[发明专利]往复集气式页岩解吸测试分析仪

说明书

本发明公开一种往复集气式页岩解吸测试分析仪，包括分离机构、计量机构、数据采集处理控制机构；计量机构包括往复式集气罐、电控滑动组件、二位四通电磁阀；往复式集气罐内通过活塞分隔成第一腔室和第二腔室，第一、第二腔室通过第一、第二管道与二位四通电磁阀连接；解吸罐通过第三管道与二位四通电磁阀的进气口连接；第一腔室和第二腔室内分别设有限位传感器；另设活塞杆与活塞连接，电控滑动组件带动活塞杆并推动活塞往复运动；所述第一管道、第二管道上各自同时设有所述气压传感器。本装置开创性地采用了往复式集气罐和二位四通电磁阀，以及独创的管道连接和解吸气收集方式，实现了页岩解吸气试验往复不间断进行，自动化程度高。

技术领域

本发明属于页岩气储量评价技术领域，具体涉及是往复集气式页岩解吸测试分析仪。

背景技术

随着世界各国油气供需矛盾的日益突出，作为常规能源的重要补充，页岩气被公认为是接替常规能源的最现实的重要能源之一。页岩气是指富含有机质、成熟的暗色泥页岩或高碳泥页岩中由于有机质吸附作用或岩石中存在着裂缝和基质孔隙，使之储集和保存了一定具商业价值的生物成因、热解成因及二者混合成因的非常规天然气，地球页岩层内的天然气资源与常规天然气可采储量相当。虽然与常规天然气相比，页岩气的勘探开发难度更高，但在全球能源需求极具增加的背景下，各国都十分重视页岩气的开发利用。

页岩气由解吸气、残余气、损失气三部分组成。其中，解吸气是通过往复集气式页岩解吸测试分析仪对页岩样品产生的解吸气自动测量，并记录当前解吸温度和压力等参数，将测得的解吸气量转化为标准状态下的气量；残余气是通过将残余样品进行处理，使其再次解吸，通过往复集气式页岩解吸测试分析仪进行测量获得残余气量；损失气是在解吸气和残余气的测量完成之后，运用拟合算法对损失气进行反演推算得到。

现有技术中，中国授权专利CN207366278U提供了一种无间断连续收集页岩解吸气的装置，包括两集气装置和一阀位切换装置，两集气装置分别为第一集气装置和第二集气装置，第一集气装置和第二集气装置均连接阀位切换装置，阀位切换装置连接进水装置和页岩解吸装置，第一集气装置和第二集气装置通过阀位切换装置的阀位切换交替连通进水装置和页岩解吸装置，第一集气装置连通页岩解吸装置排水集气，第二集气装置连通进水装置进水，第一集气装置中收集的页岩气将充满第一集气装置时，阀位切换装置进行阀位切换，第二集气装置连通页岩解吸装置排水集气，第一集气装置连通进水装置进水。该专利技术基于无间断连续测量，设计了双集气装置往复交替工作的模式，保证了测量过程的连续性。然而，该专利的技术原理虽然容易理解，但是采用排水法，需要水的参与，在野外试验时会带来很多不便，增加了装置的复杂性；气体易溶于水，这部分气体将无法计量，同时在解吸阶段末尾，只有微量气体产生时，由于气体溶于水，这部分气体也将无法计量，导致系统可能会提前结束解吸实验，实际是并未结束；此装置中缺少对温度的检测，如果温度不一致则会对计量结果产生影响；所用的集气装置、进水装置与阀位切换装置的连接关系设计复杂，阀位切换装置需要设置为十通阀才能实现相应功能。整个过程繁琐，容易出现误操作。

例如中国授权专利CN211426158U提供了一种气体含量测试装置和页岩解吸气含量测试装置，包括单作用气缸、气压传感器和驱动装置；单作用气缸的压力室设有与其内部相通的进气口和出气口，且进气口和出气口均设有打开或关闭其的阀门，进气口通过进气管与气源相连通，气压传感器设置在压力室内用于检测其内部压力，驱动装置与单作用气缸的活塞杆传动连接，以驱动活塞杆沿单作用气缸的缸筒运动。该测试装置不需要水等其他液体介质参与，通过电机控制气缸活塞杆的运动能够实时保证进气端和出气端的压力平衡，简单明了，测试方法直接可靠，可行性高，计量精度高，稳定性好，测试成本低廉。然而，该测试装置采用单作用气缸，不能实现连续采集，即不能实现实验过程的实时反馈；一次采集完成之后需要释放气体，而此时在密闭腔室内会源源不断的有被测气体进入，再次进行采集时会出现气量的阶跃，同时对采集曲线的绘制带来很大影响，对于后续实验分析增加了较大难度，缺少对采集到的页岩样品的处理，以及如何产生页岩气的过程的描述，显得不够全面；不能实现连续无间断的准确测量。

发明内容