[实用新型]岩石覆压条件下等温吸附/解吸和驱替测试设备

说明书

本实用新型专利提供了岩石覆压条件下等温吸附/解吸和驱替测试设备，包括岩样固定装置、气压装置，所述岩样固定装置包括黄金管夹持套、岩心室、恒温套、固定头、定位助推杆、补偿过渡器，岩心室两端分别顺序设置补偿过渡器和定位助推杆，固定头固定定位助推杆，定位助推杆连接补偿过渡器，所述固定头通过螺帽分别固定在岩心室两端，黄金管夹持套设置在岩心室外侧，通过岩心夹持器实现给岩心施加围压，通过多级压力传感器，实现对不同压力段的压力精确测定；通过多级减压阀实现对高压等温吸附解吸时泄压的精确控制，具有结构简单，测试数据精准的特点。

技术领域

本实用新型属于岩石吸附气量技术领域，尤其涉及岩石覆压条件下等温吸附/解吸和驱替测试设备及方法。

背景技术

评价页岩气及煤层气经济可采性的关键因素，在于页岩及煤的含气性，页岩或煤岩含气量是指每吨岩石中所含天然气在标准状态下的体积，以页岩气为例，获取页岩含气性性质的方法主要由解吸法、等温吸附法、测井解释法等，其中等温吸附法是通过实验室内一定温度下通过测定不同压力条件下样品对气体吸附量的方法，结合以适当的数理方程从而确定样品对气体的吸附能力。目前常用的等温吸附仪按照测试原理的差异，分为重量法和容量法2种，重量法是通过测定样品在特定温度、压力条件下气体吸附平衡状态的重量，加和此时的浮力，计算其质量变化，从而得到样品的气体吸附量；其中浮力是对应条件下压力腔内气体密度与样品体积的乘积，而气体密度则由测定压力腔内加挂的固定体积空心铅锤重量变化得到；容量法是通过测定样品在特定温度、压力条件下气体吸附平衡状态的气体压力变化量，计算其气体体积变化，从而得到样品的气体吸附量，一般情况下，等温吸附测试都要将研究样品磨碎至一定粒径以后经过脱气或平衡水处理以后开展测试分析，测试温度为系统设定温度，测试压力为系统内气体压力，而实际地质条件下，页岩会同时受到围岩压力和流体压力的双重影响，上述实验系统均无法实现对围岩压力的控制，除此以外，常规等温吸附仪器设备由于高压条件下泄压速度快，因此对于解吸过程的测试难以精确控制，对于准确评价煤层气或页岩气的产气能力及解析效率均存在缺陷；同时，因为压力传感器测量精度与量程之间难以平衡，大量程压力传感器精度往往不高，因此高压等温吸附仪的低压测点准确度不高。

为了实现围岩压力下岩石等温吸附实验研究，中国实用新型专利申请一种岩石三轴实验设备及方法，申请号：2017106100350提供了一种三轴试验设备，包括主框架和压力室；其中主框架为口字形框架，中央设有用于容置压力室的空间；该压力室包括筒体和底座，该筒体余底座可拆卸的通过分体式卡箍固定在一起以形成密封的内腔；在筒体内设有上压头和下压头，上压头和下压头的位置相对应以对试件施压轴向压力；且所述底座上设有围压进出口以对试件施加径向压力；且所述筒体内设有轴向引伸计和径向引伸计；在筒体的顶部设有排气口，且在下压头上设有进气口；还包括压力室围压伺服加载机构，以为压力室提供试验所需的动力，该专利是以设备为基础，辅以容量法等温吸附实验系统，可以基本实现覆压等温吸附实验，等温吸附实验原理可参照《煤的高压等温吸附试验方法GB/T19560-2008》。简言之，就是通过状态方程，通过气体压力的改变，求取测试实验系统的自由体积和死体积，然后同样采用气体压力变化的原理，求取样品吸附气量。但存在缺点为：1、覆压通过六面实现三轴加压，密封性差，较难实现30MPa以上的高压等温吸附；2、高压等温吸附压力精度不够，一般情况下，压力表量程越大，对应精度越低，对于单个压力传感器而言，高压等温吸附仪的低压部分数据相对误差较大；3、常规高压等温吸附仪由于泄压过快，因此难以实现等温吸附实验结束以后的解吸过程模拟。

实用新型内容

针对上述背景技术的阐述，本实用新型提供岩石覆压条件下等温吸附/解吸和驱替测试设备及方法，通过高精度的设备和合理的方法，实现对岩石含气量的精确测量。

为了达到上述目的，本实用新型提供如下技术方案：