CN117665305B - 含气量自动解吸装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及勘探设备技术领域，具体涉及一种含气量自动解吸装置，包括解吸罐、排液计量组件、储液箱、排气组件、排液管、抽气组件和控制器，解吸罐包括罐体壳和密封盖，排液计量组件包括配液罐和称重仪，排气组件包括排气管和第一控制阀，抽气组件包括抽气管、第二控制阀和真空源。在解吸罐所形成的第一密闭空间内放置样品，在排液罐所形成的第二密闭空间内装满液体，样品解吸所释放的气体通过排气组件进入排液罐，排液罐内的液体在气压差的作用下通过排液管进入储液箱，通过排水体积能够计算出解吸所释放气体的体积，从而得到样品含气量。本装置检测实时性强、准确性高，损失气量误差也较小，并且能够实现连续化自动作业。

Description

含气量自动解吸装置

技术领域

本发明涉及勘探设备技术领域，尤其涉及一种含气量自动解吸装置。

背景技术

在煤层气、页岩气、致密砂岩气等非常规天然气的勘探过程中，含气量是极为重要且必须精确获取的煤储层参数之一。以煤层气为例，煤层气是指储存在煤层中以甲烷为主要成分、以吸附在煤基质颗粒表面为主、部分游离于煤孔隙中或溶解于煤层水中的烃类气体，煤层气含量是指吨煤中所含煤层气量折算到标准温度和压力条件下（101.325kPa，20℃）的体积总量，包括吸附气、游离气和溶解气等。

煤层气含量的测定主要有直接法和间接法两种：直接法即解吸法，是采取煤芯样品装入密封罐中，直接测量从煤样中实际解吸出的气体体积；间接法是通过测定煤的等温吸附量，结合煤层气储层条件，计算煤层气含量。根据行业标准，实际勘探中多采用直接法进行测定，包括损失气、解吸气和残余气三部分气量之和。

现有采用直接法测定煤层气含量时，解吸计量大多需要人工操作，自动化程度较低；解吸计量数据获取实时性差，准确性差；由于损失气量基于解吸计量结果计算，所以损失气量计算误差较大。

发明内容

为克服现有采用直接法测定煤层气含量时自动化程度低、数据获取实时性差以及损失气量计算误差较大的技术缺陷，本发明提供了一种含气量自动解吸装置。

本发明提供的含气量自动解吸装置，包括：

解吸罐，其包括罐体壳和密封盖，所述罐体壳的顶部敞口，所述密封盖设于所述罐体壳的顶部敞口处，所述密封盖与罐体壳之间形成第一密闭空间；

排液计量组件，其包括排液罐和称重仪，所述排液罐的内部形成第二密闭空间，所述称重仪设于所述排液罐的下方；

储液箱，其顶部连通于外界大气；

排气组件，其包括排气管和第一控制阀，所述排气管的上游端连通于所述第一密闭空间的顶部、下游端连通于所述第二密闭空间的顶部，所述第一控制阀串接在所述排气管的中部；

排液管，其上游端连通于所述第二密闭空间的底部、下游端连通于所述储液箱内；

抽气组件，其包括抽气管、第二控制阀和真空源，所述抽气管的上游端连通于所述第二密闭空间的顶部、下游端与所述真空源连通，所述第二控制阀串接在所述抽气管的中部；

控制器，其与所述称重仪和真空源连接，所述控制器适于在所述称重仪返回下限称重值时控制所述第一控制阀关闭且第二控制阀和真空源开启、还适于在所述称重仪返回上限称重值时控制所述第二控制阀和真空源关闭且第一控制阀开启。

可选的，所述密封盖为平口盖且通过连接件固定在所述罐体壳上。

可选的，所述密封盖的侧向凸设有第一连接耳，所述第一连接耳开设有缺口，所述罐体壳的外侧壁凸设有第二连接耳，所述连接件包括螺杆和锁紧螺母，所述螺杆的下端铰接在所述第二连接耳上且适于通过旋转使所述螺杆的上端卡于或脱离所述缺口，所述锁紧螺母适于拧装在所述螺杆的上端且压紧在所述第一连接耳上。

可选的，所述解吸罐还包括：

防护壳，其套于所述罐体壳外侧且与所述罐体壳之间设有第一减震结构。

可选的，所述解吸罐还包括：

电加热件，其套于所述罐体壳外侧；

电源组件，其包括电源件和变压器，所述变压器串接在所述电源与电加热件之间；

控制面板，其与所述电加热件、电源件和变压器皆电连接。

可选的，所述罐体壳的内侧底部设有气囊。

可选的，所述排液计量组件还包括：

壳体，其内侧底部设有第二减震结构，所述称重仪置于所述壳体内且支撑在所述第二减震结构上。

可选的，所述真空源包括沿气流方向依次设置的气体传输真空泵、集气罐和阀门。

可选的，所述储液箱的顶部通过折叠支架连接有折叠式太阳能板，所述储液箱的顶部内侧设有适于容纳所述折叠式太阳能板的容置槽。

可选的，所述解吸罐设有两个且集成为第一整体模块，所述排液计量组件设有两套且集成为第二整体模块。

本发明提供的技术方案与现有技术相比具有如下优点：

本发明提供的含气量自动解吸装置，包括解吸罐、排液计量组件、储液箱、排气组件、排液管、抽气组件和控制器，解吸罐包括罐体壳和密封盖，排液计量组件包括配液罐和称重仪，排气组件包括排气管和第一控制阀，抽气组件包括抽气管、第二控制阀和真空源。在解吸罐所形成的第一密闭空间内放置样品，在排液罐所形成的第二密闭空间内装满液体，样品解吸所释放的气体通过排气组件进入排液罐，排液罐内的液体在气压差的作用下通过排液管进入储液箱，通过排水体积能够计算出解吸所释放气体的体积，从而得到样品含气量。本装置能够实时监测样品解吸的整个过程，实时性强、准确性高，从而使得基于解吸计量结果计算的损失气量误差也较小；本装置通过控制器配合抽气组件能够完成自动补水，实现连续化作业，不需人为干预，自动化程度更高。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本发明的实施例，并与说明书一起用于解释本发明的原理。

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，对于本领域普通技术人员而言，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表示本发明实施例中含气量自动解吸装置的整体结构示意图；

图2表示本发明实施例中第一整体模块的结构示意图；

图3表示图2中A处的局部放大图；

图4表示图2中B处的局部放大图；

图5表示本发明实施例中密封盖的俯视结构示意图；

图6表示图5中C处的局部放大图；

图7表示本发明实施例中第二整体模块的结构示意图；

图8表示本发明实施例中折叠式太阳能板展开状态的俯视示意图。

图中：

1、解吸罐；11、罐体壳；111、第二连接耳；12、密封盖；121、第一连接耳；122、缺口；13、连接件；131、螺杆；132、锁紧螺母；14、防护壳；15、第一减震结构；16、电加热件；17、电源组件；171、电源件；172、变压器；18、控制面板；19、气囊；2、排液计量组件；21、排液罐；22、称重仪；23、壳体；24、第二减震结构；25、显示屏；3、储液箱；31、容置槽；4、排气组件；41、排气管；42、第一控制阀；5、排液管；6、抽气组件；61、抽气管；62、第二控制阀；63、真空源；631、气体传输真空泵；632、集气罐；633、阀门；7、折叠支架；8、折叠式太阳能板。

具体实施方式

为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面将对本发明的方案进行进一步描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在描述中，需要说明的是，术语 “第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语的具体含义。

在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但本发明还可以采用其他不同于在此描述的方式来实施；显然，说明书中的实施例只是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。

下面结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。

参照图1，本实施例提供一种含气量自动解吸装置，包括解吸罐1、排液计量组件2、储液箱3、排气组件4、排液管5、抽气组件6和控制器。

解吸罐1：

参照图2至图6，解吸罐1包括罐体壳11和密封盖12，罐体壳11的顶部敞口，密封盖12设于罐体壳11的顶部敞口处，密封盖12与罐体壳11之间形成第一密闭空间。

具体的，如图2所示，密封盖12为平口盖且通过连接件13固定在罐体壳11上。平口盖能够减小与罐体壳11的接触，区别于传统螺纹式密封盖12，没有煤粉等杂质聚集且隐藏难清理的空间。

更具体的，如图3至图6所示，密封盖12的侧向凸设有第一连接耳121，第一连接耳121开设有缺口122，罐体壳11的外侧壁凸设有第二连接耳111，连接件13包括螺杆131和锁紧螺母132，螺杆131的下端铰接在第二连接耳111上且适于通过旋转使螺杆131的上端卡于或脱离缺口122，锁紧螺母132适于拧装在螺杆131的上端且压紧在第一连接耳121上。使用时，螺杆131的下端绕第二连接耳111旋转使得螺杆131的上端卡入缺口122，然后在螺杆131的上端旋拧锁紧螺母132，使得锁紧螺母132压在第一连接耳121上完成密封盖12在罐体壳11上的密封固定。一方面，密封盖12的安装更为方便；另一方面，螺杆131连接在罐体壳11上，能够避免因独立设置导致的丢失。

更具体的，为了提高密封性，在密封盖12与罐体壳11之间设有密封垫，例如橡胶垫圈等。

进一步的，如图2所示，解吸罐1还包括防护壳14，防护壳14套于罐体壳11外侧且与罐体壳11之间设有第一减震结构15。第一减震结构15具有缓冲作用，能够提高解吸罐1的抗颠簸性，使得解吸罐1能够适应于道路蜿蜒曲折不平的山地区域以及减小运输过程中的震动影响。

具体的，第一减震结构15为减震填充物。

进一步的，如图2所示，解吸罐1还包括电加热件16、电源组件17和控制面板18；电加热件16套于罐体壳11外侧；电源组件17包括电源件171和变压器172，变压器172串接在电源与电加热件16之间；控制面板18与电加热件16、电源件171和变压器172皆电连接。变压器172能够调控电加热件16的功率，从而使得解吸罐1能够在室温至100℃之间的无极控制，进而实现自然解吸实验、高温快速解吸、气样采集等测试，实时获取气体解吸速度和解吸量参数，为煤层气资源评价及开发方案制定依据。

具体的，为便于监测解吸罐1内的温度和压力，密封盖12上设有温度表和压力表。

进一步的，如图2所示，罐体壳11的内侧底部设有气囊19。由于钻井现场取芯尺寸长短不一，通过气囊19的伸缩能够使样品最大程度的填充解吸罐1，减小空隙，从而提高解吸气中甲烷的浓度。

排液计量组件2：

参照图7，排液计量组件2包括排液罐21和称重仪22，排液罐21的内部形成第二密闭空间，称重仪22设于排液罐21的下方。

容易理解的，称重仪22通过所测重量差得出从排液罐21内排出液体的质量，从而根据液体密度得出从排液罐21内排出液体的体积，排液罐21所收集气体的体积与从排液罐21内排出液体的体积相等。

具体的，为更直观的显示称重仪22的度数，称重仪22集成有显示屏25，显示屏25直接将计算得出的排液罐21所收集气体的体积展示在显示屏25上。

具体的，如图7所示，排液计量组件2还包括壳体23，壳体23内侧底部设有第二减震结构24，称重仪22置于壳体23内且支撑在第二减震结构24上。第二减震结构24具有缓冲作用，能够提高称重仪22以及排液罐21的抗颠簸性，使得称重仪22以及排液罐21能够适应于道路蜿蜒曲折不平的山地区域以及减小运输过程中的震动影响。

具体的，第二减震结构24为减震填充物。

具体的，储液罐内所填装的液体为水，当然也可是不与解吸气体发生化学反应且解吸气体溶解度低的其他液体。

储液箱3：

参照图1和图8，储液箱3的顶部连通于外界大气。

容易理解的，储液箱3的顶部连通于外界大气，目的在于使储液箱3顶部空气压力为大气压，从而使得排液罐21内的气体压力也是在大气压下所测，进而保证结果的准确性。

具体的，储液箱3的顶部通过折叠支架7连接有折叠式太阳能板8，储液箱3的顶部内侧设有适于容纳折叠式太阳能板8的容置槽31。使用时，折叠支架7动作使折叠式太阳能板8伸于储液箱3上方，然后折叠式太阳能板8展开收集太阳能，太阳能转化为电能，以使本装置能够适应各种野外通电、通信不便的环境，利于本装置在煤层气资源勘查与开发领域市场推广使用。

排气组件4：

参照图1，排气组件4包括排气管41和第一控制阀42，排气管41的上游端连通于第一密闭空间的顶部、下游端连通于第二密闭空间的顶部，第一控制阀42串接在排气管41的中部。

具体的，第一控制阀42为电磁阀。

进一步的，为便于控制解吸罐1的气体流量，第一控制阀42的上游还设有球阀。

排液管5：

参照图1，排液管5的上游端连通于第二密闭空间的底部、下游端连通于储液箱3内。

抽气组件6：

参照图1，抽气组件6包括抽气管61、第二控制阀62和真空源63，抽气管61的上游端连通于第二密闭空间的顶部、下游端与真空源63连通，第二控制阀62串接在抽气管61的中部。

具体的，第二控制阀62为电磁阀。

具体的，真空源63包括沿气流方向依次设置的气体传输真空泵631、集气罐632和阀门633，能够将气体收集后备用。

控制器：

控制器与称重仪22和真空源63连接，控制器适于在称重仪22返回下限称重值时控制第一控制阀42关闭且第二控制阀62和真空源63开启、还适于在称重仪22返回上限称重值时控制第二控制阀62和真空源63关闭且第一控制阀42开启。

需要说明的是，控制器所实现的功能为本领域常见功能，其所依赖的程序也是本领域技术人员容易设计的，这里不再赘述。

另外，如图1所示，本实施例的解吸罐1设有两个且集成为第一整体模块，排液计量组件2设有两套且集成为第二整体模块。使用时，将第一整体模块、第二整体模块、储液箱3以及其他管路运输至现场后再进行组装，减少了设备安装和调试的时间，提高了测试效率；并且能够根据现场生产需求进行灵活组合，提高了煤层气含量的测试便捷性和灵活性。

本实施例的含气量自动解吸装置的工作原理如下：

首先，打开密封盖12，将样品放入解吸罐1内，根据样品尺寸调节气囊19体积，使得样品最大程度的填充解吸罐1，盖上密封盖12，并通过螺杆131和锁紧螺母132将密封盖12压紧在解吸罐1顶部；其次，打开球阀以及第一控制阀42，解吸罐1内样品释放的气体通过排气管41进入排液罐21内，排液罐21内液体在气体压力作用下通过排液管5进入储液箱3，同时称重仪22实时检测解吸气体的体积并显示在显示屏25上；当排液罐21内水位低于低设定值时，即达到称重仪22所测下限称重值时，控制器控制第一控制阀42关闭，第二控制阀62和气体传输真空泵631启动，抽取排液罐21内的气体至集气罐632内，排液罐21内形成负压，从而使得储液箱3内的液体通过排液管5回流至排液罐21内，待排液罐21内水位高于高设定值时，即达到称重仪22所测上限称重值时，控制器控制第二控制阀62和气体传输真空泵631依次关闭，第一控制阀42开启，重复进行解吸气体的收集，得出最后解吸气量；最后，根据解吸气体实时检测数据拟合计算损失气量，并计算残余气量，将解吸气量、损失气量和残余气量相加得出所测样品的煤层气含量。需要注意的是，集气罐632内气体的体积亦为解吸气体体积的一部分，可通过测量集气罐632内气体在标准大气压及温度下的体积得出，也可直接在称重仪22上累加至显示结果上，因为抽气组件6每开启一次所抽走的气体体积即为排液罐21内最低水位与最高水位之间所对应的体积。

需要说明的是，本实施例的含气量自动解吸装置，不仅能够应用于煤层气资源勘查生产与工程实践，推动煤层气产业装备与技术创新和发展，推动产业稳步，也可以用于页岩气及致密砂岩气的资源勘探与开发，进而推动非常规天然气领域的技术创新与装备智能化、数字化发展。

以上所述仅是本发明的具体实施方式，使本领域技术人员能够理解或实现本发明。尽管参照前述各实施例进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离各实施例技术方案的范围，其均应涵盖权利要求书的保护范围中。

Claims (1)

1.一种含气量自动解吸装置，其特征在于，包括：

解吸罐（1），其包括罐体壳（11）、密封盖（12）和防护壳（14），所述罐体壳（11）的顶部敞口，所述罐体壳（11）的内侧底部设有气囊（19），所述密封盖（12）设于所述罐体壳（11）的顶部敞口处，所述密封盖（12）与罐体壳（11）之间形成第一密闭空间，所述防护壳（14）套于所述罐体壳（11）外侧且与所述罐体壳（11）之间设有第一减震结构（15），所述解吸罐（1）还包括电加热件（16）、电源组件（17）和控制面板（18），所述电加热件（16）套于所述罐体壳（11）外侧，所述电源组件（17）包括电源件（171）和变压器（172），所述变压器（172）串接在所述电源与电加热件（16）之间，所述控制面板（18）与所述电加热件（16）、电源件（171）和变压器（172）皆电连接，所述解吸罐（1）设有两个且集成为第一整体模块，所述密封盖（12）为平口盖且通过连接件（13）固定在所述罐体壳（11）上，所述密封盖（12）的侧向凸设有第一连接耳（121），所述第一连接耳（121）开设有缺口（122），所述罐体壳（11）的外侧壁凸设有第二连接耳（111），所述连接件（13）包括螺杆（131）和锁紧螺母（132），所述螺杆（131）的下端铰接在所述第二连接耳（111）上且适于通过旋转使所述螺杆（131）的上端卡于或脱离所述缺口（122），所述锁紧螺母（132）适于拧装在所述螺杆（131）的上端且压紧在所述第一连接耳（121）上；

排液计量组件（2），其包括排液罐（21）、称重仪（22）和壳体（23），所述排液罐（21）的内部形成第二密闭空间，所述称重仪（22）设于所述排液罐（21）的下方，所述壳体（23）的内侧底部设有第二减震结构（24），所述称重仪（22）置于所述壳体（23）内且支撑在所述第二减震结构（24）上，所述排液计量组件（2）设有两套且集成为第二整体模块；

储液箱（3），其顶部连通于外界大气，所述储液箱（3）的顶部通过折叠支架（7）连接有折叠式太阳能板（8），所述储液箱（3）的顶部内侧设有适于容纳所述折叠式太阳能板（8）的容置槽（31）；

排气组件（4），其包括排气管（41）和第一控制阀（42），所述排气管（41）的上游端连通于所述第一密闭空间的顶部、下游端连通于所述第二密闭空间的顶部，所述第一控制阀（42）串接在所述排气管（41）的中部；

排液管（5），其上游端连通于所述第二密闭空间的底部、下游端连通于所述储液箱（3）内；

抽气组件（6），其包括抽气管（61）、第二控制阀（62）和真空源（63），所述抽气管（61）的上游端连通于所述第二密闭空间的顶部、下游端与所述真空源（63）连通，所述第二控制阀（62）串接在所述抽气管（61）的中部，所述真空源（63）包括沿气流方向依次设置的气体传输真空泵（631）、集气罐（632）和阀门（633）；

控制器，其与所述称重仪（22）和真空源（63）连接，所述控制器适于在所述称重仪（22）返回下限称重值时控制所述第一控制阀（42）关闭且第二控制阀（62）和真空源（63）开启、还适于在所述称重仪（22）返回上限称重值时控制所述第二控制阀（62）和真空源（63）关闭且第一控制阀（42）开启。