CN202793863U

CN202793863U - 岩石解析气高真空脱气集气装置

Info

Publication number: CN202793863U
Application number: CN 201220498377
Authority: CN
Inventors: 史宝光; 王晓锋
Original assignee: Lanzhou Center for Oil and Gas Resources of Institute of Geology and Geophysics of CAS
Current assignee: Lanzhou Center for Oil and Gas Resources of Institute of Geology and Geophysics of CAS
Priority date: 2012-09-27
Filing date: 2012-09-27
Publication date: 2013-03-13
Anticipated expiration: 2022-09-27

Abstract

本实用新型涉及一种岩石解析气高真空脱气集气装置，该装置由脱气装置和集气装置两部分组成。所述脱气装置包括内置不锈钢球的不锈钢罐体和气体压力检测装置；所述不锈钢罐体上部设有不锈钢密封盖，该不锈钢密封盖上分别设有解析气采集口、真空泵连接口及所述气体压力检测装置；所述集气装置包括玻璃罐体、端部设有密封活塞的推杆和针管；所述玻璃罐体的一端设有所述推杆，其另一端设有所述针管；所述密封活塞置于所述玻璃罐体内。本实用新型样品适用范围广，获取的解析气气量大、真空破碎时间短、温度低，有效提高解析气的组份和同位素组成数据的准确性和可靠性。

Description

岩石解析气高真空脱气集气装置

技术领域

本实用新型涉及油气地球化学领域中的解析气脱气集气装置，尤其涉及岩石解析气高真空脱气集气装置。

背景技术

岩石孔隙表面的原子或离子存在剩余价力场，具有吸附气体或液体的能力，天然气在扩散运移过程中，不断被吸附，形成岩石吸附气，借助于各种物理方法使之从岩石吸附态转化为游离态并予以收集，在油气地球化学领域称之为解析气。解析气的研究对于天然气成因判识、气源对比、运移成藏、烃源岩和储层评价，以及煤层气、页岩气、致密砂岩气等非常规天然气热点研究领域，均具有十分重要的理论和实际意义。

目前，国内的解析气脱气集气装置主要分为两类，一类为以水为密闭介质的脱气集气装置***，另一类为真空脱气附加排水集气的装置***。这两类装置均存在如下缺点：⑴脱气装置的容积的限制，进样量被限制在50克以下，导致可获取的解析气气量小；⑵由于水介质的存在，两类装置均为低真空、高本底、高漏率***，获取的解析气中烃类浓度低，无法使用常规手段对解析气的组份和同位素组成进行测试分析。一般需要对解析气进行富集才能对其组份组成进行测试，增加了测试难度和成本。特别是，解析气的同位素组成测试在现有装置基础上很难实现；⑶集气装置均以水为密闭介质，由于可获取的岩石解析气数量小，集气装置中的水会对解析气的组份及同位素组成影响，影响了岩石解析气在天然气地球化学领域的研究与应用；⑷现有的真空脱气装置的在长时间的运行过程中，岩石受撞击温度迅速升高，使岩石受热分解产生一定量的热解气，从而影响了解析气组份和同位素组成，覆盖了岩石解析气的原始面貌；⑸现有装置无法准确对脱附的解析气气量进行测量和计算。

上述缺点直接影响了解析气组份和同位素组成数据的准确性和可靠性。此外，国外解析气脱气集气装置报道极少，无从借鉴和参考，严重制约了解析气在天然气地球化学领域的应用和研究。因此，必须设计研发更为科学合理的解析气脱气集气装置，确保获取的解析气的组份和同位素组成不受影响，为解析气的研究与应用打下科学可靠的实验基础，填补国内解析气集气脱气装置设计研发的空白，从而改变解析气在天然气地球化学研究领域的相对滞后的局面。

发明内容

本实用新型所要解决的技术问题是提供一种有效提高解析气的组份和同位素组成数据的准确性和可靠性的岩石解析气高真空脱气集气装置。

为解决上述问题，本实用新型所述的岩石解析气高真空脱气集气装置，其特征在于：该装置由脱气装置和集气装置两部分组成；所述脱气装置包括内置不锈钢球的不锈钢罐体和气体压力检测装置；所述不锈钢罐体上部设有不锈钢密封盖，该不锈钢密封盖上分别设有解析气采集口、真空泵连接口及所述气体压力检测装置；所述集气装置包括玻璃罐体、端部设有密封活塞的推杆和针管；所述玻璃罐体的一端设有所述推杆，其另一端设有所述针管；所述密封活塞置于所述玻璃罐体内。

所述不锈钢罐体呈上大下小的圆柱形。

所述不锈钢罐体与所述不锈钢密封盖之间设有凹凸真空法兰连接，该凹凸真空法兰连接上均布有数个紧固螺丝，其相接处设有真空法兰密封。

所述解析气采集口与所述真空泵连接口上均安装有不锈钢真空阀门。

所述玻璃罐体与所述针管之间设有密封装置。

本实用新型与现有技术相比具有以下优点：

1、本实用新型样品适用范围广，烃源岩（包括泥岩、煤岩、页岩、碳酸盐岩等）的岩心、岩屑以及地表露头，三类样品的解析气提取实验均取得了较好的效果。

2、获取的解析气气量大。

现有技术中的装置要求样品介于20~50g之间，并需预先粉碎为颗粒，以便装入密闭容器进行实验，人为减少了可收集到的解析气气量。而本实用新型进样量较大，一般为100g~200g，大块样品直接装入解析罐进行实验，无需预粉碎处理，最大程度上避免了解析气的人为损失。

3、密闭性好，真空度高。

现有技术中的装置一般具有低真空、高本底、高漏率的缺点，获取的解析气混有较多数量的空气而使烃类气体相对含量降低，从而达不到正常测试分析的要求。而本实用新型具有极好的密闭性，真空度高，样品始终处于高真空、低本底、低漏率的实验环境中。一般情况下，装置真空度介于10^-4~10^-5标准大气压，即本实用新型中的大气含量仅有0.0001%~0.00001%，获取的解析气受大气污染的影响完全可以忽略不计。

4、真空破碎时间短，温度低。

现有技术中的解析气真空脱气装置，在真空破碎样品的过程中，装置温度迅速升高，有可能使样品受热分解产生一定量的热解气，造成获取的解析气测试数据失真。而本实用新型样品真空破碎时间3~5分钟，破碎后样品温度介于40℃~50℃，获取的解析气不受“热解气”的影响，确保了测试数据的准确性和代表性。

5、采用无水集气装置。

现有技术中的装置无论是以水为密闭介质的脱气集气装置***，还是真空脱气附加排水集气的装置***，均以排水集气法收集解析气，无法避免水对解析气组份和同位素组成的影响，而本实用新型采用无水集气装置收集解析气，最大程度上避免了排水集气法对解析气组份及同位素组成的干扰。利用无水集气装置获取的解析气气量最高可达3ml左右，完全满足了相关分析测试的要求。

6、通过对不同岩心样品进行解析气提取实验，用以验证本实用新型的科学性和可靠性。结果表明：⑴如表1所示，获取的解析气主要以烃类气体及二氧化碳气体为主，烃类气体相对百分含量最高可达到80%以上，可稳定检测出δ¹³C₁~δ¹³C₃数据，部分样品检测出δ¹³C₄~δ¹³C₅数据，所含地化信息丰富，完全满足了解析气地球化学研究和应用的需要，填补了国内解析气装置研发的空白；⑵如图4所示，结合实际地质背景分析表明，解析气中的烃类气体碳同位素值对其烃源岩类型及成熟度的判识结果，与运用有机地球化学和岩石学对同一烃源岩的类型和成熟度的判识结果具有极好一致性，表明解析气与相应源岩具有极好的亲缘关系；同时从另一方面也有力的反证新建立的方法可行性和科学性；⑶如图5所示，第一次用勘探区自然源岩样品解析气实测的δ¹³C₁值和同一源岩实测的R_o值回归的lgR_o vs δ¹³C₁表达式，这对地学研究是很有意义的。也就是说，借助新建立的装置和方法用实验地质学的手段建立一个工作区的精细油气源对比的模式，并以此为***点扩展到更深层次的研究一些油气地学关键性问题，如油气的成因类型、油气运移和成藏、区域烃源岩的准确识别、区域内油气的潜力乃至油气勘探方向等都会提供极有价值的科学信息。

表1岩石解析气测试数据一览表

附图说明

下面结合附图对本实用新型的具体实施方式作进一步详细的说明。

图1为本实用新型的脱气装置示意图。

图2为本实用新型的集气装置示意图。

图3为本实用新型脱气装置工作示意图。

图4为利用解析气δ ¹³C₁值与δ ¹³C₂值划分源岩/天然气类型图。

图5为腐殖型源岩R _o vs δ ¹³C₁相关关系图。

图中：1—不锈钢罐体 2—不锈钢球 3—真空法兰密封 4—不锈钢密封盖 5—紧固螺丝 6—解析气采集口 7—真空泵连接口 8—气体压力检测装置 9—不锈钢真空阀门 10—样品 11—玻璃罐体 12—密封活塞 13—推杆 14—密封装置 15—针管 16—行星球磨机转盘。

具体实施方式

岩石解析气高真空脱气集气装置，该装置由脱气装置和集气装置两部分组成。

脱气装置包括内置不锈钢球2的不锈钢罐体1和气体压力检测装置8（参见图1）。不锈钢罐体1上部设有不锈钢密封盖4，该不锈钢密封盖4上分别设有解析气采集口6、真空泵连接口7及气体压力检测装置8，实现解析气提取、密封罐体抽真空，以及检测解析气压力的功能。

其中：不锈钢罐体1呈上大下小的圆柱形。

不锈钢罐体1与不锈钢密封盖4之间设有凹凸真空法兰连接，该凹凸真空法兰连接上均布有数个紧固螺丝5，其相接处设有真空法兰密封3。

解析气采集口6与真空泵连接口7上均安装有不锈钢真空阀门9。

集气装置包括玻璃罐体11、端部设有密封活塞12的推杆13和针管15（参见图2）。玻璃罐体11的一端设有推杆13，其另一端设有针管15；密封活塞12置于玻璃罐体11内。玻璃罐体11与针管15之间设有密封装置14。

集气装置通过脱气装置的解析气采集口6，直接收集解析气用以进行其组份和同位素组成的测试。

工作时，首先将100~200g大块岩石样品10以及8~10颗不锈钢球2放置于不锈钢罐体1内，通过真空泵连接口7对不锈钢罐体1进行密封抽真空，真空度至10^-4~10^-5标准大气压后，将不锈钢罐体1固定于行星球磨机上；然后接通电源，不锈钢罐体1在高速旋转和自转的过程中（图3），罐体内的不锈钢球2将样品10击碎至粉末状，岩石样品10的吸附气在高真空环境中脱附，不锈钢罐体1旋转4~5分钟后，停止并取下来；最后采用集气装置抽取1ml左右的吸附气进行组分和同位素组成的测试分析即可。

Claims

1.岩石解析气高真空脱气集气装置，其特征在于：该装置由脱气装置和集气装置两部分组成；所述脱气装置包括内置不锈钢球（2）的不锈钢罐体（1）和气体压力检测装置（8）；所述不锈钢罐体（1）上部设有不锈钢密封盖（4），该不锈钢密封盖（4）上分别设有解析气采集口（6）、真空泵连接口（7）及所述气体压力检测装置（8）；所述集气装置包括玻璃罐体（11）、端部设有密封活塞（12）的推杆（13）和针管（15）；所述玻璃罐体（11）的一端设有所述推杆（13），其另一端设有所述针管（15）；所述密封活塞（12）置于所述玻璃罐体（11）内。

2.如权利要求1所述的岩石解析气高真空脱气集气装置，其特征在于：所述不锈钢罐体（1）呈上大下小的圆柱形。

3.如权利要求1所述的岩石解析气高真空脱气集气装置，其特征在于：所述不锈钢罐体（1）与所述不锈钢密封盖（4）之间设有凹凸真空法兰连接，该凹凸真空法兰连接上均布有数个紧固螺丝（5），其相接处设有真空法兰密封（3）。

4.如权利要求1所述的岩石解析气高真空脱气集气装置，其特征在于：所述解析气采集口（6）与所述真空泵连接口（7）上均安装有不锈钢真空阀门（9）。

5.如权利要求1所述的岩石解析气高真空脱气集气装置，其特征在于：所述玻璃罐体（11）与所述针管（15）之间设有密封装置（14）。