CN210514000U - 一种新型的高温高压页岩气吸附实验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种新型的高温高压页岩气吸附实验装置，包括气源供给系统、恒温吸附系统、数据采集系统、尾气处理系统，系统之间通过管道及阀门进行连接；气源供给系统包括氮气气源、甲烷气源、增压泵，氮气气源与甲烷气源通过多向阀连接，增压泵另一端连接恒温吸附系统；恒温吸附系统的主体为恒温箱,恒温箱内含有标准缸、样品缸、电磁加热器、温度均衡风扇及温度传感器等；数据收集系统包括压力传感器、信息采集器、计算机；尾气处理系统包括真空泵和回收罐，本实用新型克服了原有吸附实验装置中恒温吸附系统温度的稳定及实验后的尾气处理问题，提高了实验数据的准确性和实验装置的适用性，对页岩气的吸附机理的认识提供了依据。

Description

一种新型的高温高压页岩气吸附实验装置

技术领域

本实用新型涉及一种新型的高温高压页岩气吸附实验装置，属于非常规油气开发技术领域。

背景技术

页岩气是一种以游离或吸附状态聚集在富含有机质的暗色泥页岩或高碳泥页岩中的自生自储天然气。页岩气储层复杂的结构性决定了页岩气储存方式的多样性，其中主要以吸附气、游离气及溶解气的方式存在，而吸附气所占比例较大，研究表明，页岩中吸附气的储量约占页岩气总储量的20％～85％。页岩的吸附实验是测定页岩中吸附气含量的最常见手段，也是评价页岩气藏储层中吸附气含量的基础。孔隙结构的复杂性，及页岩储层中水和二氧化碳的存在，对于页岩气吸附机理的认识造成了很大的困难。目前所使用的相关实验装置中存在着一些问题，包括繁琐的操作流程、恒温箱温度的控制和恒定及注气后尾气的处理。这使得测定的页岩气的吸附量误差极大。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型提供了一种新型的高温高压页岩气吸附实验装置，对页岩气吸附实验装置及测定条件进行改进，恒温箱吸附试验中利用电脑监控系统，来调节温度大小以实现恒温条件；实验中，氮气被排放到大气中，而甲烷需集中收集，在实验结束后再集中燃烧，实现对高温高压环境下页岩气吸附含量的测定，提高实验数据的准确性，为确定页岩气储层中的吸附气含量，评价页岩气有无经济开采价值提供依据。

本实用新型的技术方案是：

一种新型的高温高压页岩气吸附实验装置，其特征在于，包括气源供给系统、恒温吸附系统、数据采集系统、尾气处理系统。

气源供给系统包括氮气气源、甲烷气源、增压泵，氮气气源与甲烷气源通过多向阀及管道与增压泵连接，气源供给系统通过一个多向阀和一个单向阀与恒温吸附系统连接。

所述恒温吸附系统主体是恒温箱,恒温箱内含有标准缸、样品缸，并且标准缸和样品缸上带有体积刻度，通过多向阀和单向阀连接，恒温箱底部设置有电磁加热器，温度均衡风扇设置在恒温箱内侧壁上，在安装有温度均衡风扇的另一侧恒温箱内侧壁安装有温度传感器，温度均衡风扇背后的恒温箱侧壁上设置有进风通道，进风通道与箱体外连通，进风通道中设置有空气过滤网及进风电磁控制阀门，确保实验过程中的温度控制，恒温吸附系统分别与数据采集系统和尾气处理系统相连。

所述数据采集由压力传感器、信息采集器以及计算机组成，压力传感器连接到信息采集器，然后信息采集器连接到计算机，用于完成实验数据的收集工作。

所述尾气处理系统包括尾气回收罐和真空泵，通过一个多向阀尾气回收罐和真空泵与恒温吸附系统连接，用于收集实验过程产生中的废气。

进一步的，温度均衡风扇设置在恒温箱体内侧壁中心线上端，温度传感器设置在与电磁加热器相对的另一侧同一水平线上。

进一步的，气源供给系统通过一个多向阀和一个单向阀并连接一个压力传感器与恒温吸附系统相连。

进一步的，恒温吸附系统通过管道分别与数据采集系统和尾气处理系统相连。

本实用新型的有益效果为：

1、通过计算机的使用，便于实验条件的控制和试验数据的采集，可以得到准确的数据，为页岩气的开发提供依据，同时，可以更好地理解高温高压下页岩气吸附的机理和规律。

2、利用温度均衡风扇和在所述温度均衡风扇背后的恒温箱内侧壁上设置有进风通道及电磁控制阀门，确保恒温箱内温度受外界环境的影响，保证控温效果达到试验要求。

3、确保温度控制的精确性，减小吸附试验的系统误差，电磁加热器可以精确控制温度，而精密温度传感器的使用减小了实验中温度变化造成的吸附量的误差。

附图说明

图1为本实用新型的实验装置连接结构示意图；

图2为恒温箱结构示意图。

1、氮气气源，2、甲烷气源，3、多向阀，4单向阀，5、标准缸，6、样品缸，7、压力传感器，8、信息采集器，9、计算机，10、尾气回收罐，11、增压泵，12、管道，13、恒温箱，14、真空泵，15、电磁加热器，16、温度均衡风扇，17、温度传感器。

具体实施方式

下面结合附图和实施方式对本实用新型作进一步说明，

首先启动计算机9测试程序，进行零点校正、系统自检；清洁标准缸5与样品缸6，然后将标准杠5直接装回恒温箱13，而干燥后的页岩样品装入样品缸6内，将干燥后的页岩样品装入样品缸6后摇匀装回，其中样品缸6和标准缸5设置在恒温箱13内部的中间，打开气源供给系统中的氮气气源1，关闭真空泵1和甲烷气源3，氮气通过增压泵11、多向阀4、单向阀5、管道13直接进入样品缸6，此时通过计算机9标定样品缸6页岩样品的自由空间体积；在每次吸附测试开始前，对样品缸6进行抽真空处理，此时关闭气源供给系统中的氮气气源1和甲烷气源2，打开真空泵14；在页岩样品除气完成之后，关闭气源供给系统中氮气气源1和真空泵14，打开甲烷气源2，甲烷气通过增压泵11、多向阀3、单向阀4、管道12先流入标准缸5，在对标准缸5进行加热，恒温箱13内侧底部设置有电磁加热器15，温度均衡风扇16设置在恒温箱13内侧壁，在安装有温度均衡风扇16的另一侧恒温箱13内侧壁安装温度传感器17，在所述温度均衡风扇17背后的恒温箱13侧壁上设置有进风通道，进风通道与箱体外连通，进风通道中设置有空气过滤网和进风电磁控制阀门，确保实验过程中的温度控制，到目标温度后停止工作，再通过多向阀4和单向阀5泵入样品缸6，此时对页岩样品开始吸附测试，恒温吸附系统中的恒温箱13可以确保整个吸附过程中温度基本恒定；在测试过程中，数据采集系统的信息采集器8可以将压力传感器7所得压力数据传递给计算机9，当计算机9显示甲烷气体的压力和组分恒定，记录中该时刻的时间、压力、温度和体积等实验数据；在实验过程中，打开多向阀4未被页岩岩样吸附的甲烷气体会沿着管道12流入尾气处理系统中的尾气回收罐10，防止流入空气中污染环境；最后重复实验步骤，从低压到高压测试多个压力点下的吸附情况，最后根据行业标SY/T6132-2013对实验数据进行处理。

具体而言，温度均衡风扇16设置在恒温箱13体内侧壁中心线中上端，而温度传感器17设置在与温度均衡风扇16相对的另一侧同一水平线上。

具体而言，当温度传感器17读数高于目标温度时，温度均衡风扇16启动开始调接箱内温度，反之，则停止使用；电磁加热器15可以达到精确控温，并且在加热过程中箱内受热均匀；进风通口的设置及电脑控制技术的使用来降低系统误差。

具体而言，尾气处理系统中当气体中含有甲烷时，气体储存在尾气回收罐10中，最后集中处理，而对于氮气可以直接排入空气中，不会对环境造成污染。

以上所述，仅仅是本实用新型的部分实施例，并非全部的实施例，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型的原理和精神的情况下，但凡是未脱离本实用新型技术方案进行多种变化、修改、替换及变形，均仍属于本实用新型的范围。

Claims (4)

1.一种新型的高温高压页岩气吸附实验装置，其特征在于，包括气源供给系统、恒温吸附系统、数据采集系统、尾气处理系统；而气源供给系统包括氮气气源、甲烷气源、增压泵，氮气气源与甲烷气源通过多向阀及管道与增压泵连接，气源供给系统通过一个多向阀和一个单向阀与恒温吸附系统连接；

所述恒温吸附系统主体是恒温箱,恒温箱内含有标准缸、样品缸，并且标准缸和样品缸上带有体积刻度，通过多向阀和单向阀连接，恒温吸附系统与数据采集系统和尾气处理系统相连；所述数据采集系统由压力传感器、信息采集器以及计算机组成，压力传感器连接到信息采集器，由信息采集器将压力数据传输到计算机，用于完成整个实验数据的收集工作；

所述尾气处理系统包括尾气回收罐和真空泵，尾气回收罐和真空泵分别通过多向阀和管道与恒温吸附系统连接，用于收集实验过程产生中的废气。

2.根据权利要求1所述的一种新型的高温高压页岩气吸附实验装置，其特征在于，仪器中包括氮气气源和真空泵，标准缸和样品缸上带有体积刻度，并且样品缸中含有自由空间体积，可以测量气体体积的大小，实验前可用高压氮气进行标定，并在每次吸附测试之前，利用抽真空的方法除去样品缸的气体。

3.根据权利要求1所述的一种新型的高温高压页岩气吸附实验装置，其特征在于，样品缸和标准缸位于恒温箱内，恒温箱底部设置有电磁加热器，温度均衡风扇设置在恒温箱内侧壁上，在安装有温度均衡风扇的另一侧恒温箱内侧壁安装有温度传感器，温度均衡风扇背后的恒温箱侧壁上设置有进风通道，进风通道与箱体外连通，进风通道中设置有空气过滤网和进风电磁控制阀门，确保实验过程中的温度控制。

4.根据权利要求1所述的一种新型的高温高压页岩气吸附实验装置，其特征在于，尾气处理系统中通过多向阀连接真空泵和回收罐，在气体的回收过程中，氮气直接可以排入空气中，而甲烷在实验室一般采用集中燃烧处理。

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