本實(shí)用新型涉及小角散射多孔介質(zhì)吸附解吸領(lǐng)域，尤其涉及一種小角散射研究煤巖體吸附解吸的裝置。

背景技術(shù)：

納米孔隙結(jié)構(gòu)是煤巖微觀孔隙的重要組成部分。煤巖中富含豐富復(fù)雜的納米孔洞，尤其在非常規(guī)地質(zhì)儲(chǔ)層中，諸如煤層氣儲(chǔ)層、頁巖氣儲(chǔ)層中的納米孔隙主控煤層氣井及頁巖氣井的產(chǎn)氣量。這些儲(chǔ)層的吸附解吸性能是研究游離及吸附氣體儲(chǔ)存、運(yùn)移機(jī)理及提高產(chǎn)氣量的關(guān)鍵科學(xué)問題。非常規(guī)油氣儲(chǔ)層富含豐富的納米孔隙(1～100nm)，現(xiàn)有煤巖吸附解吸研究大都是基于氮?dú)馕椒▽?duì)煤巖孔隙結(jié)構(gòu)進(jìn)行吸附解吸研究，研究的孔洞尺度從幾納米到幾十微米，無法獲得詳實(shí)細(xì)致的微孔結(jié)構(gòu)信息。SAXS是在納米尺度上研究物質(zhì)結(jié)構(gòu)的主要手段之一，它是在原光束附近小角度范圍內(nèi)電子對(duì)射線的散射，其強(qiáng)度一般隨角度增大而減小。作為一種非破壞性的結(jié)構(gòu)分析方法，SAXS被廣泛應(yīng)用于解析納米尺度電子密度不均勻物質(zhì) (納米顆?；蚣{米孔洞)的結(jié)構(gòu)尺寸、比表面、孔經(jīng)分布、界面信息等。SAXS可進(jìn)行非常規(guī)地質(zhì)儲(chǔ)層的納米孔隙結(jié)構(gòu)表征，卻缺少一種利用該實(shí)驗(yàn)裝置進(jìn)行單組分或多組分混合氣體進(jìn)行吸附解吸研究的裝置。常規(guī)的實(shí)驗(yàn)手段已經(jīng)不能滿足煤巖納米孔隙結(jié)構(gòu)的吸附解吸研究，因此迫切需要一種成本低，操作簡便、體積小的配合小角散射研究煤巖儲(chǔ)層在納米尺度下 (1～100nm)不同介質(zhì)氣體侵入的納米孔隙吸附解吸特征研究裝置，來揭示納米尺度煤巖儲(chǔ)層吸附解吸過程吸附膨脹劑，提高微觀孔隙結(jié)構(gòu)變化定量化表征研究能力。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本實(shí)用新型實(shí)施例的目的在于提出一種小角散射研究煤巖體吸附解吸的裝置，通過樣品腔、橡膠墊圈、內(nèi)六角螺釘、第一二通閥、高精度壓力表、三通閥、第二二通閥、機(jī)械式壓力表、減壓閥、高壓氣瓶、第三二通閥、真空計(jì)、真空泵、樣品倉、導(dǎo)管、左旋螺絲進(jìn)行有序組合，所述樣品倉通過左旋螺絲與導(dǎo)管耦合密封連接，進(jìn)而使氣體進(jìn)入樣品腔，所述樣品倉的上盤及下盤在6個(gè)內(nèi)六角螺釘?shù)淖饔孟峦ㄟ^橡膠墊圈進(jìn)行帶壓接觸，保證了樣品倉的氣密性。所述導(dǎo)管與第一二通閥、第二二通閥及第三二通閥通過左旋螺絲耦合連接，所述加壓端的高壓氣瓶和解吸端的真空泵分別途經(jīng)第二二通閥和第三二通閥匯集于三通閥，所述機(jī)械式壓力表及真空計(jì)各自與導(dǎo)管耦合連接實(shí)現(xiàn)壓力值讀取。以不同種單組分氣體或者混合多組分氣體為氣流進(jìn)行吸附解吸實(shí)驗(yàn)。達(dá)到在中子小角散射和X射線小角散射的透射下測試納米尺度煤巖儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)吸附解吸過程中納米孔隙結(jié)構(gòu)變化特征的目的。為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用如下技術(shù)方案：

一種小角散射研究煤巖體吸附解吸的裝置，包括:

樣品腔(1)、橡膠墊圈(2)、內(nèi)六角螺釘(3)、第一二通閥(4)、高精度壓力表(5)、三通閥(6)、第二二通閥(7)、機(jī)械式壓力表(8)、減壓閥(9)、高壓氣瓶(10)、第三二通閥(11)、真空計(jì)(12)、真空泵(13)、樣品倉(14)、導(dǎo)管(15)、左旋螺絲(16)、氣流(17)、解吸端(18)、加壓端(19)、上盤(20)、下盤(21)，所述樣品倉(14)通過左旋螺絲(16) 與導(dǎo)管(15)耦合密封連接，進(jìn)而使氣體進(jìn)入樣品腔(1)，所述樣品倉(14)的上盤(20) 及下盤(21)在6個(gè)內(nèi)六角螺釘(3)的作用下通過橡膠墊圈(2)進(jìn)行帶壓接觸，保證了樣品倉的氣密性。所述導(dǎo)管(15)與第一二通閥(4)、第二二通閥(7)及第三二通閥(11)通過左旋螺絲(16)耦合連接，所述加壓端(19)的高壓氣瓶(10)和解吸端(18)的真空泵 (13)分別途經(jīng)第二二通閥(7)和第三二通閥(11)匯集于三通閥(6)，所述機(jī)械式壓力表 (8)及真空計(jì)(12)各自與導(dǎo)管(15)耦合連接實(shí)現(xiàn)壓力值讀取。

優(yōu)選地，所述所述樣品倉(14)由上盤(20)及下盤(21)組成，并在6個(gè)內(nèi)六角螺釘 (3)約束下通過橡膠墊圈(2)進(jìn)行帶壓接觸。所述第一二通閥(4)根據(jù)高精度壓力表(5) 是否高于預(yù)設(shè)定壓力而相應(yīng)關(guān)閉或開啟。

優(yōu)選地，所述氣流(17)由高壓氣瓶(10)通過減壓閥(9)調(diào)壓后進(jìn)入導(dǎo)管(15)中后抵達(dá)三通閥(6)處，調(diào)節(jié)三通閥(6)切斷解吸端(18)進(jìn)氣口，使得氣流(17)進(jìn)入樣品倉(14)與待研究樣品進(jìn)行吸附。

優(yōu)選地，所述氣流(17)在樣品腔(1)中經(jīng)過與待研究樣品充分吸附后，切斷三通閥(6) 與加壓端(19)的聯(lián)系。開啟真空泵(13)，樣品倉(14)中的氣流在抽真空作用下逐漸呈負(fù)壓實(shí)現(xiàn)解吸。

與相關(guān)裝置相比，本實(shí)用新型具有如下優(yōu)點(diǎn)：

本實(shí)用新型述及的一種小角散射研究煤巖體吸附解吸的裝置，具有樣品倉、加壓端、解吸端三通閥、二通閥、導(dǎo)管系統(tǒng)，各結(jié)構(gòu)緊湊，設(shè)計(jì)合理，安裝拆卸簡單；所述樣品倉的上盤及下盤在6個(gè)內(nèi)六角螺釘?shù)淖饔孟峦ㄟ^橡膠墊圈進(jìn)行帶壓接觸，保證了樣品倉的氣密性，所述導(dǎo)管與第一二通閥、第二二通閥及第三二通閥通過左旋螺絲耦合連接，所述加壓端的高壓氣瓶和解吸端的真空泵分別途經(jīng)第二二通閥和第三二通閥匯集于三通閥，所述機(jī)械式壓力表及真空計(jì)各自與導(dǎo)管耦合連接實(shí)現(xiàn)壓力值讀取。達(dá)到配合中子小角散射和X射線小角散射，以不同種單組分氣體或者混合多組分氣體為氣流測試納米尺度煤巖儲(chǔ)層動(dòng)態(tài)吸附解吸過程中納米孔隙結(jié)構(gòu)變化特征的目的。

附圖說明

圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的樣品A-A剖面圖；

圖中：1—樣品腔；2—橡膠墊圈；3—內(nèi)六角螺釘；4—第一二通閥；5—高精度壓力表；6—三通閥；7—第二二通閥；8—機(jī)械式壓力表；9—減壓閥；10—高壓氣瓶；11—第三二通閥； 12—真空計(jì)；13—真空泵；14—樣品倉；15—導(dǎo)管；16—左旋螺絲；17—?dú)饬鳎?8—解吸端； 19—加壓端；20—上盤；21—下盤。

一種小角散射研究煤巖體吸附解吸的裝置，其特征在于：包括樣品腔(1)、橡膠墊圈(2)、內(nèi)六角螺釘(3)、第一二通閥(4)、高精度壓力表(5)、三通閥(6)、第二二通閥(7)、機(jī)械式壓力表(8)、減壓閥(9)、高壓氣瓶(10)、第三二通閥(11)、真空計(jì)(12)、真空泵(13)、樣品倉(14)、導(dǎo)管(15)、左旋螺絲(16)、氣流(17)、解吸端(18)、加壓端(19)、上盤 (20)、下盤(21)，所述樣品倉(15)通過左旋螺絲(16)與導(dǎo)管(15)耦合密封連接，進(jìn)而使氣體進(jìn)入樣品腔(1)，所述樣品倉(14)的上盤(15)及下盤(21)在6個(gè)內(nèi)六角螺釘 (3)的作用下通過橡膠墊圈(2)進(jìn)行帶壓接觸，保證了樣品倉的氣密性。所述導(dǎo)管(15) 與第一二通閥(4)、第二二通閥(7)及第三二通閥(11)通過左旋螺絲(16)耦合連接，所述加壓端(19)的高壓氣瓶(10)和解吸端(18)的真空泵(13)分別途經(jīng)第二二通閥(7) 和第三二通閥(11)匯集于三通閥(6)，所述機(jī)械式壓力表(8)及真空計(jì)(12)各自與導(dǎo)管 (15)耦合連接實(shí)現(xiàn)壓力值讀取。

具體實(shí)施方式

下面對(duì)本實(shí)用新型做進(jìn)一步描述，但本實(shí)用新型的保護(hù)范圍并不局限于以下所描述具體實(shí)施方式的范圍。

結(jié)合圖1所示，一種小角散射研究煤巖體吸附解吸的裝置，樣品腔(1)、橡膠墊圈(2)、內(nèi)六角螺釘(3)、第一二通閥(4)、高精度壓力表(5)、三通閥(6)、第二二通閥(7)、機(jī)械式壓力表(8)、減壓閥(9)、高壓氣瓶(10)、第三二通閥(11)、真空計(jì)(12)、真空泵(13)、樣品倉(14)、導(dǎo)管(15)、左旋螺絲(16)、氣流(17)、解吸端(18)、加壓端(19)、上盤 (20)、下盤(21)，所述樣品倉(14)通過左旋螺絲(16)與導(dǎo)管(15)耦合密封連接，進(jìn)而使氣體進(jìn)入樣品腔(1)，所述樣品倉(14)的上盤(20)及下盤(21)在6個(gè)內(nèi)六角螺釘 (3)的作用下通過橡膠墊圈(2)進(jìn)行帶壓接觸，保證了樣品倉的氣密性。所述導(dǎo)管(15) 與第一二通閥(4)、第二二通閥(7)及第三二通閥(11)通過左旋螺絲(16)耦合連接，所述加壓端(19)的高壓氣瓶(10)和解吸端(18)的真空泵(13)分別途經(jīng)第二二通閥(7) 和第三二通閥(11)匯集于三通閥(6)，所述機(jī)械式壓力表(8)及真空計(jì)(12)各自與導(dǎo)管(15)耦合連接實(shí)現(xiàn)壓力值讀取。組裝完畢本實(shí)用新型后，將裝置置于小角散射試驗(yàn)臺(tái)，將待研究樣品置于樣品腔內(nèi)，打開氣瓶閥門，調(diào)節(jié)加壓閥到合適壓力，開啟第二二通閥，開啟三通閥，使得吸附端到樣品倉的氣流保持通路，切斷氣流進(jìn)入解吸端，即可進(jìn)行小角散射測試煤巖體吸附實(shí)驗(yàn)。

結(jié)合圖2所示，組裝完畢本實(shí)用新型后，待吸附實(shí)驗(yàn)完成后，關(guān)閉解壓閥，切斷氣源，切換三通閥，使得解吸端到樣品倉的氣流保持通路，切斷氣流進(jìn)入解吸端，開啟真空泵，觀察真空計(jì)數(shù)值，啟動(dòng)小角散射實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，即可進(jìn)行小角散射測試煤巖體解吸實(shí)驗(yàn)。