專利名稱：開(kāi)放式天然氣生成動(dòng)力學(xué)研究裝置及使用方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種試驗(yàn)分析技術(shù)，尤其是指單組分天然氣生烴動(dòng)力學(xué)研究的一種開(kāi)放式 天然氣生成動(dòng)力學(xué)研究裝置，本發(fā)明還涉及上述裝置的使用方法。
背景技術(shù)：
目前，國(guó)內(nèi)、外沒(méi)有用于單組分天然氣生烴動(dòng)力學(xué)研究的商品化儀器出售，少數(shù)研究 機(jī)構(gòu)都是利用自制的研究裝置進(jìn)行研究。已知的有德國(guó)地球科學(xué)研究中心所采用的在線式 熱解-同位素分析方法。該方法的原理是，熱解產(chǎn)生的烴類氣體在載氣的攜帶下，通過(guò)六 通閥的轉(zhuǎn)換，間歇性的進(jìn)入同位素質(zhì)譜進(jìn)行分析，其優(yōu)點(diǎn)是省略了冷阱，缺點(diǎn)是結(jié)構(gòu)較為 復(fù)雜，各個(gè)閥門的切換需要程序控制，熱解的外圍設(shè)備和同位素質(zhì)譜的氣路連為一體，需 要對(duì)同位素質(zhì)譜進(jìn)行一定改造，在一定程度上影響了同位素質(zhì)譜的通用性。另外，因?yàn)樵?不同熱解階段，熱解產(chǎn)生的烴類的數(shù)量和成分有很大差別，為了對(duì)不同濃度的烴類氣體都 能達(dá)到在線分析所要求的濃度，要求同位素質(zhì)譜具有高度的穩(wěn)定性和很寬的線性范圍。據(jù) 報(bào)道，由于在線分析的甲烷濃度過(guò)低，分析誤差高達(dá)1.5%。。而乙烷及丙垸的濃度遠(yuǎn)低于 甲烷的濃度，達(dá)不到分析要求的最低濃度，實(shí)際上無(wú)法做乙垸及丙垸的同位素。另外，熱 模擬是在常壓下進(jìn)行的，與自然地質(zhì)條件相差甚遠(yuǎn)，因而其應(yīng)用效果受到限制。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明要解決的技術(shù)問(wèn)題是提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、操作使用方便、分析成本 低的開(kāi)放式天然氣生成動(dòng)力學(xué)研究裝置。
本發(fā)明要解決的另一技術(shù)問(wèn)題是提供上述裝置的使用方法。
本發(fā)明的前一技術(shù)方案是這樣的 一種開(kāi)放式天然氣生成動(dòng)力學(xué)研究裝置，包括高壓 氣源、流量控制器、樣品熱解器、多個(gè)儲(chǔ)氣罐、抽真空裝置和主控器，高壓氣源管路連接 流量控制器，流量控制器管路連接樣品熱解器，其中所述的樣品熱解器分別通過(guò)進(jìn)氣管路 與多個(gè)儲(chǔ)氣罐連接，儲(chǔ)氣罐分別通過(guò)出氣管路與分析氣體成分的氣相色譜連接，每個(gè)儲(chǔ)氣 罐均設(shè)有進(jìn)氣控制閥和出氣控制閥；抽真空裝置通過(guò)管路連接樣品熱解器和儲(chǔ)氣罐；主控 器通過(guò)加熱溫度控制器電路連接樣品熱解器，主控器通過(guò)閥轉(zhuǎn)換控制器電路連接各進(jìn)氣控 制閥和出氣控制閥，主控器通過(guò)真空顯示控制器電路連接抽真空裝置。
本發(fā)明的后一技術(shù)方案是這樣的 一種開(kāi)放式天然氣生成動(dòng)力學(xué)研究裝置的使用方 法，其特征是包括下述步驟(1)將待分析的干酪根樣品被放置在樣品熱解器內(nèi)；(2)啟 動(dòng)抽真空裝置對(duì)系統(tǒng)抽真空；(3)啟動(dòng)加熱溫度控制控制樣品熱解器以每分2。C及2(TC的
升溫速率從室溫上升到650'C,同時(shí)打開(kāi)高壓氣源，并通過(guò)閥轉(zhuǎn)換控制器使不同溫度階段 的烴類氣體被載氣攜帶依次進(jìn)入不同的儲(chǔ)氣罐內(nèi)；(4)在第一個(gè)儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣過(guò)程結(jié)束后， 即開(kāi)始通過(guò)氣相色譜進(jìn)行氣體成分在線分析，或用氣密注射器取出氣體進(jìn)行氣體成分的定 性定量分析及氣體的碳同位素和氫/氘同位素分析和同位素分析；(5)其余儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣 過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行，直至熱解過(guò)程結(jié)束；(6)最后通過(guò)熱模擬的溫度及對(duì)應(yīng)的各個(gè)儲(chǔ)氣罐中所 儲(chǔ)集的氣體中烴類氣體的產(chǎn)量，得出天然氣生成的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。
上述的開(kāi)放式天然氣生成動(dòng)力學(xué)研究裝置的使用方法中所述步驟(3)中儲(chǔ)氣罐中的 氣壓始終低于一個(gè)大氣壓。
本發(fā)明為加壓開(kāi)放式天然氣生成動(dòng)力學(xué)研究裝置，在大部分自然地質(zhì)條件下，天然氣 的生成處在開(kāi)放或半開(kāi)放的條件之下，本發(fā)明能最大程度的模擬自然地質(zhì)條件，得出合理 的天然氣生成動(dòng)力學(xué)參數(shù)，并用于天然氣的生成預(yù)測(cè)評(píng)估，為生產(chǎn)實(shí)際服務(wù)。與現(xiàn)有技術(shù) 相比，具有下述優(yōu)點(diǎn)
(1) 采用高壓氣體既作為載氣及對(duì)樣品施加壓力的壓力源，盡可能的模擬自然地質(zhì) 條件，使實(shí)驗(yàn)數(shù)據(jù)更加準(zhǔn)確、更具有實(shí)際參考價(jià)值。
(2) 裝置的可靠性強(qiáng)，自動(dòng)化程度高，裝入樣品后，可自動(dòng)完成氣體成分的動(dòng)力學(xué)分析。
(3) 可以分析所有烴類氣體和H2、 H2S等無(wú)機(jī)氣體的動(dòng)力學(xué)參數(shù)，通過(guò)離線的氣體
濃縮裝置，可以分析低有機(jī)碳的原巖的甲垸及乙垸、丙烷的同位素動(dòng)力學(xué)參數(shù)。
(4) 一般條件下無(wú)需使用液氮，使用成本降低，操作簡(jiǎn)化。
(5) 配合同位素儀， 一次實(shí)驗(yàn)可同時(shí)做所有組分的生烴動(dòng)力學(xué)和碳、氫/氘的同位素分析。


下面結(jié)合附圖中的具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步地詳細(xì)說(shuō)明，但不構(gòu)成對(duì)本發(fā)明的任 何限制。
圖1是本發(fā)明一種具體實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖中高壓氣源l、流量控制器2、樣品熱解器3、儲(chǔ)氣罐4、抽真空裝置5、主控器 6、氣相色譜7、進(jìn)氣控制閥8、出氣控制閥9、加熱溫度控制器10、閥轉(zhuǎn)換控制器11、 真空顯示控制器12。
具體實(shí)施例方式
參閱圖1所示，本發(fā)明的一種開(kāi)放式天然氣生成動(dòng)力學(xué)研究裝置，包括高壓氣源l、
流量控制器2、樣品熱解器3、十個(gè)儲(chǔ)氣罐4、抽真空裝置5和主控器6，高壓氣源l管路 連接流量控制器2，流量控制器2管路連接樣品熱解器3，高壓氣源1既是作為載氣及對(duì) 樣品施加壓力的壓力源，盡可能的模擬自然地質(zhì)條件；樣品熱解器3分別通過(guò)進(jìn)氣管路與 十個(gè)儲(chǔ)氣罐4連接，儲(chǔ)氣罐4分別通過(guò)出氣管路與分析氣體成分的氣相色譜7連接，每個(gè) 儲(chǔ)氣罐4均設(shè)有進(jìn)氣控制閥8和出氣控制閥9;抽真空裝置5通過(guò)管路連接樣品熱解器3 和儲(chǔ)氣罐4;主控器6通過(guò)加熱溫度控制器10電路連接樣品熱解器3，主控器6通過(guò)閥轉(zhuǎn) 換控制器11電路連接各進(jìn)氣控制閥8和出氣控制閥9，主控器6通過(guò)真空顯示控制器12 電路連接抽真空裝置5。
本發(fā)明的工作原理和使用方法如下
(1) 將干酪根樣品被放置在樣品熱解器3內(nèi)。
(2) 啟動(dòng)抽真空裝置5對(duì)系統(tǒng)抽真空。
(3) 啟動(dòng)加熱溫度控制器10控制樣品熱解器3以每分2'C及2(TC的升溫速率從室溫 上升到65(TC，同時(shí)打開(kāi)高壓氣源l;干酪根樣品受熱產(chǎn)生的烴類氣體，被載氣攜帶進(jìn)入 儲(chǔ)氣罐4，通過(guò)閥轉(zhuǎn)換控制器ll切換，控制不同儲(chǔ)氣罐4上的進(jìn)氣控制閥8 (電磁閥)打 開(kāi)或關(guān)閉，使不同溫度階段的烴類氣體依次進(jìn)入不同的儲(chǔ)氣罐4內(nèi)，使在任一時(shí)間樣品熱 解器3的氣流只和一個(gè)儲(chǔ)氣罐4連通；通過(guò)適當(dāng)計(jì)算載氣流量和熱解時(shí)間，使儲(chǔ)氣罐4中 的氣壓始終低于一個(gè)大氣壓。
(4) 在第一個(gè)儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣過(guò)程結(jié)束后，即可進(jìn)行氣體成分和同位素分析，分析氣 體成分的氣相色譜7和儲(chǔ)氣罐4通過(guò)閥轉(zhuǎn)換控制器11切換，儲(chǔ)氣罐4上的出氣控制閥9
(電磁閥)打開(kāi)，直接與氣相色譜7連通，自動(dòng)進(jìn)行氣體成分的在線分析；然后用氣密注 射器通過(guò)儲(chǔ)氣罐4頂部的取氣口取出氣體進(jìn)行氣體成分的定性定量分析及氣體的碳同位 素和氫/気同位素分析。。
(5) 其余儲(chǔ)氣罐4的儲(chǔ)氣過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行，直至熱解過(guò)程結(jié)束；整個(gè)系統(tǒng)用程序自動(dòng) 控制，完成一個(gè)樣品的實(shí)驗(yàn)約需10小時(shí)。
(6) 最后通過(guò)熱模擬的溫度及對(duì)應(yīng)的各個(gè)儲(chǔ)氣罐4中所儲(chǔ)集的氣體中烴類氣體的產(chǎn) 量，通過(guò)專用程序計(jì)算出天然氣生成的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。
權(quán)利要求
1.一種開(kāi)放式天然氣生成動(dòng)力學(xué)研究裝置，包括高壓氣源(1)、流量控制器(2)、樣品熱解器(3)、多個(gè)儲(chǔ)氣罐(4)、抽真空裝置(5)和主控器(6)，高壓氣源(1)管路連接流量控制器(2)，流量控制器(2)管路連接樣品熱解器(3)，其特征是所述的樣品熱解器(3)分別通過(guò)進(jìn)氣管路與多個(gè)儲(chǔ)氣罐(4)連接，儲(chǔ)氣罐(4)分別通過(guò)出氣管路與分析氣體成分的氣相色譜(7)連接，每個(gè)儲(chǔ)氣罐(4)均設(shè)有進(jìn)氣控制閥(8)和出氣控制閥(9)；抽真空裝置(5)通過(guò)管路連接樣品熱解器(3)和儲(chǔ)氣罐(4)；主控器(6)通過(guò)加熱溫度控制器(10)電路連接樣品熱解器(3)，主控器(6)通過(guò)閥轉(zhuǎn)換控制器(11)電路連接各進(jìn)氣控制閥(8)和出氣控制閥(9)，主控器(6)通過(guò)真空顯示控制器(12)電路連接抽真空裝置(5)。
2. 權(quán)利要求1所述開(kāi)放式天然氣生成動(dòng)力學(xué)研究裝置的使用方法，其特征是包括下 述步驟(1)將待分析的干酪根樣品被放置在樣品熱解器內(nèi)；(2)啟動(dòng)抽真空裝置對(duì)系統(tǒng) 抽真空；(3)啟動(dòng)加熱溫度控制控制樣品熱解器以每分2。C及2(TC的升溫速率從室溫上升 到65(TC，同時(shí)打開(kāi)高壓氣源，并通過(guò)閥轉(zhuǎn)換控制器使不同溫度階段的烴類氣體被載氣攜 帶依次進(jìn)入不同的儲(chǔ)氣罐內(nèi)；(4)在第一個(gè)儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣過(guò)程結(jié)束后，即開(kāi)始通過(guò)氣相色 譜進(jìn)行氣體成分在線分析，或用氣密注射器取出氣體進(jìn)行氣體成分的定性定量分析及氣體 的碳同位素和氫/気同位素分析和同位素分析；(5)其余儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣過(guò)程繼續(xù)進(jìn)行，直 至熱解過(guò)程結(jié)束；(6)最后通過(guò)熱模擬的溫度及對(duì)應(yīng)的各個(gè)儲(chǔ)氣罐中所儲(chǔ)集的氣體中烴類 氣體的產(chǎn)量，得出天然氣生成的動(dòng)力學(xué)參數(shù)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求2所述的開(kāi)放式天然氣生成動(dòng)力學(xué)研究裝置的使用方法，其特征是 所述步驟(3)中儲(chǔ)氣罐中的氣壓始終低于一個(gè)大氣壓。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種開(kāi)放式天然氣生成動(dòng)力學(xué)研究裝置及使用方法，旨在提供一種結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、可靠性高、操作使用方便、分析成本低的實(shí)驗(yàn)裝置，其技術(shù)方案要點(diǎn)是包括高壓氣源、流量控制器、樣品熱解器、多個(gè)儲(chǔ)氣罐、抽真空裝置和主控器，通過(guò)主控器控制的閥轉(zhuǎn)換控制器控制不同溫度區(qū)間樣品受熱產(chǎn)生的烴類氣體進(jìn)入不同的儲(chǔ)氣罐中儲(chǔ)存，在第一個(gè)儲(chǔ)氣罐的儲(chǔ)氣過(guò)程結(jié)束后，即可通過(guò)氣相色譜進(jìn)行在線氣體成分分析，和通過(guò)氣密注射器取出氣體進(jìn)行氣體成分的定性定量分析及氣體的碳同位素和氫/氘同位素分析，最后通過(guò)熱模擬的溫度及對(duì)應(yīng)的各個(gè)儲(chǔ)氣罐中所儲(chǔ)集的氣體中烴類氣體的產(chǎn)量，得出天然氣生成的動(dòng)力學(xué)參數(shù)；本發(fā)明用于單組分天然氣生烴動(dòng)力學(xué)研究。
文檔編號(hào)G01N30/06GK101097213SQ20071002854
公開(kāi)日2008年1月2日 申請(qǐng)日期2007年6月12日 優(yōu)先權(quán)日2007年6月12日
發(fā)明者劉金鐘 申請(qǐng)人:中國(guó)科學(xué)院廣州地球化學(xué)研究所