專利名稱：巖石解析氣高真空脫氣集氣裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及油氣地球化學(xué)領(lǐng)域中的解析氣脫氣集氣裝置，尤其涉及巖石解析氣高真空脫氣集氣裝置。
背景技術(shù)：
巖石孔隙表面的原子或離子存在剩余價力場，具有吸附氣體或液體的能力，天然氣在擴(kuò)散運移過程中，不斷被吸附，形成巖石吸附氣，借助于各種物理方法使之從巖石吸附態(tài)轉(zhuǎn)化為游離態(tài)并予以收集，在油氣地球化學(xué)領(lǐng)域稱之為解析氣。解析氣的研究對于天然氣成因判識、氣源對比、運移成藏、烴源巖和儲層評價，以及煤層氣、頁巖氣、致密砂巖氣等非常規(guī)天然氣熱點研究領(lǐng)域，均具有十分重要的理論和實際意義。目前，國內(nèi)的解析氣脫氣集氣裝置主要分為兩類，一類為以水為密閉介質(zhì)的脫氣·集氣裝置系統(tǒng)，另一類為真空脫氣附加排水集氣的裝置系統(tǒng)。這兩類裝置均存在如下缺點⑴脫氣裝置的容積的限制，進(jìn)樣量被限制在50克以下，導(dǎo)致可獲取的解析氣氣量??；⑵由于水介質(zhì)的存在，兩類裝置均為低真空、高本底、高漏率系統(tǒng)，獲取的解析氣中烴類濃度低，無法使用常規(guī)手段對解析氣的組份和同位素組成進(jìn)行測試分析。一般需要對解析氣進(jìn)行富集才能對其組份組成進(jìn)行測試，增加了測試難度和成本。特別是，解析氣的同位素組成測試在現(xiàn)有裝置基礎(chǔ)上很難實現(xiàn)；⑶集氣裝置均以水為密閉介質(zhì)，由于可獲取的巖石解析氣數(shù)量小，集氣裝置中的水會對解析氣的組份及同位素組成影響，影響了巖石解析氣在天然氣地球化學(xué)領(lǐng)域的研究與應(yīng)用；⑷現(xiàn)有的真空脫氣裝置的在長時間的運行過程中，巖石受撞擊溫度迅速升高，使巖石受熱分解產(chǎn)生一定量的熱解氣，從而影響了解析氣組份和同位素組成，覆蓋了巖石解析氣的原始面貌；(5)現(xiàn)有裝置無法準(zhǔn)確對脫附的解析氣氣量進(jìn)行測量和計算。上述缺點直接影響了解析氣組份和同位素組成數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。此外，國外解析氣脫氣集氣裝置報道極少，無從借鑒和參考，嚴(yán)重制約了解析氣在天然氣地球化學(xué)領(lǐng)域的應(yīng)用和研究。因此，必須設(shè)計研發(fā)更為科學(xué)合理的解析氣脫氣集氣裝置，確保獲取的解析氣的組份和同位素組成不受影響，為解析氣的研究與應(yīng)用打下科學(xué)可靠的實驗基礎(chǔ)，填補(bǔ)國內(nèi)解析氣集氣脫氣裝置設(shè)計研發(fā)的空白，從而改變解析氣在天然氣地球化學(xué)研究領(lǐng)域的相對滯后的局面。
發(fā)明內(nèi)容本實用新型所要解決的技術(shù)問題是提供一種有效提高解析氣的組份和同位素組成數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性的巖石解析氣高真空脫氣集氣裝置。為解決上述問題，本實用新型所述的巖石解析氣高真空脫氣集氣裝置，其特征在于該裝置由脫氣裝置和集氣裝置兩部分組成；所述脫氣裝置包括內(nèi)置不銹鋼球的不銹鋼罐體和氣體壓力檢測裝置；所述不銹鋼罐體上部設(shè)有不銹鋼密封蓋，該不銹鋼密封蓋上分別設(shè)有解析氣采集口、真空泵連接口及所述氣體壓力檢測裝置；所述集氣裝置包括玻璃罐體、端部設(shè)有密封活塞的推桿和針管；所述玻璃罐體的一端設(shè)有所述推桿，其另一端設(shè)有所述針管；所述密封活塞置于所述玻璃罐體內(nèi)。所述不銹鋼罐體呈上大下小的圓柱形。所述不銹鋼罐體與所述不銹鋼密封蓋之間設(shè)有凹凸真空法蘭連接，該凹凸真空法蘭連接上均布有數(shù)個緊固螺絲，其相接處設(shè)有真空法蘭密封。所述解析氣采集口與所述真空泵連接口上均安裝有不銹鋼真空閥門。所述玻璃罐體與所述針管之間設(shè)有密封裝置。本實用新型與現(xiàn)有 技術(shù)相比具有以下優(yōu)點I、本實用新型樣品適用范圍廣，烴源巖(包括泥巖、煤巖、頁巖、碳酸鹽巖等)的巖心、巖屑以及地表露頭，三類樣品的解析氣提取實驗均取得了較好的效果。2、獲取的解析氣氣量大?，F(xiàn)有技術(shù)中的裝置要求樣品介于2(T50g之間，并需預(yù)先粉碎為顆粒，以便裝入密閉容器進(jìn)行實驗，人為減少了可收集到的解析氣氣量。而本實用新型進(jìn)樣量較大，一般為100g 200g，大塊樣品直接裝入解析罐進(jìn)行實驗，無需預(yù)粉碎處理，最大程度上避免了解析氣的人為損失。3、密閉性好，真空度高?，F(xiàn)有技術(shù)中的裝置一般具有低真空、聞本底、聞漏率的缺點，獲取的解析氣混有較多數(shù)量的空氣而使烴類氣體相對含量降低，從而達(dá)不到正常測試分析的要求。而本實用新型具有極好的密閉性，真空度高，樣品始終處于高真空、低本底、低漏率的實驗環(huán)境中。一般情況下，裝置真空度介于10_4 10_5標(biāo)準(zhǔn)大氣壓，即本實用新型中的大氣含量僅有O. 00019Γ0. 00001%，獲取的解析氣受大氣污染的影響完全可以忽略不計。4、真空破碎時間短，溫度低?，F(xiàn)有技術(shù)中的解析氣真空脫氣裝置，在真空破碎樣品的過程中，裝置溫度迅速升高，有可能使樣品受熱分解產(chǎn)生一定量的熱解氣，造成獲取的解析氣測試數(shù)據(jù)失真。而本實用新型樣品真空破碎時間:Γ5分鐘，破碎后樣品溫度介于40°C 50°C，獲取的解析氣不受“熱解氣”的影響，確保了測試數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和代表性。5、采用無水集氣裝置。現(xiàn)有技術(shù)中的裝置無論是以水為密閉介質(zhì)的脫氣集氣裝置系統(tǒng)，還是真空脫氣附加排水集氣的裝置系統(tǒng)，均以排水集氣法收集解析氣，無法避免水對解析氣組份和同位素組成的影響，而本實用新型采用無水集氣裝置收集解析氣，最大程度上避免了排水集氣法對解析氣組份及同位素組成的干擾。利用無水集氣裝置獲取的解析氣氣量最高可達(dá)3ml左右，完全滿足了相關(guān)分析測試的要求。6、通過對不同巖心樣品進(jìn)行解析氣提取實驗，用以驗證本實用新型的科學(xué)性和可靠性。結(jié)果表明⑴如表I所示，獲取的解析氣主要以烴類氣體及二氧化碳?xì)怏w為主，烴類氣體相對百分含量最高可達(dá)到80%以上，可穩(wěn)定檢測出δ 13C廣δ 13C3數(shù)據(jù)，部分樣品檢測出δ 13C δ 13C5數(shù)據(jù)，所含地化信息豐富，完全滿足了解析氣地球化學(xué)研究和應(yīng)用的需要，填補(bǔ)了國內(nèi)解析氣裝置研發(fā)的空白；⑵如圖4所示，結(jié)合實際地質(zhì)背景分析表明，解析氣中的烴類氣體碳同位素值對其烴源巖類型及成熟度的判識結(jié)果，與運用有機(jī)地球化學(xué)和巖石學(xué)對同一烴源巖的類型和成熟度的判識結(jié)果具有極好一致性，表明解析氣與相應(yīng)源巖具有極好的親緣關(guān)系；同時從另一方面也有力的反證新建立的方法可行性和科學(xué)性；⑶如圖5所示，第一次用勘探區(qū)自然源巖樣品解析氣實測的δ 13C1值和同一源巖實測的R。值回歸的IgR0 vs S13C1表達(dá)式，這對地學(xué)研究是很有意義的。也就是說，借助新建立的裝置和方法用實驗地質(zhì)學(xué)的手段建立一個工作區(qū)的精細(xì)油氣源對比的模式，并以此為插入點擴(kuò)展到更深層次的研究一些油氣地學(xué)關(guān)鍵性問題，如油氣的成因類型、油氣運移和成藏、區(qū)域烴源巖的準(zhǔn)確識別、區(qū)域內(nèi)油氣的潛力乃至油氣勘探方向等都會提供極有價值的科學(xué)信息。[0022]表I巖石解析氣測試數(shù)據(jù)一覽表
權(quán)利要求1.巖石解析氣高真空脫氣集氣裝置，其特征在于該裝置由脫氣裝置和集氣裝置兩部分組成；所述脫氣裝置包括內(nèi)置不銹鋼球(2)的不銹鋼罐體(I)和氣體壓力檢測裝置(8)；所述不銹鋼罐體(I)上部設(shè)有不銹鋼密封蓋(4)，該不銹鋼密封蓋(4)上分別設(shè)有解析氣采集口(6)、真空泵連接口(7)及所述氣體壓力檢測裝置(8);所述集氣裝置包括玻璃罐體(11)、端部設(shè)有密封活塞(12)的推桿(13)和針管(15);所述玻璃罐體(11)的一端設(shè)有所述推桿(13)，其另一端設(shè)有所述針管(15);所述密封活塞(12)置于所述玻璃罐體(11)內(nèi)。
2.如權(quán)利要求I所述的巖石解析氣高真空脫氣集氣裝置，其特征在于所述不銹鋼罐體(I)呈上大下小的圓柱形。
3.如權(quán)利要求I所述的巖石解析氣高真空脫氣集氣裝置，其特征在于所述不銹鋼罐體(I)與所述不銹鋼密封蓋(4)之間設(shè)有凹凸真空法蘭連接，該凹凸真空法蘭連接上均布有數(shù)個緊固螺絲(5 )，其相接處設(shè)有真空法蘭密封(3 )。
4.如權(quán)利要求I所述的巖石解析氣高真空脫氣集氣裝置，其特征在于所述解析氣采集口( 6 )與所述真空泵連接口( 7 )上均安裝有不銹鋼真空閥門(9 )。
5.如權(quán)利要求I所述的巖石解析氣高真空脫氣集氣裝置，其特征在于所述玻璃罐體(11)與所述針管(15)之間設(shè)有密封裝置(14)。
專利摘要本實用新型涉及一種巖石解析氣高真空脫氣集氣裝置，該裝置由脫氣裝置和集氣裝置兩部分組成。所述脫氣裝置包括內(nèi)置不銹鋼球的不銹鋼罐體和氣體壓力檢測裝置；所述不銹鋼罐體上部設(shè)有不銹鋼密封蓋，該不銹鋼密封蓋上分別設(shè)有解析氣采集口、真空泵連接口及所述氣體壓力檢測裝置；所述集氣裝置包括玻璃罐體、端部設(shè)有密封活塞的推桿和針管；所述玻璃罐體的一端設(shè)有所述推桿，其另一端設(shè)有所述針管；所述密封活塞置于所述玻璃罐體內(nèi)。本實用新型樣品適用范圍廣，獲取的解析氣氣量大、真空破碎時間短、溫度低，有效提高解析氣的組份和同位素組成數(shù)據(jù)的準(zhǔn)確性和可靠性。
文檔編號G01N1/24GK202793863SQ20122049837
公開日2013年3月13日 申請日期2012年9月27日 優(yōu)先權(quán)日2012年9月27日
發(fā)明者史寶光, 王曉鋒 申請人:中國科學(xué)院地質(zhì)與地球物理研究所蘭州油氣資源研究中心