩气生产过程中一般无需排水，生产周期长，一般为30年～50年，勘探开发成功率高，具有较高的工业经济价值。我国页岩气资源潜力大，初步估计我国页岩气可采资源量在36.1万亿立方米，与常规天然气相当，略少于浅煤层气地质资源量的约36.8万亿立方米。
对页岩气的取样过程中，由于工况复杂，现有技术中对采气装置的探头的保护不够好，影响页岩气的后续采集工作，且对页岩气采集的整体操作较为复杂。
发明内容
为简化页岩气的取样操作，本发明实施例提供了一种页岩气取样装置，包括：采集管、采样管、抽吸泵以及取样钢瓶；所述的采样管套装于采集管内，所述的采样管、采集管的一端通过抽吸泵连接到取样钢瓶的进气口；
所述的页岩气取样装置还包括：端盖、电动伸缩杆；所述的端盖设置于采集管的另一端，所述的电动伸缩杆设置于采集管内壁并与所述端盖内壁相连接，通过电动伸缩杆推拉端盖以实现采集管的开闭。
本发明实施例中，所述的装置还包括：三通阀，所述的抽吸泵通过三通阀连接到取样钢瓶的进气口。
本发明实施例中，所述的装置还包括：拉杆；所述的拉杆的一端设置于端盖内壁，所述的电动伸缩杆通过拉杆与所述端盖内壁相连接，电动伸缩杆通过拉杆推拉端盖以实现采集管的开闭。
本发明实施例中，所述的装置还包括：管套，所述的管套为一端具有开口的部件，所述管套的管套壁具有多个通孔，所述管套内部具有挡板；其中，
所述采样管的另一端通过开口套装于管套内，所述的管套与所述拉杆连接，所述的电动伸缩杆通过拉杆移动管套，以实现管套内的挡板对采样管的封堵或开启。
本发明实施例中，所述的管套还包括：密封垫，设置于挡板与采样管接触的一侧。
本发明实施例中，所述的装置还包括：套圈，所述的管套通过套圈固定于采样管。
本发明实施例中，所述的端盖包括：两个对称的弧形端盖部件，两弧形端盖部件相接触的部分设有密封垫。
本发明实施例中，所述的取样装置还包括：单向阀，设置于取样钢瓶的进气口。
本发明实施例中，所述的采集管的内壁设有多个挂环，以固定与所述电动伸缩杆电连接的导线。
本发明实施例中，所述的取样装置还包括：气压表，设置于所述取样钢瓶以测量钢瓶内的气压。
本发明实施例中，所述的三通阀与取样钢瓶连接的接口、未连接采集管的接口均设有开关。
同时，本发明还提供一种页岩气取样方法，利用前述的装置进行页岩气取样。
本发明通过采集管和防护端盖的设置，能够对采样管进行防护，能够防护外部的直接冲击，避免其出现堵塞的情况，通过球套上的通孔的设置，起到防止杂质进入的作用，通过将传输导线设置在采集管内部的方式，对其电路部分保证完整性；通过开启防护端盖同时开启球套的联动方式的设计，整体性较好；通过橡胶密封垫的设置，对球套的开合起到缓冲的作用，且在闭合时没能够保证密封效果。
为让本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
为了更清楚地说明本发明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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明结构示意图；
图2为本发明采集管的内腔结构示意图；
图3为本发明球套的内腔结构示意图。
附图标号：
1、采集管；2、防护端盖；3、抽吸泵；4、三通阀；
5、取样钢瓶；6、气压检测表；7、排气口；
8、支杆；9、电动伸缩杆；10、拉杆；11、球套；
12、套圈；13、密封挡板；14、采样管；
15、挂环；16、传输导线。
具体实施方式
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，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。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。
本发明提供了一种页岩气取样装置，包括：采集管、采样管、抽吸泵以及取样钢瓶；所采样管套装于采集管内，采样管、采集管的一端通过抽吸泵连接到取样钢瓶的进气口；页岩气取样装置还包括：端盖、电动伸缩杆；所述的端盖设置于采集管的另一端，电动伸缩杆设置于采集管内壁并与所述端盖内壁相连接，通过电动伸缩杆推拉端盖以实现采集管的开闭。
本发明通过采集管和防护端盖的设置，能够对采样管进行一级防护，能够防护外部的直接冲击。
本发明实施例中，页岩气取样装置还包括：三通阀，抽吸泵通过三通阀连接到取样钢瓶的进气口；拉杆；拉杆的一端设置于端盖内壁，所述的电动伸缩杆通过拉杆与所述端盖内壁相连接，电动伸缩杆通过拉杆推拉端盖以实现采集管的开闭。
本发明实施例中，页岩气取样装置装置还包括：管套，所述的管套为一端具有开口的部件，所述管套的管套壁具有多个通孔，所述管套内部具有挡板；其中，
所述采样管的另一端通过开口套装于管套内，所述的管套与所述拉杆连接，所述的电动伸缩杆通过拉杆移动管套，以实现管套内的挡板对采样管的封堵或开启。所述的管套还包括：密封垫，设置于挡板与采样管接触的一侧。管套通过套圈固定于采样管。
本发明实施例中公开的管套为球套，对本领域技术人员而言，可清楚获知，管套的形状并不限于此。本发明通过球套和套圈对采样管的头部进行保护，在进入到采样位置之前，避免其出现堵塞的情况；通过球套上的通孔的设置，起到防止杂质进入的作用。
本发明实施例中，采集管的内壁设有多个挂环，以固定与电动伸缩杆电连接的导线。将传输导线设置在采集管内部的方式，对其电路部分保证完整性。
下面结合具体的实施例对本发明的技术方案作进一步详细说明。
本实施例提供一种用于页岩气开采用的抽样取样测试装置，如图1所示，包括：采集管1，抽吸泵3，三通阀4以及取样钢瓶5；采集管1的左端有通过销轴连接有防护端盖2。
采集管1的管路上设置抽吸泵3，采集管1的右端与三通阀4的左侧接口连接，三通阀4的另外两侧的接口上均安装有手动开关，三通阀4的右侧接口通过法兰与取样钢瓶5的进口连接，取样钢瓶5上安装有气压检测表6，气压检测表6通过气管与取样钢瓶5的内腔连通，取样钢瓶5的右侧螺接有排气口7。
如图2所示，为本实施例中的采集管内腔的示意图。防护端盖2的内壁上刚性连接有支杆8，支杆8的底端通过销轴连接有拉杆10，支杆8的右侧壁上通过销轴与电动伸缩杆9的输出端通过销轴连接，电动伸缩杆9的右端通过销轴与采集管1的内腔左侧连接，拉杆10的右端通过销轴连接有球套11，球套11的右侧设置有套圈12，采集管1的内腔横向插接有采样管14，采集管1与采样管14之间通过定位支架连接，采样管14贯穿套圈12并延伸至球套11的内腔，球套11的内腔左侧壁设置有密封挡板13，采集管1的内腔上侧壁上均匀设置有挂环15，采集管1的内腔上侧通过挂环15连接有传输导线16，传输导线16分别与抽吸泵3、电动伸缩杆9电连接。
其中，防护端盖2包括上下两侧对称设置的两组半翻转端盖，两组半翻转端盖的左端均呈弧形状，减少阻力的作用，两组半翻转端盖的开口处设置有防护软垫，且防护软垫卡接在半翻转端盖的开口边缘处，使得防护端盖2在开合时密封较好，且具有一定的缓冲作用。
本发明实施例中，取样钢瓶5的进口处安装有单向阀门，避免取样回流，支杆8与防护端盖2之间通过螺钉连接、铆接或者焊接的方式连接。
本实施例中，电动伸缩杆9包括驱动电机和丝杆组件，丝杆组件通过联轴器与驱动电机的输出轴连接。
本实施例中球套11的外壁上均匀开设有通孔，如图3所示，密封挡板13的右侧壁上通过粘接剂粘接有密封垫，且密封垫为橡胶密封垫，通过橡胶密封垫的设置，对球套的开合起到缓冲的作用，且在闭合时没能够保证密封效果。采集管1与采样管14之间的定位支架包括套环和支撑杆，套环套接在采样管14的外壁上，支撑杆螺接在套环与采集管1之间。本实施例通过球套和套圈对采样管的头部进行保护，在进入到采样位置之前，避免其出现堵塞的情况；通过球套上的通孔的设置，起到防止杂质进入的作用；本发明实施例中，通过开启防护端盖同时开启球套的联动方式的设计，装置整体性较好，操作简单。
本发明还提供利用一种页岩气取样方法，利用前述的装置进行页岩气取样。本实施例公开的利用取样装置进行取样操作步骤具体如下：
安装：检测各个组成结构的使用情况，保证采集前各个结构均完好，将采集管1通过固定件支撑在页岩气管道的内腔，并将防护端盖2的位置延伸至页岩气管道的采集初始端，通过采样管14将页岩气取出并通过三通阀4的上侧接口排出，设定三通阀4和采集管1的总长度L和页岩气的流动速率V，当抽取时间t＝L/V时，将三通阀4的上侧接口的手动开关关闭，将三通阀4的右侧接口的手动开关开启，从而完成将采样管14内的空气排出并将页岩气导出到取样钢瓶5。取样钢瓶5内初始为抽真空状态，随着页岩气的进入，气压检测表6的气压值逐渐增加，根据气压检测表6的检测值进行控制采集页岩气的状态。当取样钢瓶5内采集完毕后，将取样钢瓶5从三通阀4上取下，并将该设备从页岩气管道内取出即可。取样钢瓶5的两端呈封闭状，需要取出取样钢瓶5内的页岩气时，将排气口7上的阀门打开即可，对取出的页岩气的状态、特征检测即可。
采集端防护：在采集管1下入到采集点之前，防护端盖2处于闭合状态，两组半翻转端盖的开口处设置有防护软垫，且防护软垫卡接在半翻转端盖的开口边缘处，对两组半翻转端盖的开口处起到封闭作用，且球套11内的密封挡板13处于贴附在采样管14的端部上。
开启采集端：传输导线16提供电动伸缩杆9的电能，电动伸缩杆9包括驱动电机和丝杆组件，驱动电机带动丝杆转动使得其上的螺纹套位置移动，通过螺纹套的移动带动支杆8移动，电动伸缩杆9将支杆8向外推，支杆8安装在上侧的半翻转端盖上，两侧的半翻转端盖之间通过齿轮盘联动，从而将两侧的半翻转端盖推开，支杆8的转动带动拉杆10向外拉，并将球套11和套圈12外拉，使得球套11带动内部的密封挡板13脱离采样管14，使得采样管14的端口处于开启状态，对抽吸泵3供电，抽吸泵3工作后使得采样管14的内部产生负压，从而对页岩气吸附。
本发明通过采集管和防护端盖的设置，能够对采样管进行防护，能够防护外部的直接冲击，避免其出现堵塞的情况，通过球套上的通孔的设置，起到防止杂质进入的作用，通过将传输导线设置在采集管内部的方式，对其电路部分保证完整性；通过开启防护端盖同时开启球套的联动方式的设计，整体性较好；通过橡胶密封垫的设置，对球套的开合起到缓冲的作用，且在闭合时没能够保证密封效果
本发明中应用了具体实施例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (12)
1.一种页岩气取样装置，其特征在于，所述的装置包括：采集管、采样管、抽吸泵以及取样钢瓶；所述的采样管套装于采集管内，所述的采样管、采集管的一端通过抽吸泵连接到取样钢瓶的进气口；
所述的页岩气取样装置还包括：端盖、电动伸缩杆；所述的端盖设置于采集管的另一端，所述的电动伸缩杆设置于采集管内壁并与所述端盖内壁相连接，通过电动伸缩杆推拉端盖以实现采集管的开闭。
2.如权利要求1所述的页岩气取样装置，其特征在于，所述的装置还包括：三通阀，所述的抽吸泵通过三通阀连接到取样钢瓶的进气口。
3.如权利要求1所述的页岩气取样装置，其特征在于，所述的装置还包括：拉杆；所述的拉杆的一端设置于端盖内壁，所述的电动伸缩杆通过拉杆与所述端盖内壁相连接，电动伸缩杆通过拉杆推拉端盖以实现采集管的开闭。
4.如权利要求3所述的页岩气取样装置，其特征在于，所述的装置还包括：管套，所述的管套为一端具有开口的部件，所述管套的管套壁具有多个通孔，所述管套内部具有挡板；其中，
所述采样管的另一端通过开口套装于管套内，所述的管套与所述拉杆连接，所述的电动伸缩杆通过拉杆移动管套，以实现管套内的挡板对采样管的封堵或开启。
5.如权利要求4所述的页岩气取样装置，其特征在于，所述的管套还包括：密封垫，设置于挡板与采样管接触的一侧。
6.如权利要求4所述的页岩气取样装置，其特征在于，所述的装置还包括：套圈，所述的管套通过套圈固定于采样管。
7.如权利要求1所述的页岩气取样装置，其特征在于，所述的端盖包括：两个对称的弧形端盖部件，两弧形端盖部件相接触的部分设有密封垫。
8.如权利要求1所述的页岩气取样装置，其特征在于，所述的取样装置还包括：单向阀，设置于取样钢瓶的进气口。
9.如权利要求1所述的页岩气取样装置，其特征在于，所述的采集管的内壁设有多个挂环，以固定与所述电动伸缩杆电连接的导线。
10.如权利要求1所述的页岩气取样装置，其特征在于，所述的取样装置还包括：气压表，设置于所述取样钢瓶以测量钢瓶内的气压。
11.如权利要求2所述的页岩气取样装置，其特征在于，所述的三通阀与取样钢瓶连接的接口、未连接采集管的接口均设有开关。
12.一种页岩气取样方法，其特征在于，所述的方法利用权利要求1-11中任一项所述的装置进行页岩气取样。
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