CN117169047B - 一种页岩气含气量测定仪 - Google Patents

Abstract

本申请涉及一种页岩气含气量测定仪，属于页岩勘探领域，包括：恒温箱以及转动连接于恒温箱内的转环，所述恒温箱内设有用于驱动转环转动的第一驱动机构，所述转环上环设有多个承载盘，所述承载盘上放置有解吸罐，所述解吸罐包括罐体以及设于罐体上的第一管体，所述第一管体上设有密封机构，所述恒温箱上滑动连接有与第一管体相适配的第二管体，所述恒温箱上设有用于驱动第二管体滑动使第二管体进入第一管体内的第二驱动机构，本申请在使用时，转环带动多个解吸罐转动，多个解吸罐间歇性的依次与第二管体相接，进而实现多组页岩含气量的测定，提升了测量效率与测量的准确性。

Description

一种页岩气含气量测定仪

技术领域

本申请涉及页岩勘探领域，尤其是涉及一种页岩气含气量测定仪。

背景技术

页岩气是指在富有机质泥页岩及其夹层中，以吸附态和游离态为主要方式存在并富集的天然气。页岩含气量是页岩气资源评价和有利区优选的关键参数，对确定页岩是否具有开采价值，资源储量预测具有重要的意义。含气量测定仪是检测页岩中天然气含量的重要仪器。

相关技术中，提出了一种便携式煤层气、页岩气含气量测定仪，包括解吸组件、测量组件和采样组件，解吸组件包括恒温箱和放置在恒温箱内的解吸罐，解吸罐上连接有解吸管，测量组件包括密封量筒和量杯，密封量筒顶部连接有进气管，密封量筒底部连接有水管，量杯顶部和底部分别设置有排水管和进水管，采样组件包括采样管，解吸管、采样管和进气管通过第一三通管连通，水管、进水管和排水管通过第二三通阀连通。

针对上述中的相关技术，存在以下缺陷：为了提升测量的精准性，一个区域内通常需要测量多组页岩样块的含气量，最后综合考量，第一组装有页岩样块的解吸罐测量结束后，需要人工将第二组装有页岩样块的解吸罐放入恒温箱内，如此往复，直至测量结束，不仅费时费力，而且反复开启恒温箱，导致温度无法保持恒定，影响测量的精准性。

发明内容

为了改善需要人工值守，频繁的开闭恒温箱的问题，本申请提供一种页岩气含气量测定仪。

本申请提供的一种页岩气含气量测定仪采用如下的技术方案：

一种页岩气含气量测定仪，包括：恒温箱以及转动连接于恒温箱内的转环，所述恒温箱内设有用于驱动转环转动的第一驱动机构，所述转环上环设有多个承载盘，所述承载盘上放置有解吸罐，所述解吸罐包括罐体以及设于罐体上的第一管体，所述第一管体上设有密封机构，所述恒温箱上滑动连接有与第一管体相适配的第二管体，所述恒温箱上设有用于驱动第二管体滑动使第二管体进入第一管体内的第二驱动机构。

通过采用上述技术方案，第一驱动机构驱动转环间歇性的转动，转环带动多个解吸罐间歇性的转动，第一个第一管体与第二管体相接后，待对解吸罐内的页岩样板完成测量后，第二个第一管体与第二管体对齐，如此往复，在第二驱动机构与密封机构的作用下，多个第一管体依次与第二管体相接，进而实现多组页岩含气量的测定，提升了测量效率与测量的准确性。

可选的：所述第一驱动机构包括设于恒温箱内的第一电机，所述第一电机的第一输出轴上设有花键轴，所述转环内同轴设有与花键轴相啮合的花键套。

通过采用上述技术方案，在第一电机的驱动作用下，在花键轴、花键套的传动作用下，从而实现解吸罐的间歇性转动，结构简单，成本低。

可选的：所述承载盘上滑动连接有两个定位板，所述罐体位于两个定位板之间，所述承载盘上设有用于驱动两个定位板滑动使两个定位板抵接于罐体上的第三驱动机构。

通过采用上述技术方案，第三驱动机构驱动两定位板滑动，使两定位板分别抵接于解吸罐的两侧，从而将解吸罐固定住，一方面，可以适配不同尺寸的解吸罐；另一方面，降低了解吸罐晃动的可能性，使第一管体与第二管体更易对齐。

可选的：所述第三驱动机构包括转动连接于承载盘上的双头丝杆和用于驱动双头丝杆转动的动力组件，所述双头丝杆沿转环的径向延伸，所述双头丝杆两端分别穿过两定位板且与两定位板螺纹连接。

通过采用上述技术方案，动力组件驱动双头丝杆转动，双头丝杆带动两定位板相靠近或相远离，结构简单，传动高效。

可选的：所述动力组件包括滑动连接于第一输出轴上的套筒，所述第一输出轴上设有用于调节套筒位置的调节件，所述花键轴同轴连接于套筒上，所述套筒上还同轴连接有主动锥齿轮，所述主动锥齿轮位于花键轴靠近第一电机的一侧，所述双头丝杆上设有与主动锥齿轮相啮合的从动锥齿轮。

通过采用上述技术方案，调节件对套筒的位置进行调整，进而实现对花键轴与主动锥齿轮位置的调节，当第一主动锥齿轮与从动齿轮啮合时，第一电机驱动解吸罐间歇性转动；当主动锥齿轮与从动锥齿轮啮合时，第一电机驱动两定位板相靠近或相远离，一个第一电机即实现了解吸罐位置的调整与两定位板位置的调整，节能环保，与可持续发展的理念相契合。

可选的：所述调节件包括分别设于套筒两端的第一电磁铁，所述第一输出轴上位于套筒的两侧均设有用于与第一电磁铁相吸的第二电磁铁。

通过采用上述技术方案，利用第一电磁铁与第二电磁铁之间的吸力，实现对套筒位置的调整，结构简单，节能环保，与可持续发展的理念相契合。

可选的：所述密封机构包括沿第一管体径向滑动连接于第一管体上的多个密封块，多个所述密封块相远离的一端均设有弹簧，所述弹簧一端连接于密封块上，所述弹簧另一端连接于第一管体上，所述弹簧处于压缩状态，所述弹簧使多个密封块产生朝相靠近方向滑动的趋势，多个所述密封块相靠近的一端抵接在一起，所述密封块顶部设有导向斜面，所述导向斜面用于在第二管体端部的推动下，使多个所述密封块朝相远离的方向滑动。

通过采用上述技术方案，在弹簧回复力的作用下，多个密封块抵接在一起，从而实现解吸罐的密封；当第二管体滑入第一管体内时，第二管体抵接于导向斜面上并沿导向斜面滑动，多个密封块自动分离，第一管体打开；借助弹簧的回复力，实现解吸罐的关闭，借助第二管体的滑动作为动力，实现解吸罐的开启，节能环保，与可持续发展的理念相契合。

可选的：所述第一管体的内侧设有环形槽，所述环形槽内设有环形气囊，所述环形气囊位于所述密封块远离罐体的一侧，所述环形气囊用于在所述第二管体位于所述第一管体内时，套在所述第二管体外，与第二管体过盈配合。

通过采用上述技术方案，多个密封块朝相远离的方向滑动时，密封块抵压于环形气囊上，环形气囊受挤压而膨胀，环形气囊抵接第二管体的外壁上，提升了解吸罐的气密性，提升了测量的准确性。

可选的：所述环形槽内环设有多个弹性绳，所述弹性绳一端连接于环形槽的内壁上，所述弹性绳另一端连接于环形气囊的内侧，所述弹性绳处于拉伸状态，所述弹性绳使环形气囊内侧产生向远离第一管体轴线方向滑动的趋势。

通过采用上述技术方案，第二管体滑入第一管体后，第二管体与密封块接触前，在弹性绳的作用下，降低了环形气囊从环形槽内伸出的可能性，降低了环形气囊阻碍第二管体滑动的可能性，使第二管体滑动的更加顺畅。

可选的：所述第二驱动机构包括设于恒温箱上的第二电机，所述第二电机的第二输出轴上设有第二主动齿轮，所述第二管体上设有与第二主动齿轮相啮合的从动齿条。

通过采用上述技术方案，在第二电机的驱动作用下，在第二主动齿轮与从动齿条的传动作用下，实现第二管体的滑动，结构简单，成本低。

综上所述，本申请具有以下有益效果：

1、在第一电机的作用下，多个解吸罐间歇性的依次与第二管体相接，进而实现多组页岩含气量的测定，提升了测量效率与测量的准确性。

2、在第二电机的作用下，第一管体与第二管体自动相接，提升了测量效率与测量的准确性。

3、一个第一电机就实现了解吸罐与定位板位置的调整，节能环保，与可持续发展的理念相契合。

附图说明

图1是本申请实施例的整体结构示意图；

图2是本申请实施例的恒温箱第一视角整体结构剖视图；

图3是本申请实施例的恒温箱第二视角整体结构剖视图；

图4是本申请实施例的解吸罐整体结构剖视图。

附图标记说明：

1、恒温箱；11、转环；12、承载盘；13、第二管体；14、第一电机；15、第一输出轴；16、花键轴；17、花键套；2、罐体；21、第一管体；22、密封块；23、弹簧；24、导向斜面；25、环形槽；26、环形气囊；27、弹性绳；3.定位板；31、双头丝杆；32、套筒；33、主动锥齿轮；34、从动锥齿轮；35、第一电磁铁；36、第二电磁铁；4、第二电机；41、第二输出轴；42、第二主动齿轮；43、从动齿条；51、量筒；52、量杯；53、第三管体；54、橡胶垫；55、阀门；56、环形轨道。

具体实施方式

以下结合附图对本申请作进一步详细说明。

本实施例：一种页岩气含气量测定仪，参照图1，包括：恒温箱1以及放置于恒温箱1一侧的量筒51与量杯52，恒温箱1内放置有解吸罐，解吸罐内装有页岩样本。恒温箱1顶部连接有第二管体13，第二管体13远离恒温箱1的一端连接于量筒51的顶部，量筒51内装有水，水的液面与量筒51顶部之间留有预定间隙，量筒51底部连接有第三管体53，第三管体53远离量筒51的一端延伸至量杯52内，第二管体13与第三管体53上均安装有阀门55。

试验时，将解吸罐放置于恒温箱1内，使解吸罐与第二管体13相连通，页岩样本自然解析，页岩样本内的天然气穿过第二管体13进入量筒51内，在天然气的压力下，量筒51内的水穿过第三管体53进入量杯52内，试验结束后，根据量筒51内液面的变化或量杯52内液面的变化来判断页岩的含气量。

第一组页岩样块测量结束后，需要人工将第二组页岩样块放入恒温箱1内，如此往复，直至测量结束，不仅费时费力，而且反复开启恒温箱1，导致温度无法保持恒定，影响测量的精准性。

参照图2和图3，因此，本实施例中，恒温箱1内靠近底部处转动连接有转环11，恒温箱1内设有用于驱动转环11转动的第一驱动机构，转环11上均匀的环设有三个承载盘12，承载盘12固定连接于转环11上，恒温箱内固定连接有环形轨道56，承载盘12外侧滑动卡接在环形轨道56内，承载盘12的数量可以根据实际情况进行调整，每个承载盘12可以放置一个解吸罐。

承载盘12上滑动连接有两个对称的定位板3，定位板3呈弧形，罐体2位于两定位板之间，两定位板3相靠近的一侧粘接有橡胶垫54，承载盘12上设有用于驱动两定位板3滑动使两定位板3分别抵接于罐体2两侧的第三驱动机构。

试验时，将三个解吸罐分别放置于三个承载盘12上，在第三驱动机构的作用下，两定位板3朝相靠近的方向滑动，直至抵接于解吸罐的外壁上，解吸罐被固定住。

解吸罐包括罐体2以及固定连接于罐体2顶部的第一管体21，第一管体21上设有密封机构，第二管体13位于恒温箱1上方的部分滑动连接于恒温箱1顶部，第二管体13位于恒温箱1上方的部分为硬质材料，第二管体13其余部分为软质材料，第二管体13的外径与第一管体21的内径相适配，恒温箱1上设有用于驱动第二管体13滑动使第二管体13进入第一管体21内的第二驱动机构。

其中，第二驱动机构包括安装于恒温箱1顶部的第二电机4，第二电机4的第二输出轴41上固定连接有第二主动齿轮42，第二管体13上固定连接有与第二主动齿轮42相啮合的从动齿条43。

将三个解吸罐固定稳固后，使其中一第一管体21与第二管体13对齐，在第二电机4的驱动作用下，在第二主动齿轮42与从动齿条43的传动作用下，第二管体13滑入第一管体21内，在密封机构的作用下，实现解吸罐的密封。

当第一个解吸罐内的页岩解吸结束后，在第二驱动机构的作用下，第二管体13从第一管体21内滑出，在第一驱动机构的作用下，转环11带动解吸罐转动，直至下一第一管体21与第二管体13对齐，在第二驱动机构的作用下，第二管体13滑入第一管体21内，如此往复，直至将三个解吸罐全部测量完毕。

其中，第三驱动机构包括转动连接于承载盘12底部的双头丝杆31与用于驱动双头丝杆31转动的动力组件，双头丝杆31沿转环11的径向延伸，两定位板3穿过承载盘12延伸至承载盘12的下方，双头丝杆31两端分别穿过两定位板3且与两定位板3螺纹连接。

动力组件包括安装于恒温箱1底部的第一电机14，第一电机14的第一输出轴15上滑动连接的套筒32，套筒32沿第一输出轴15的轴向滑动，第一输出轴15上设有用于调节套筒32位置的调节件，套筒32底部固定连接有主动锥齿轮33，双头丝杆31上固定连接有与主动锥齿轮33相啮合的从动锥齿轮34。

第一驱动机构包括同轴固定连接于套筒32顶部的花键轴16，转环11内侧固定连接有与花键轴16相啮合的花键套17，其中，花键轴16与花键套17啮合。调节件包括分别固定连接于套筒32顶端与底端的第一电磁铁35，第一输出轴15上位于套筒32的上方与下方均固定连接有用于与第一电磁铁35相吸的第二电磁铁36，其中，第一电磁铁35与第二电磁铁36均自带电源。

对套筒32顶端的第一电磁铁35与第一输出轴15顶端的第二电磁铁36通电时，套筒32向上滑动，花键轴16与花键套17相啮合。在第一电机14的驱动作用下，在花键轴16与花键套17的传动作用下，转环11转动。

对套筒32底端的第一电磁铁35与第一输出轴15底端的第二电磁铁36通电时，套筒32向下滑动，主动锥齿轮33与从动锥齿轮34相啮合。在第一电机14的驱动作用下，在主动锥齿轮33与从动锥齿轮34的传动作用下，双头丝杆31转动，两定位板3反向滑动，实现对解吸罐的固定。

参照图4，其中，密封机构包括沿第一管体21径向滑动连接于第一管体21内的两对称的密封块22，第一管体21内开设有供密封块22滑动的滑槽。两密封块22相远离的一端均固定连接有弹簧23，弹簧23远离密封块22的一端固定连接于滑槽的内壁上。弹簧23处于压缩状态，第二管体13滑入第一管体21前，在弹簧23回复力的作用下，两密封块22相靠近的一端抵接在一起，实现对解吸罐的密封。

密封块22顶部设有导向斜面24，导向斜面24由密封块22的外侧朝密封块22的内侧逐渐降低，第二管体13滑入第一管体21内后，第二管体13底部抵接于导向斜面24上并沿导向斜面24滑动，在第二管体13的推动下，两密封块22分离，第一管体21打开。

第一管体21的内侧开设有环形槽25，环形槽25位于滑槽的上方，环形槽25内放置有环形气囊26，环形气囊26外侧固定连接于环形槽25的内壁上，环形气囊26内充有部分气体，环形气囊26处于半饱和状态。

环形槽25内环设有三个弹性绳27，弹性绳27一端固定连接于环形槽25的内壁上，弹性绳27另一端固定连接于环形气囊26上靠近第一管体21轴线的一侧，第二管体13滑入第一管体21前，弹性绳27处于拉伸状态，弹性绳27使环形气囊26内侧产生朝靠近第一管体21方向滑动的趋势，环形气囊26收缩于环形槽25内。

第二管体13滑入第一管体21后，两密封块22朝相远离的方向滑动时，两密封块22抵接于环形气囊26的下部，在密封块22的抵压作用下，环形气囊26膨胀，环形气囊26的上部抵接于第一管体21的外壁上，从而实现解吸罐的密封。

本申请实施例一种页岩气含气量测定仪的实施原理为：试验时，将三个解吸罐分别放置于三个承载盘12上，对套筒32底部的第一电磁铁35与第一输出轴15底部的第二电磁铁36通电，套筒32向下滑动，主动锥齿轮33与三个从动锥齿轮34啮合，在第一电机14的驱动作用下，在主动锥齿轮33与从动锥齿轮34的传动作用下，双头丝杆31转动，两定位板3反向滑动直至抵接于解吸罐的外壁上，解吸罐被固定住。

在第二电机4的驱动作用下，在第二主动齿轮42与从动齿条43的传动作用下，第二管体13滑入第一管体21内，第二管体13抵接于导向斜面24上并沿导向斜面24滑动，两密封块22相分离，在密封块22的抵压作用下，环形气囊26膨胀并抵接于第二管体13的外壁上，实现解吸罐的密封。

当第一个解吸罐内的页岩解吸完毕后，对套筒32顶部的第一电磁铁35与第一输出轴15顶部的第二电磁铁36通电，套筒32向上滑动，花键轴16与花键套17啮合，在第一电机14的驱动作用下，在花键轴16与花键套17的传动作用下，转环11带动解吸罐转动，第二管体13与下一第一管体21对齐，如此往复，直至将三个解吸罐内的页岩全部测量完毕。

以上均为本申请的较佳实施例，并非依此限制本申请的保护范围，故：凡依本申请的结构、形状、原理所做的等效变化，均应涵盖于本申请的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种页岩气含气量测定仪，其特征在于，包括：恒温箱（1）以及转动连接于恒温箱（1）内的转环（11），所述恒温箱（1）内设有用于驱动转环（11）转动的第一驱动机构，所述转环（11）上环设有多个承载盘（12），所述承载盘（12）上放置有解吸罐，所述解吸罐包括罐体（2）以及设于罐体（2）上的第一管体（21），所述第一管体（21）上设有密封机构，所述恒温箱（1）上滑动连接有与第一管体（21）相适配的第二管体（13），所述恒温箱（1）上设有用于驱动第二管体（13）滑动使第二管体（13）进入第一管体（21）内的第二驱动机构；

所述第一驱动机构包括设于恒温箱（1）内的第一电机（14），所述第一电机（14）的第一输出轴（15）上设有花键轴（16），所述转环（11）内同轴设有与花键轴（16）相啮合的花键套（17），所述花键套（17）固定连接于转环（11）内；

所述承载盘（12）上滑动连接有两个定位板（3），所述罐体（2）位于两个定位板（3）之间，所述承载盘（12）上设有用于驱动两个定位板（3）滑动使两个定位板（3）抵接于罐体（2）上的第三驱动机构；

所述第三驱动机构包括转动连接于承载盘（12）底部的双头丝杆（31）和用于驱动双头丝杆（31）转动的动力组件，所述双头丝杆（31）沿转环（11）的径向延伸，所述双头丝杆（31）两端分别穿过两定位板（3）且与两定位板（3）螺纹连接；

所述动力组件包括滑动连接于第一输出轴（15）上的套筒（32），所述第一输出轴（15）上设有用于调节套筒（32）位置的调节件，所述花键轴（16）同轴连接于套筒（32）上，所述套筒（32）上还同轴连接有主动锥齿轮（33），所述主动锥齿轮（33）位于花键轴（16）靠近第一电机（14）的一侧，所述双头丝杆（31）上设有与主动锥齿轮（33）相啮合的从动锥齿轮（34）；

所述调节件包括分别设于套筒（32）两端的第一电磁铁（35），所述第一输出轴（15）上位于套筒（32）的两侧均设有用于与第一电磁铁（35）相吸的第二电磁铁（36），对所述套筒（32）顶端的第一电磁铁（35）与第一输出轴（15）顶端的第二电磁铁（36）通电时，所述花键轴（16）与花键套（17）相啮合，对所述套筒（32）底端的第一电磁铁（35）与第一输出轴（15）底端的第二电磁铁（36）通电时，所述主动锥齿轮（33）与从动锥齿轮（34）相啮合。

2.根据权利要求1所述的一种页岩气含气量测定仪，其特征在于：所述密封机构包括沿第一管体（21）径向滑动连接于第一管体（21）内的多个密封块（22），多个所述密封块（22）相远离的一端均设有弹簧（23），所述弹簧（23）一端连接于密封块（22）上，所述弹簧（23）另一端连接于第一管体（21）上，所述弹簧（23）处于压缩状态，所述弹簧（23）使多个密封块（22）产生朝相靠近方向滑动的趋势，多个所述密封块（22）相靠近的一端抵接在一起，所述密封块（22）顶部设有导向斜面（24），所述导向斜面（24）用于在第二管体（13）端部的推动下，使多个所述密封块（22）朝相远离的方向滑动并分离，所述第一管体（21）打开。

3.根据权利要求2所述的一种页岩气含气量测定仪，其特征在于：所述第一管体（21）的内侧设有环形槽（25），所述环形槽（25）内设有环形气囊（26），所述环形气囊（26）位于所述密封块（22）远离罐体（2）的一侧，所述环形气囊（26）外侧固定连接于环形槽（25）的内壁上，所述环形气囊（26）内充有气体，所述环形气囊（26）处于半饱和状态，当所述第二管体（13）滑入第一管体（21）时，多个所述密封块（22）朝相远离的方向滑动，多个所述密封块（22）抵接于环形气囊（26）的下部，在所述密封块（22）的抵压作用下，所述环形气囊（26）膨胀，所述环形气囊（26）的上部抵接于第一管体（21）的外壁上，所述环形气囊（26）与第二管体（13）过盈配合。

4.根据权利要求3所述的一种页岩气含气量测定仪，其特征在于：所述环形槽（25）内环设有多个弹性绳（27），所述弹性绳（27）一端连接于环形槽（25）的内壁上，所述弹性绳（27）另一端连接于环形气囊（26）上靠近第一管体（21）轴线的一侧，所述弹性绳（27）处于拉伸状态，所述弹性绳（27）使环形气囊（26）内侧产生向远离第一管体（21）轴线方向滑动的趋势。

5.根据权利要求1所述的一种页岩气含气量测定仪，其特征在于：所述第二驱动机构包括设于恒温箱（1）上的第二电机（4），所述第二电机（4）的第二输出轴（41）上设有第二主动齿轮（42），所述第二管体（13）上设有与第二主动齿轮（42）相啮合的从动齿条（43）。