CN204228566U - 页岩气含量测量仪 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种页岩气含量测量仪，属于页岩气勘探技术领域，包括页岩解吸试验箱、气体体积测量器以及抽气机，所述气体体积测量器包括底座，所述底座上设置有储液筒和测量筒，所述储液筒和测量筒中均设置有测量溶液，所述抽气机和所述储液筒顶部之间也连接有气体输送管。本页岩气含量测量仪相对于现有测量设备而言增设了抽气机，可以有效降低测量环境的气压，从而大大降低页岩气在测量溶液中的溶解度，以便准确地测量页岩样品解吸出的页岩气体积，判断相应页岩层的页岩气含量。

Description

页岩气含量测量仪

技术领域

本实用新型涉及页岩气勘探技术领域，具体而言，涉及页岩气含量测量仪。

背景技术

页岩气是存在于页岩中的一种呈吸附、游离或者溶解状态的天然气，主要以吸附和游离状态为主，其吸附气含量为20％-85％，吸附器和游离气含量的大小直接影响到液压气储层的品质和页岩的开发方案。气含量是页岩储层评价、储量计算、开发方案设计的关键参数。页岩样品含气量测试技术已经广泛应用于页岩气这种非常规油气藏的开发过程中，同时也广泛应用于煤矿与煤层气的开采、环境保护等领域。

目前，市场上已经有了一些用于测量页岩层中页岩气含量的专用设备。这些设备的测量原理和方法一般都是将页岩气通入装满液体的量筒中，再读取量筒中液体高度的变化来测量页岩气的含量。但是，由于空气压力的存在，有一部分页岩气会溶解于水中，因此通过现有的测量设备无法准确地测量页岩气含量。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种页岩气含量测量仪，以改善上述问题。

本实用新型是这样实现的：

本页岩气含量测量仪包括页岩解吸试验箱、气体体积测量器以及抽气机，所述页岩解吸试验箱内设置有样品密封罐、用于对所述样品密封罐加热的保温液体以及用于维持所述保温液体温度的第一加热装置，所述样品密封罐上可拆卸连接有密封盖，所述密封盖上设置有气体开关接头，所述气体体积测量器包括底座，所述底座上设置有储液筒和测量筒，所述储液筒的顶部高于所述测量筒的顶部，所述储液筒和所述测量筒采用透明材料一体成型且两者底部相互连通，所述储液筒顶部设置有进液阀，底部设置有排液阀，所述测量筒侧壁上设置有排气阀、进气阀以及高度刻度线，所述排气阀位于侧壁顶部，所述进气阀位于侧壁底部，所述储液筒和测量筒中均设置有测量溶液，所述气体开关接头和所述进气阀之间连接有气体输送管，所述储液筒顶部设置有通气口，所述抽气机和所述通气口之间也连接有气体输送管。

本页岩气含量测量仪的工作原理和操作过程是这样的：

第一步，关闭气体体积测量器的排液阀、进气阀以及排气阀，通过进液阀向储液筒内注入测量溶液，直到储液筒内的测量溶液的高度超过测量筒顶部后关闭进液阀。

第二部，打开抽气机，抽出储液筒内测量溶液页面上方的空气，以降低测量筒的气压，减小页岩气在测量溶液中的溶解度，使后续的操作能够尽可能准确地测量出从页岩样品中解吸出的页岩气的实际体积。

第三步，打开页岩解吸试验箱，向其内部注入保温液体，并打开第一加热装置。然后打开密封盖，将页岩样品迅速放入样品密封罐中，关好密封盖，之后关闭页岩解吸试验箱。

第四步，打开样品密封罐上的气体开关接头和测量筒侧壁底部的进气阀，使页岩样品解吸出来的页岩气从样品密封罐中逐渐进入测量筒并逐渐聚集到测量筒的顶部，直到进气阀处的测量溶液不再出现气泡。然后读取高度刻度线上的刻度值并记录。

第五步，如果测量筒的体积不够测量解吸出的页岩气体积，就等测量筒内的测量溶液液面刚好位于高度刻度线的最大值时，关闭气体开关接头和进气阀，记录此时的气体体积。然后打开排气阀，排出测量筒内的页岩气后关闭排气阀。之后重新打开气体开关接头盒进气阀，重复第四步的操作。

第六步，重复第五步的操作，直到完成对解吸出的页岩气的测量，然后通过记录下的读数计算页岩气的气体体积总和。

进一步地，所述气体体积测量器上设置有用于加热测量溶液的第二加热装置，所述第二加热装置包括相互连接的电源和金属加热棒，所述电源位于所述储液筒外部，所述金属加热棒位于所述储液筒内部。

在对页岩气进行测量前，可以先通过第二加热装置对测量溶液进行加热，使其温度在60°-90°范围内，从而大大减小页岩气在测量溶液中的溶解度，以便后续操作可以更准确地测量出页岩气的实际体积。

进一步地，所述金属加热棒呈螺旋状，紧贴于所述储液筒下半部分的内壁上。

设置为螺旋状的目的在于提高金属加热棒的加热效率，紧贴储液筒内壁的目的在于防止金属加热棒对测量溶液的注入产生干扰。

进一步地，所述页岩解吸试验箱内设置有放置架，所述放置架包括长方形的顶板和底板，所述顶板和底板之间连接有四根支撑条，四根支撑条分别位于所述顶板和底板的四个角上，所述顶板上设置有多个密封罐放置孔，多个密封罐放置孔沿所述顶板的长度方向和宽度方向均匀间隔设置。

设置放置架的目的在于使样品密封罐可以均匀间隔地排布于所述页岩解吸试验箱中，以便其受热均匀，内部的页岩样品可以稳定地解吸，释放出页岩气。

进一步地，所述密封罐放置孔上设置有定位管，所述定位管的内壁上设置有内螺纹，所述样品密封罐的外壁上设置有与所述内螺纹匹配的外螺纹。

设置定位管的目的在于使多个样品密封罐可以稳定牢固地设置于放置架上，以便其内部的页岩样品可以稳定地解吸。由于样品密封罐为中空结构，因此直接放置于放置架上，在保温液体的浮力作用下可能会出现上浮等现象，而定位管的设置可以很好地解决这个问题。

进一步地，四根支撑条均通过螺孔和螺栓可拆卸连接于所述顶板和所述底板之间。

这样设置的目的在于使放置架可以轻松地组装和拆卸，以便用户对放置架的零部件进行相应的操作。

进一步地，所述第一加热装置为电磁加热装置。

电磁加热是通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质容器放置上面时，容器表面具即切割交变磁力线而在容器底部金属部分产生交变的电流(即涡流)，涡流使容器底部的铁原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能。从而起到加热物品的效果。因为是铁制容器自身发热，所有热转化率特别高，最高可达到95％。

进一步地，所述电磁加热装置连接有控制电路板，所述控制电路板连接有触摸显示屏。

这样设置的目的在于使用户可以通过触摸显示屏进行参数化操作，方便用户对电磁加热装置进行控制。

进一步地，所述页岩解吸试验箱内设置有温度传感器，所述温度传感器连接有单片机，所述单片机与所述电磁加热装置连接。

温度传感器可以监测保温液体的温度，一旦温度超过安全值，就会向单片机发送信号，单片机收到信号后会控制电磁加热装置停止加热，以避免保温液体温度过高而影响整个页岩解吸试验箱的正常工作。

进一步地，所述底座包括固定板和平衡板，所述固定板的上表面上固定连接有至少三个螺母，多个螺母沿所述固定板的边缘均匀间隔设置，所述平衡板的下表面上设置有与所述螺母匹配的调节螺丝，所述储液筒和测量筒均设置于所述平衡板上表面上。

这样设置的目的在于使本页岩气含量测量仪即使在凹凸不平的地方也可以正常地使用，增加本测量仪的实用性。

本实用新型的有益效果是：

本页岩气含量测量仪相对于现有测量设备而言增设了抽气机，可以有效降低测量环境的气压，从而大大降低页岩气在测量溶液中的溶解度，以便准确地测量页岩样品解吸出的页岩气体积，判断相应页岩层的页岩气含量。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，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相关的附图。

图1为本实用新型实施例提供的页岩气含量测量仪的结构示意图。

附图标记汇总：固定板100；平衡板150；储液筒200；

进液阀220；排液阀240；测量筒300；排气阀320；

进气阀340；抽气机400；金属加热棒500；

电源550；气体输送管600；页岩解吸试验箱700；

样品密封罐800；密封盖820；气体开关接头840；

放置架900。

具体实施方式

目前，市场上已经有了一些用于测量页岩层中页岩气含量的专用设备。这些设备的测量原理和方法一般都是将页岩气通入装满液体的量筒中，再读取量筒中液体高度的变化来测量页岩气的含量。但是，由于空气压力的存在，有一部分页岩气会溶解于水中，因此通过现有的测量设备无法准确地测量页岩气含量。

针对上述情况，本技术方案提供了一种页岩气含量测量仪，本页岩气含量测量仪增设有抽气机400，可以有效地降低测量环境的气压，从而降低页岩气在水中的溶解度，使从页岩样品中解吸出来的页岩气体积可以得到准确地测量。

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“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，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

参照图1，本页岩气含量测量仪包括页岩解吸试验箱700、气体体积测量器以及抽气机400，所述页岩解吸试验箱700内设置有样品密封罐800、用于对所述样品密封罐800加热的保温液体以及用于维持所述保温液体温度的第一加热装置，所述样品密封罐800上可拆卸连接有密封盖820，所述密封盖820上设置有气体开关接头840，所述气体体积测量器包括底座，所述底座上设置有储液筒200和测量筒300，所述储液筒200的顶部高于所述测量筒300的顶部，所述储液筒200和所述测量筒300采用透明材料一体成型且两者底部相互连通，所述储液筒200顶部设置有进液阀220，底部设置有排液阀240，所述测量筒300侧壁上设置有排气阀320、进气阀340以及高度刻度线，所述排气阀320位于侧壁顶部，所述进气阀340位于侧壁底部，所述储液筒200和测量筒300中均设置有测量溶液，所述气体开关接头840和所述进气阀340之间连接有气体输送管600，所述储液筒200顶部设置有通气口，所述抽气机400和所述通气口之间也连接有气体输送管600。

其中，样品密封罐800设置有6个；页岩解吸试验箱700由铁制造而成，整体呈长方体形，其上转动连接有箱盖；样品密封罐800为中空的圆柱体；所述保温液体的温度根据实际页岩样品的最佳解吸温度确定；所述密封盖820的边缘上设置有橡胶密封圈；所述测量筒300和储液筒200均为中空圆柱形；所述储液筒200的顶部至少高出所述测量筒300的顶部5cm以上；所述气体输送管600为橡胶管。

本页岩气含量测量仪的工作原理和操作过程是这样的：

第一步，关闭气体体积测量器的排液阀240、进气阀340以及排气阀320，通过进液阀220向储液筒200内注入测量溶液，直到储液筒200内的测量溶液的高度超过测量筒300顶部后关闭进液阀220。

第二部，打开抽气机400，抽出储液筒200内测量溶液页面上方的空气，以降低测量筒300的气压，减小页岩气在测量溶液中的溶解度，使后续的操作能够尽可能准确地测量出从页岩样品中解吸出的页岩气的实际体积。

第三步，打开页岩解吸试验箱700，向其内部注入保温液体，并打开第一加热装置。然后打开密封盖820，将页岩样品迅速放入样品密封罐800中，关好密封盖820，之后关闭页岩解吸试验箱700。

第四步，打开样品密封罐800上的气体开关接头840和测量筒300侧壁底部的进气阀340，使页岩样品解吸出来的页岩气从样品密封罐800中逐渐进入测量筒300并逐渐聚集到测量筒300的顶部，直到进气阀340处的测量溶液不再出现气泡。然后读取高度刻度线上的刻度值并记录。

第五步，如果测量筒300的体积不够测量解吸出的页岩气体积，就等测量筒300内的测量溶液液面刚好位于高度刻度线的最大值时，关闭气体开关接头840和进气阀340，记录此时的气体体积。然后打开排气阀320，排出测量筒300内的页岩气后关闭排气阀320。之后重新打开气体开关接头840盒进气阀340，重复第四步的操作。

第六步，重复第五步的操作，直到完成对解吸出的页岩气的测量，然后通过记录下的读数计算页岩气的气体体积总和。

本实施例中，所述气体体积测量器上设置有用于加热测量溶液的第二加热装置，所述第二加热装置包括相互连接的电源550和金属加热棒500，所述电源550位于所述储液筒200外部，所述金属加热棒500位于所述储液筒200内部。

其中，所述电源550可以是外接电源550，也可以是自带的电池等。

根据常识我们可以知道，压强一定时，温度越高，气体在水中的溶解度越低。

在对页岩气进行测量前，可以先通过第二加热装置对测量溶液进行加热，使其温度在60°-90°范围内，从而大大减小页岩气在测量溶液中的溶解度，以便后续操作可以更准确地测量出页岩气的实际体积。

本实施例中，所述金属加热棒500呈螺旋状，紧贴于所述储液筒200下半部分的内壁上。

设置为螺旋状的目的在于提高金属加热棒500的加热效率，紧贴储液筒200内壁的目的在于防止金属加热棒500对测量溶液的注入产生干扰。

本实施例中，所述页岩解吸试验箱700内设置有放置架900，所述放置架900包括长方形的顶板和底板，所述顶板和底板之间连接有四根支撑条，四根支撑条分别位于所述顶板和底板的四个角上，所述顶板上设置有多个密封罐放置孔，多个密封罐放置孔沿所述顶板的长度方向和宽度方向均匀间隔设置。

其中，所述样品密封罐800包括顶部的罐体悬挂部和其余部位的样品容纳部，所述罐体悬挂部的横截面积大于所述样品容纳部。样品密封罐800安装于所述放置架900上时，会穿过密封罐放置孔，其罐体悬挂部位于所述顶板上方，样品容纳部位于所述顶板下方。

设置放置架900的目的在于使样品密封罐800可以均匀间隔地排布于所述页岩解吸试验箱700中，以便其受热均匀，内部的页岩样品可以稳定地解吸，释放出页岩气。

本实施例中，所述密封罐放置孔上设置有定位管，所述定位管的内壁上设置有内螺纹，所述样品密封罐800的外壁上设置有与所述内螺纹匹配的外螺纹。

设置定位管的目的在于使多个样品密封罐800可以稳定牢固地设置于放置架900上，以便其内部的页岩样品可以稳定地解吸。由于样品密封罐800为中空结构，因此直接放置于放置架900上，在保温液体的浮力作用下可能会出现上浮等现象，而定位管的设置可以很好地解决这个问题。

本实施例中，四根支撑条均通过螺孔和螺栓可拆卸连接于所述顶板和所述底板之间。

这样设置的目的在于使放置架900可以轻松地组装和拆卸，以便用户对放置架900的零部件进行相应的操作。

本实施例中，所述第一加热装置为电磁加热装置。

电磁加热是通过电子线路板组成部分产生交变磁场、当用含铁质容器放置上面时，容器表面具即切割交变磁力线而在容器底部金属部分产生交变的电流，涡流使容器底部的铁原子高速无规则运动，原子互相碰撞、摩擦而产生热能。从而起到加热物品的效果。因为是铁制容器自身发热，所有热转化率特别高，最高可达到95％。

本实施例中，所述电磁加热装置连接有控制电路板，所述控制电路板连接有触摸显示屏。

这样设置的目的在于使用户可以通过触摸显示屏进行参数化操作，方便用户对电磁加热装置进行控制。

本实施例中，所述页岩解吸试验箱700内设置有温度传感器，所述温度传感器连接有单片机，所述单片机与所述电磁加热装置连接。

温度传感器可以监测保温液体的温度，一旦温度超过安全值，就会向单片机发送信号，单片机收到信号后会控制电磁加热装置停止加热，以避免保温液体温度过高而影响整个页岩解吸试验箱700的正常工作。

本实施例中，所述底座包括固定板100和平衡板150，所述固定板100的上表面上固定连接有至少三个螺母，多个螺母沿所述固定板100的边缘均匀间隔设置，所述平衡板150的下表面上设置有与所述螺母匹配的调节螺丝，所述储液筒200和测量筒300均设置于所述平衡板150上表面上。

其中，所述固定板100和所述平衡板150均为圆柱形，所述螺母的数量优选三个，三个螺母沿所述固定板100圆周方向均匀间隔设置。进行水平调节时，只需要轮流交叉旋转三个调节螺丝即可。

这样设置的目的在于使本页岩气含量测量仪即使在凹凸不平的地方也可以正常地使用，增加本测量仪的实用性。

本实用新型的有益效果是：

本页岩气含量测量仪相对于现有测量设备而言增设了抽气机400，可以有效降低测量环境的气压，从而大大降低页岩气在测量溶液中的溶解度，以便准确地测量页岩样品解吸出的页岩气体积，判断相应页岩层的页岩气含量。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种页岩气含量测量仪，其特征在于，包括页岩解吸试验箱、气体体积测量器以及抽气机，所述页岩解吸试验箱内设置有样品密封罐、用于对所述样品密封罐加热的保温液体以及用于维持所述保温液体温度的第一加热装置，所述样品密封罐上可拆卸连接有密封盖，所述密封盖上设置有气体开关接头，所述气体体积测量器包括底座，所述底座上设置有储液筒和测量筒，所述储液筒的顶部高于所述测量筒的顶部，所述储液筒和所述测量筒采用透明材料一体成型且两者底部相互连通，所述储液筒顶部设置有进液阀，底部设置有排液阀，所述测量筒侧壁上设置有排气阀、进气阀以及高度刻度线，所述排气阀位于侧壁顶部，所述进气阀位于侧壁底部，所述储液筒和测量筒中均设置有测量溶液，所述气体开关接头和所述进气阀之间连接有气体输送管，所述储液筒顶部设置有通气口，所述抽气机和所述通气口之间也连接有气体输送管。

2.根据权利要求1所述的页岩气含量测量仪，其特征在于，所述气体体积测量器上设置有用于加热测量溶液的第二加热装置，所述第二加热装置包括相互连接的电源和金属加热棒，所述电源位于所述储液筒外部，所述金属加热棒位于所述储液筒内部。

3.根据权利要求2所述的页岩气含量测量仪，其特征在于，所述金属加热棒呈螺旋状，紧贴于所述储液筒下半部分的内壁上。

4.根据权利要求1所述的页岩气含量测量仪，其特征在于，所述页岩解吸试验箱内设置有放置架，所述放置架包括长方形的顶板和底板，所述顶板和底板之间连接有四根支撑条，四根支撑条分别位于所述顶板和底板的四个角上，所述顶板上设置有多个密封罐放置孔，多个密封罐放置孔沿所述顶板的长度方向和宽度方向均匀间隔设置。

5.根据权利要求4所述的页岩气含量测量仪，其特征在于，所述密封罐放置孔上设置有定位管，所述定位管的内壁上设置有内螺纹，所述样品密封罐的外壁上设置有与所述内螺纹匹配的外螺纹。

6.根据权利要求4所述的页岩气含量测量仪，其特征在于，四根支撑条均通过螺孔和螺栓可拆卸连接于所述顶板和所述底板之间。

7.根据权利要求1所述的页岩气含量测量仪，其特征在于，所述第一加热装置为电磁加热装置。

8.根据权利要求7所述的页岩气含量测量仪，其特征在于，所述电磁加热装置连接有控制电路板，所述控制电路板连接有触摸显示屏。

9.根据权利要求7所述的页岩气含量测量仪，其特征在于，所述页岩解吸试验箱内设置有温度传感器，所述温度传感器连接有单片机，所述单片机与所述电磁加热装置连接。

10.根据权利要求1所述的页岩气含量测量仪，其特征在于，所述底座包括固定板和平衡板，所述固定板的上表面上固定连接有至少三个螺母，多个螺母沿所述固定板的边缘均匀间隔设置，所述平衡板的下表面上设置有与所述螺母匹配的调节螺丝，所述储液筒和测量筒均设置于所述平衡板上表面上。