一種頁巖氣現(xiàn)場解吸附分析儀的制作方法
【技術領域】：
[0001] 本發(fā)明屬于頁巖氣制備技術領域，具體涉及一種頁巖氣現(xiàn)場解吸附分析儀。
【背景技術】：
[0002] 頁巖氣現(xiàn)場解吸附分析儀是一種針對頁巖氣含量測定的裝置，是一種在頁巖氣井 現(xiàn)場直接測量頁巖解析出氣體含量的儀器，主要對頁巖含氣中的損失氣和脫附氣進行分析 和計算。
[0003]目前的常規(guī)的頁巖或煤巖井場現(xiàn)在測量脫附量的設備，由于其是采用排水法進行 測量，其會引起以下缺點：
[0004] 1、水浴加熱，造成了整體儀器體積大，且由于液體的存在，不易運載。
[0005] 2、需多次觀測量筒或者滴定管液面，容易造成人為誤差。
[0006] 并且目前的常規(guī)的頁巖或煤巖井場現(xiàn)在測量脫附量的設備在數(shù)據(jù)采集的時候，需 要人工進行錄入，費時費力。

【發(fā)明內(nèi)容】
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[0007] 本發(fā)明的目的是提供一種體積小方便運載、測試精度高、數(shù)據(jù)采集自動化、保證頁 巖氣脫附氣體組份不受空氣影響，可實現(xiàn)程序自動化運行，大大降低人工勞動的頁巖氣現(xiàn) 場解吸附分析儀。
[0008] 本發(fā)明的頁巖氣現(xiàn)場解吸附分析儀，包括解吸罐，其特征在于，還包括參比池和恒 溫箱，在恒溫箱中設有解吸罐、參比池、第一氣動電磁閥、第二氣動電磁閥、第三氣動電磁 閥、第四氣動電磁閥和溫控器；所述的解吸罐經(jīng)管道分別與第二氣動電磁閥、第四氣動電磁 閥相連，第四氣動電磁閥另外一端與排氣管相連，排氣管穿出恒溫箱上的排氣孔，在解吸罐 與第四氣動電磁閥之間的管道上還連有采氣管，該采氣管與恒溫箱壁上的便攜式采氣接口 相連，在排氣管和采氣管上都還設有單向閥，所述的參比池經(jīng)管道分別與第一氣動電磁閥、 第二氣動電磁閥和第三氣動電磁閥相連，第一氣動電磁閥另一端與氦氣進氣管相連，在氦 氣進氣管中設有單向閥，所述的第三氣動電磁閥的另一端與排氣管上的單向閥至第四氣動 電磁閥之間的管道相連，所述的第一氣動電磁閥、第二氣動電磁閥、第三氣動電磁閥和第四 氣動電磁閥經(jīng)線路與匯流板相連，通過匯流板進行控制，匯流板再與溫壓控件信號相連，所 述的參比池設有第一熱電偶和第一壓力傳感器，所述的解吸罐設有第二熱電偶和第二壓力 傳感器，第一熱電偶和第二熱電偶都與溫壓控件信號相連；還設有上位機，所述的溫壓控件 與上位機信號相連，所述的解吸罐外套有解吸罐加熱套，該解吸罐加熱套與溫控器連接；
[0009] 所述的溫控器是對恒溫箱中的溫度和解吸罐加熱套進行控制。
[0010] 所述的溫壓控件是接收匯流板傳輸過來的信號，以及第一熱電偶和第二熱電偶的 信號并將其傳輸?shù)缴衔粰C，并接收上位機傳輸來的控制信號，再發(fā)出信號給匯流板，以對第 一氣動電磁閥、第二氣動電磁閥、第三氣動電磁閥和第四氣動電磁閥進行控制；
[0011] 所述的上位機用于接收溫壓控件傳輸來的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行顯示，存儲和分析，并 下發(fā)信號給與溫壓控件對其進行控制，通過上位機直觀的顯示測量過程和結果。
[0012] 優(yōu)選，所述的第一壓力傳感器、第二壓力傳感器都與溫壓控件信號相連，第一壓力 傳感器和第二壓力傳感器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔貕嚎丶?，溫壓控件再將信號傳輸?shù)缴衔粰C并進行 顯示，溫控器與上位機相連，上位機將控制信號傳輸?shù)綔乜仄?，對溫控器進行控制，使溫控 器對恒溫箱進行加熱或者冷卻，從而控制恒溫箱的溫度。
[0013] 所述的溫控器包括設于恒溫箱中的電加熱裝置，通過控制該電加熱裝置對恒溫箱 中的溫度進行控制。
[0014] 本發(fā)明相比于現(xiàn)有技術，其有益效果如下：
[0015] 本發(fā)明融合了創(chuàng)新性管道設計、自動化數(shù)據(jù)采集、自動化數(shù)據(jù)分析、優(yōu)化分析流程 等多個方面的技術創(chuàng)新，在中國同行業(yè)中處于領先水平，在國際上也屬于比較先進的水平。
[0016] 其主要優(yōu)點如下：
[0017] 1)優(yōu)化管路設計，體積大大縮小，方便運載
[0018] 常規(guī)的頁巖或煤巖井場現(xiàn)在測量脫附量的設備，多是采用排水法進行測量，水浴 加熱，造成了整體儀器體積大，且由于液體的存在，不易運載。本發(fā)明通過優(yōu)化管路設計， 采用壓力傳感器等測試脫氣量，并采用電加熱法維持恒溫，大大減少了儀器體積，且方便運 移。適用于頁巖氣、煤層氣現(xiàn)場脫附氣的測定。若與便攜式滾磨機（MillRoller)相配合， 可測試殘余氣量，進一步計算頁巖的總含氣量以及頁巖巖芯的氣體擴散系數(shù)。
[0019] 2)提高了測試精度
[0020] 常規(guī)的頁巖或煤巖井場現(xiàn)在測量脫附量的設備，多是采用排水法進行測量，需多 次觀測量筒或者滴定管液面，容易造成人為誤差。而本發(fā)明的頁巖氣現(xiàn)場解吸附分析儀通 過優(yōu)化管路設計，并結合高精度的壓力傳感器來測定樣品的脫附量，使得測試結果精確度 尚。
[0021] 3)數(shù)據(jù)采集自動化
[0022] 常規(guī)的頁巖或煤巖井場現(xiàn)在測量脫附量的設備，數(shù)據(jù)采集的時候，需人工進行錄 入，費時費力。本發(fā)明的頁巖氣現(xiàn)場解吸附分析儀實現(xiàn)了數(shù)據(jù)采集的自動化。
[0023] 4)保證頁巖氣脫附氣體組份不受空氣影響
[0024] 本發(fā)明中創(chuàng)新性使用He作為保護氣，將解吸罐中的空氣排除，這可避免了空氣對 樣品脫附氣的組成產(chǎn)生影響。一般解吸附的過程比較長，這也避免了微生物作用對脫附氣 體組份的影響。同時避免了空氣對巖芯產(chǎn)生化學反應。且在He保護氣下，同樣是在常壓下 脫附，可與常規(guī)的解吸附測試設備進行數(shù)據(jù)比較。
[0025] 5)可實現(xiàn)程序自動化采集
[0026] 本發(fā)明的頁巖氣現(xiàn)場解吸附分析儀采用氣動電磁閥，運用程序，來控制氣動電磁 閥的開閉，可實現(xiàn)多個流程的自動化進行，大大降低了人工勞動。
[0027] 本發(fā)明的頁巖氣現(xiàn)場解吸分析儀整體結構緊湊、對實驗環(huán)境要求不高，適用于車 載或者緊臨井場簡易房屋方便現(xiàn)場測試。它的功率較小，可用發(fā)電機供電，亦可常規(guī)供電。 該套儀器不僅可測試頁巖氣現(xiàn)場的含氣量，亦可測試致密氣、煤層氣等現(xiàn)場巖芯的含氣量， 且精確度更高。根據(jù)井場客戶測試的要求，頁巖氣現(xiàn)場快速解吸分析儀可與在線氣體分析 儀相連，同步分析頁巖脫附過程氣體成份及變化。這可快速確定頁巖氣的成份，以及研宄 脫氣的規(guī)律。頁巖氣現(xiàn)場解吸分析儀配備氣體樣品快捷式采氣接口，方便獲取巖芯樣品分 離出的氣體，以供后續(xù)的實驗室精確測試分析，像實驗室內(nèi)氣體組份分析、氣體同位素分析 等。配合后期的技術支持，為企業(yè)提供后期數(shù)據(jù)處理解釋、含氣性綜合分析，有利區(qū)域優(yōu)選， 井位論證乃至頁巖氣開發(fā)階段的生產(chǎn)監(jiān)測和壓裂效果分析等與頁巖氣勘探開發(fā)有關的全 方位技術服務。
【附圖說明】：
[0028] 圖1是本發(fā)明的頁巖氣現(xiàn)場解吸分析儀的結構示意圖；
[0029] 圖2是實測氣體數(shù)據(jù)與時間平方根的相關關系圖
[0030] 其中：1、保溫箱；2、氦氣進氣管；3、N2輸氣管；4、單向閥；5、第一氣動電磁閥；6、 參比池；7、第一壓力傳感器；8、第一熱電偶；9、第二氣動電磁閥；10、第三氣動電磁閥；11、 解吸罐；12、第二壓力傳感器；13、第二熱電偶；14、第四氣動電磁閥；15、匯流板；16、溫壓控 件；17、19、單向閥；18、排氣孔；20、便攜式采氣接口；21、溫控器；22、上位機；23、排氣管； 24、采氣管；25、解吸罐加熱套。
【具體實施方式】：
[0031] 以下實施例是對本發(fā)明的進一步說明，而不是對本發(fā)明的限制。
[0032] 實施例1:
[0033] 如圖1所示，本實施例的頁巖氣現(xiàn)場解吸附分析儀，包括解吸罐11，還包括參比池 6和恒溫箱1，在恒溫箱1中設有解吸罐11、參比池6、第一氣動電磁閥5、第二氣動電磁閥9、 第三氣動電磁閥10、第四氣動電磁閥14和溫控器21 ;所述的解吸罐11經(jīng)管道分別與第二 氣動電磁閥9、第四氣動電磁閥14相連，第四氣動電磁閥另外一端與排氣管23相連，排氣管 穿出恒溫箱上的排氣孔18,在解吸罐與第四氣動電磁閥之間的管道上還連有采氣管24,該 采氣管與恒溫箱壁上的便攜式采氣接口 20相連，在排氣管和采氣管上都還設有單向閥17、 19,所述的參比池6經(jīng)管道分別與第一氣動電磁閥5、第二氣動電磁閥9和第三氣動電磁閥 10相連，第一氣動電磁閥另一端與氦氣進氣管2相連，在氦氣進氣管中設有單向閥4,所述 的第三氣動電磁閥10的另一端與排氣管上的單向閥17至第四氣動電磁閥14之間的管道 相連，所述的第一氣動電磁閥、第二氣動電磁閥、第三氣動電磁閥和第四氣動電磁閥經(jīng)線路 與匯流板15相連，通過匯流板進行控制，匯流板的氣管與N2輸氣管3相連，匯流板再與溫 壓控件16信號相連，所述的參比池設有第一熱電偶8和第一壓力傳感器7,所述的解吸罐設 有第二熱電偶13和第二壓力傳感器12,第一熱電偶8和第二熱電偶13都與溫壓控件16信 號相連；還設有上位機22,所述的溫壓控件16與上位機22信號相連，所述的解吸罐11外 套有解吸罐加熱套25,該解吸罐加熱套與溫控器21連接；
[0034] 所述的溫控器21是對恒溫箱中的溫度和解吸罐加熱套25進行控制，其包括設于 恒溫箱中的電加熱裝置，通過控制該電加熱裝置對恒溫箱中的溫度進行控制。
[0035] 所述的溫壓控件是接收匯流板傳輸過來的信號，以及第一熱電偶和第二熱電偶的 信號并將其傳輸?shù)缴衔粰C，并接收上位機傳輸來的控制信號，再發(fā)出信號給匯流板，以對第 一氣動電磁閥、第二氣動電磁閥、第三氣動電磁閥和第四氣動電磁閥進行控制；
[0036] 所述的上位機用于接收溫壓控件傳輸來的數(shù)據(jù)，對數(shù)據(jù)進行顯示，存儲和分析，并 下發(fā)信號給與溫壓控件對其進行控制，通過上位機直觀的顯示測量過程和結果。
[0037] 所述的第一壓力傳感器、第二壓力傳感器都與溫壓控件信號相連，第一壓力傳感 器和第二壓力傳感器將數(shù)據(jù)傳輸?shù)綔貕嚎丶?，溫壓控件再將信號傳輸?shù)缴衔粰C并進行顯 示，溫控器與上位機相連，上位機將控制信號傳輸?shù)綔乜仄?，對溫控器進行控制，使溫控器 對恒溫箱進行加熱或者冷卻，從