[发明专利]页岩气和煤层气的混合气体吸附测试装置及方法

说明书

本发明公开了一种页岩气和煤层气的混合气体吸附测试装置，高精度计量泵的上游端连接进气管路和抽真空管路，进气管路上设有进气阀，抽真空管路上设有抽真空阀，高精度计量泵的下游端连接有出气管路，出气管路上设有分别与参考缸和样品缸连接的第一软管和第二软管，出气管路上还设有出气阀和排气阀，出气阀和排气阀之间的出气管路上设有与色谱仪连接的取样管路，取样管路上设有取样阀，参考缸和样品缸分别放置于两个高精度秤量装置上，温压测量装置包括第一温压测量装置和第二温压测量装置，温度控制系统用于控制整个装置的温度。本发明能够测量并计算得到混合气体在页岩和煤中的总吸附量及各组分的吸附分量，计算结果准确。

技术领域

本发明涉及石油天然气勘探开发技术领域，特别是涉及一种页岩气和煤层气的混合气体吸附测试装置及方法。

背景技术

页岩气和煤层气作为我国重要的非常规天然气资源，资源量巨大且在我国天然气生产中占据越来越重要的比例。同时，页岩和煤层也是二氧化碳封存的重要储层，对“双碳”战略目标的实现具有重要意义。虽然页岩气和煤层气的主要成分均为甲烷，但是仍富集一些其他气体，比如二氧化碳、氮气和乙烷等烃类气体。二氧化碳封存也是在储层原有的甲烷等气体中注入大量的二氧化碳，这些气体在页岩和煤层中的主要赋存状态为吸附态。研究吸附态混合气体的特性对页岩气和煤层气的生产以及二氧化碳的封存具有重要意义。因此，需要通过实验室测量这些气体在混合状态下在页岩和煤层中的吸附量。

目前单一组分气体在页岩或者煤层中吸附量的测试方法主要有重力法、体积法和压力法等。但是，混合气体的吸附需要同时测量吸附总量以及各组分的吸附分量，除了需要测量样品端游离态混合气的组分之外，还需要能够精确计量注入的混合气各个组分的分量，因此，混合气吸附设备需要使用高精度计量泵注入混合气。在计算过程中，需要使用混合气体状态方程来计算混合气体的密度，而目前混合气体状态方程的误差都较大，对各组分的吸附分量计算造成较大的误差，导致计算结果无法使用。

发明内容

本发明的目的是提供一种页岩气和煤层气的混合气体吸附测试装置及方法，以解决上述现有技术存在的问题，能够测量并计算得到混合气体在页岩和煤中的总吸附量及各组分的吸附分量，而且无需使用混合气体状态方程，计算结果准确。

为实现上述目的，本发明提供了如下方案：

本发明提供一种页岩气和煤层气的混合气体吸附测试装置，包括高精度计量泵、样品缸、参考缸、高精度秤量装置、色谱仪、温压测量装置和温度控制系统，所述高精度计量泵的上游端通过进气管路与混合气体的气源连接，并通过抽真空管路与抽真空装置连接，所述进气管路上设有进气阀，所述抽真空管路上设有抽真空阀，所述高精度计量泵的下游端连接有出气管路，所述出气管路上设有分别与所述参考缸和所述样品缸连接的第一软管和第二软管，所述参考缸和所述样品缸上游的所述出气管路上设有出气阀，所述参考缸和所述样品缸下游的所述出气管路上设有排气阀，所述排气阀的下游端与所述抽真空装置连接，所述出气阀和所述排气阀之间的所述出气管路上设有与所述色谱仪连接的取样管路，所述取样管路上设有取样阀，所述参考缸和所述样品缸分别放置于两个所述高精度秤量装置上，所述温压测量装置包括能够对所述高精度计量泵内气体的温度和压力进行测量的第一温压测量装置和能够对所述参考缸和所述样品缸内气体的温度和压力进行测量的第二温压测量装置，所述温度控制系统用于控制整个装置的温度。

优选地，所述高精度秤量装置为高精度电子秤。

优选地，所述第一温压测量装置和所述第二温压测量装置均为温压表。

优选地，所述第一软管和所述第二软管均为高压软管。

优选地，所述取样阀为六通阀。

优选地，所述高精度计量泵的精度为0.001毫升。

优选地，所述高精度电子秤的精度不低于0.001克。