CN205580919U

CN205580919U - 一种测定***

Info

Publication number: CN205580919U
Application number: CN201620146044.XU
Authority: CN
Inventors: 张峰; 乌效鸣; 郑文龙; 吴笛; 黄河
Original assignee: China University of Geosciences
Current assignee: China University of Geosciences
Priority date: 2016-02-26
Filing date: 2016-02-26
Publication date: 2016-09-14
Anticipated expiration: 2026-02-26

Abstract

本实用新型一种测定***，所述***包括：抽气装置通过第一管道及第二管道与所述供气装置连接，用于对页岩试样进行脱气；搅拌装置通过第三管道与所述第二管道连接，用于搅拌所述页岩试样与压裂液；供气装置用于为所述搅拌装置提供固定压力的气体；加热装置通过所述螺旋气管与第一管道连接，用于保证所述气体恒温；气体采集装置通过第四管道与所述螺旋气管连接，用于采集所述气体；气体测量装置通过测量管道与所述第四管道连接，用于利用排水法对所述气体体积进行测量。如此，可以在压裂液作用下对页岩样气体吸附能力进行测定，获取压裂液作用下气体解吸的室内有效理论数据，以模拟井下作业环境和产气条件，避免页岩储气层被破坏，提高产气量。

Description

一种测定***

技术领域

本实用新型属于地质勘探的技术领域，尤其涉及一种测定***。

背景技术

页岩气在我国能源结构中的比重越来越大，对国民建设的贡献日益突出。随着开采力度的加大，对不同区域页岩的成分得到了新的认识，尤其是其蕴含可燃气的能力。不同区域，不同深度的页岩样对可燃气体的吸附能力并不相同，压裂环境对页岩样的作用影响也大不相同，因此对页岩样蕴含页岩气的能力进行测定，可以避免针对性不足造成页岩气储层严重破坏，造成产气量不佳的问题。

现有技术中，通过地质勘探采取的页岩样，已经破坏了原有的气体富含环境，不能直接测定岩样蕴含页岩气的能力，并且现有技术不能对压裂液的作用进行评价。而只有针对不同压裂液进行实验，方能评价出压裂液配方对地层的伤害水平和作用机理。

基于此，目前亟需一种能够评价压裂液作用下对页岩样气体吸附能力的测定***，以能获取压裂液作用下气体解吸的室内有效理论数据，有效模拟井下作业环境和产气条件，避免页岩储气层被破坏，提高产气量。

实用新型内容

针对现有技术存在的问题，本实用新型实施例提供了一种测定***，用于解决现有技术中不能对压裂液作用下的页岩样气体吸附能力进行测定，导致不能模拟井下作业环境和产气条件，造成页岩储气层被破坏，产气量降低的技术问题。

本实用新型提供一种测定***，所述***包括：抽气装置、搅拌装置、供气装置、加热装置、气体采集装置及气体测量装置；其中，

所述抽气装置通过第一管道及第二管道与所述供气装置连接，用于对页岩试样进行脱气；

所述搅拌装置通过第三管道与所述第二管道连接，用于搅拌所述页岩试样与压裂液；

所述供气装置用于为所述搅拌装置提供固定压力的气体；

所述加热装置通过所述螺旋气管与第一管道连接，用于保证所述气体恒温；

所述气体采集装置通过所述第四管道与所述螺旋气管连接，用于采集所述气体；

所述气体测量装置通过测量管道与所述第四管道连接，用于利用排水法对所述气体体积进行测量。

上述方案中，所述抽气装置包括：真空泵。

上述方案中，所述供气装置包括：气罐、压力表；其中，所述压力表安装在所述气罐一端，用于测试所述气罐的压力。

上述方案中，所述搅拌装置包括：储罐、第一支架、卡爪、底座、联轴器和电机；其中，

所述储罐设置在所述第一支架上，用于放置所述页岩试样；

所述卡爪的一侧与所述第一支架一侧的第一固定孔连接，所述卡爪的另一侧与所述第一支架另一侧的第二固定孔连接；

所述第一支架的一端设置在所述底座上，所述第一支架的另一端与所述联轴器的一端连接；

所述联轴器的另一端与所述电机连接。

上述方案中，所述加热装置包括：恒温油浴罐。

上述方案中，所述气体采集装置包括：干燥器、集气袋；其中，

所述干燥器设置在所述第四管道上，用于对所述气体进行干燥；

所述集气袋通过第五管道与所述第四管道连接，用于采集所述气体。

上述方案中，所述***还包括：浓度检测装置，所述浓度检测装置设置在所述第四管道上，用于对所述气体中的二氧化碳、可燃气体及甲烷的浓度进行检测。

上述方案中，所述浓度检测装置包括：二氧化碳探头、可燃气体探头及甲烷探头。

上述方案中，所述气体测量装置包括：注水罐、测量管道及废液罐；其中，

所述注水罐的一端与所述测量管道的一端连接；

所述测量管道的另一端与所述废液罐连接。

上述方案中，所述压裂液包括：水、稠化剂、破胶剂、减阻剂、抑制剂及杀菌剂。

本实用新型提供了一种测定***，所述***包括：抽气装置、搅拌装置、供气装置、加热装置、气体采集装置及气体测量装置；其中，所述抽气装置通过第一管道及第二管道与所述供气装置连接，用于对页岩试样进行脱气；所述搅拌装置通过第三管道与所述第二管道连接，用于搅拌所述页岩试样与压裂液；所述供气装置用于为所述搅拌装置提供固定压力的气体；所述加热装置通过所述螺旋气管与第一管道连接，用于保证所述气体恒温；所述气体采集装置通过所述第四管道与所述螺旋气管连接，用于采集所述气体；所述气体测量装置通过测量管道与所述第四管道连接，用于利用排水法对所述气体体积进行测量；如此，可以在压裂液作用下对页岩样气体吸附能力进行测定，获取压裂液作用下气体解吸的室内有效理论数据，以模拟井下作业环境和产气条件，避免页岩储气层被破坏，提高产气量。

附图说明

图1为本实用新型提供的测定***的整体结构示意图。

附图标记说明：

1-抽气装置；2-搅拌装置；3-供气装置；4-加热装置；5-气体采集装置；6-浓度检测装置；7-气体测量装置；11-第一气管；12-第二气管；13-第三气管；14-第一阀门；15-第二阀门；16-第三阀门；21-第一储罐排气阀；22-第二储罐排气阀；23-储罐；24-第一支架；25-卡爪；26-底座；27-联轴器；28-电机；29-第一固定孔；30-第二固定孔；31-气罐；32-压力表；41-恒温油浴罐；42-螺旋气管；51-第四气管；52-干燥器；53-集气袋；54-第五气管；55-第四阀门；61-二氧化碳探头；62-可燃气体探头；63-甲烷探头；70-第五阀门；71-注水罐；72-第六阀门；73-测量管道；74-废液罐；75-第七阀门；76-第二支架；77-第一测量管道；78-第二测量管道；79-第三测量管道；80-第四测量管道；81-第八阀门；82-第九阀门；83-第十阀门；84-第十一阀门。

具体实施方式

为了获取压裂液作用下气体解吸的室内有效理论数据，以模拟井下作业环境和产气条件，避免页岩储气层被破坏，提高产气量，本实用新型提供了一种测定***，所述***包括：抽气装置、搅拌装置、供气装置、加热装置、气体采集装置及气体测量装置；其中，所述抽气装置通过第一管道及第二管道与所述供气装置连接，用于对页岩试样进行脱气；所述搅拌装置通过第三管道与所述第二管道连接，用于搅拌所述页岩试样与压裂液；所述供气装置用于为所述搅拌装置提供固定压力的气体；所述加热装置通过所述螺旋气管与第一管道连接，用于保证所述气体恒温；所述气体采集装置通过所述第四管道与所述螺旋气管连接，用于采集所述气体；所述气体测量装置通过测量管道与所述第四管道连接，用于利用排水法对所述气体体积进行测量。

下面通过附图及具体实施例对本实用新型的技术方案做进一步的详细说明。

本实施例提供一种测定***，如图1所示，所述***包括：抽气装置1、搅拌装置2、供气装置3、加热装置4、气体采集装置5、浓度检测装置6及气体测量装置7；其中，

所述抽气装置1通过第一气管11与第二气管12的一端连接，所述第二气管12的另一端与所述供气装置3连接，所述搅拌装置2通过第三气管13与所述第二气管12连接，当所述搅拌装置2中装好页岩试样后，所述抽气装置1用于对所述页岩试样进行脱气。其中，所述第一气管11的一端与所述抽气装置1连接，所述第二气管12为不锈钢气管。

具体地，所述抽气装置1具体包括：真空泵。所述第一管道11上设置有第一阀门14，所述第二气管12上设置有第二阀门15；所述搅拌装置2上设置有第一储罐排气阀21及第二储罐排气阀22；当需要对所述页岩试样进行脱气时，打开第一阀门14、第一储罐排气阀21及第二储罐排气阀22，通过真空泵对所述页岩试样进行脱气。其中，所述第一阀门14为真空泵开关阀，所述第二阀门15为气源阀。

这里，所述搅拌装置2还包括：储罐23、第一支架24、卡爪25、底座26、联轴器27和电机28；其中，所述储罐23设置在所述第一支架24上，用于放置所述页岩试样；所述卡爪25的一侧与所述第一支架24一侧的第一固定孔29连接，所述卡爪25的另一侧与所述第一支架24另一侧的第二固定孔30连接；所述第一支架24的一端设置在所述底座26上，所述第一支架34的另一端与所述联轴器27的一端连接；所述联轴器27的另一端与所述电机28连接。其中，所述第一支架24为旋转支架。

当所述真空泵对所述页岩试样进行脱气后，启动所述电机28使得所述储罐23震动，短行程往复旋转，充分搅拌所述页岩试样。

当所述页岩试样充分搅拌后，利用供气装置3为所述搅拌装置2提供固定压力的气体，对所述页岩试样进行饱和加压。具体地，关闭所述抽气装置1及第一阀门14，打开所述第一储罐排气阀21及第二储罐排气阀22，调整第一阀门14使得压力稳定，对所述页岩试样进行饱和加压4～8个小时左右，优选地，为5个小时。

所述供气装置3包括：气罐31及压力表32；其中，所述压力表32安装在所述气罐31一端，用于测试所述气罐31内的压力。所述气罐31具有压力显示和调节输出功能。

进一步地，所述加热装置4用于保证所述气体恒温；所述加热装置4包括：恒温油浴罐41、第三阀门16及螺旋气管42。所述第一气管11的另一端与所述螺旋气管42的一端连接，所述螺旋气管42设置在所述恒温油浴罐41中，所述恒温油浴罐41通过电加热油介质的方式传递热量，对所述螺旋气管42内的气体进行加热。

所述螺旋气管42的另一端与所述气体采集装置5连接，所述气体采集装置5用于采集所述气体；具体地，所述气体采集装置5包括：第四气管51、干燥器52及集气袋53；所述第四气管51的一端与所述螺旋气管42的另一端连接，所述干燥器52设置在所述第四气管51上，所述集气袋通过第五气管54与所述第四气管51连接，所述第五气管54上设置有第四阀门55；所述第四阀门55具体为集气袋53开关阀。

这里，当集气袋53收集到气体后，所述浓度检测装置6对所述气体的二氧化碳、可燃气体及甲烷的浓度进行检测。具体地，所述浓度检测装置6包括：二氧化碳探头61、可燃气体探头62及甲烷探头63。所述二氧化碳探头61、可燃气体探头62及甲烷探头63分别依次设置在所述第四气管51上。

当所述浓度检测装置6对所述气体的二氧化碳、可燃气体及甲烷的浓度进行检测后，所述气体测量装置7用于利用排水法对所述气体体积进行测量。具体地，所述气体测量装置包括：第五阀门70、注水罐71、第六阀门72、测量管道73、废液罐74及第七阀门75；其中，所述注水罐71的一端与所述测量管道73的一端连接；所述测量管道73与所述甲烷探头63之间设置有第五阀门70；所述注水罐71的一端与所述测量管道73的一端之间设置有第六阀门72；所述测量管道73的一端设置在所述第二支架76上，所述测量管道73的另一端与所述废液罐74连接。所述测量管道73的另一端与所述废液罐74之间设置有第七阀门75。所述第五阀门70为气体测定开关阀，所述第六阀门72为注水罐71开关阀，所述第七阀门75为排水阀。

这里，所述测量管道73为带有刻度的透明管道，包括：第一测量管道77、第二测量管道78、第三测量管道79及第四测量管道80；所述第一测量管道77的另一端上设置有第八阀门81，所述第二测量管道78的另一端上设置有第九阀门82，所述第三测量管道79的另一端上设置有第十阀门83，所述第四测量管道80的另一端上设置有第十一阀门84。所述第一测量管道77的直径为2mm，所述第二测量管道78的直径为4mm，所述第三测量管道79的直径为6mm，所述第四测量管道80的直径为8mm。所述第八阀门81、第九阀门82、第十阀门83及第十一阀门84为测量管道73开关阀。

实际应用时，利用本***测定页岩试样气体吸附能力进行测定时，包括以下步骤：

步骤a，打开储罐23，加入一定目数的页岩试样，优选地，为40目；为了充分搅拌、磨损页岩试样，使得所述页岩试样细化，再加入不同粒径的钢珠，盖上储罐23，将所述储罐23安放在第一支架24的凹槽内，在储罐23的上端固定卡爪25，将所述卡爪25的一侧与所述第一支架24一侧的第一固定孔29连接固定，所述卡爪25的另一侧与所述第一支架24另一侧的第二固定孔30连接固定；拧紧固定螺栓及锁紧螺栓。

步骤b，打开第一阀门14、第一储罐排气阀21及第二储罐排气阀22，关闭其他剩余阀门，启动抽气装置1，对页岩试样进行脱气处理五个小时。

步骤c，启动电机38使得储罐23开始震动，短行程往复旋转，充分搅拌页岩试样。

步骤d，关闭抽气装置1及第一阀门14，打开第一储罐排气阀21及第二储罐排气阀22，调整气罐31阀门使得压力稳定于预设的压力值，关闭剩余阀门，对所述页岩试样进行饱和加压五个小时，使得所述页岩试样充分吸附气体。

步骤e，启动电机38使得储罐23开始震动，短行程往复旋转，充分搅拌页岩试样。

步骤f，关闭第五阀门70，向注水罐71中注入清水，打开述第八阀门81、第九阀门82、第十阀门83及第十一阀门84，使得第一测量管道77、第二测量管道78、第三测量管道79及第四测量管道80中的液面高度相同，关闭所述第六阀门72及所述第七阀门76，液面稳定。

步骤g，关闭气罐31及第一阀门11，通过第一储罐排气阀21及第二储罐排气阀22向储罐23中注入压裂液，所述压裂液包括：水、稠化剂、破胶剂、减阻剂、抑制剂及杀菌剂。其中，所述稠化剂为植物胶聚合物，如瓜尔胶；所述破胶剂是过氧化物等，如过硫酸铵；所述减阻剂为线性聚合物，如改性聚丙烯酰胺衍生物；所述抑制剂为粘土抑制剂，如氯化钾；所述杀菌剂为表面活性剂，如1227表面活性剂。

步骤h，启动电机38使得储罐23开始震动，短行程往复旋转，充分搅拌页岩试样与压裂液。

步骤i，打开第三阀门16，启动加热装置4，并设定温度进行加热。所述温度一般为30～80℃。

步骤j，打开第五阀门70，使得加热后的气体依次通过干燥器52、二氧化碳探头61、可燃气体探头62及甲烷探头63。

步骤k，根据第一测量管道77、第二测量管道78、第三测量管道79及第四测量管道80内的液面高度换算各气体体积。这里，所述第一测量管道77、第二测量管道78、第三测量管道79及第四测量管道80的管径不同，其标注的分度也不同，细管道测的更准确，如果气体体积很大，则需要粗管径的测量管道来测。

本实用新型提供的测定***，可以在压裂液作用下对页岩样气体吸附能力进行测定，获取压裂液作用下气体解吸的室内有效理论数据，以模拟井下作业环境和产气条件，避免页岩储气层被破坏，提高产气量。并且本***结构简单，易于推广。

以上所述，仅为本实用新型的较佳实施例而已，并非用于限定本实用新型的保护范围，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims

1.一种测定***，其特征在于，所述***包括：抽气装置、搅拌装置、供气装置、加热装置、气体采集装置及气体测量装置；其中，

所述供气装置用于为所述搅拌装置提供固定压力的气体；

所述加热装置通过螺旋气管与第一管道连接，用于保证所述气体恒温；

所述气体采集装置通过第四管道与所述螺旋气管连接，用于采集所述气体；

2.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述抽气装置包括：真空泵。

3.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述供气装置包括：气罐、压力表；其中，所述压力表安装在所述气罐一端，用于测试所述气罐的压力。

4.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述搅拌装置包括：储罐、第一支架、卡爪、底座、联轴器和电机；其中，

所述储罐设置在所述第一支架上，用于放置所述页岩试样；

所述联轴器的另一端与所述电机连接。

5.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述加热装置包括：恒温油浴罐。

6.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述气体采集装置包括：干燥器、集气袋；其中，

7.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述***还包括：浓度检测装置，所述浓度检测装置设置在所述第四管道上，用于对所述气体中的二氧化碳、可燃气体及甲烷的浓度进行检测。

8.如权利要求7所述的***，其特征在于，所述浓度检测装置包括：二氧化碳探头、可燃气体探头及甲烷探头。

9.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述气体测量装置包括：注水罐、测量管道及废液罐；其中，

所述注水罐的一端与所述测量管道的一端连接；

所述测量管道的另一端与所述废液罐连接。

10.如权利要求1所述的***，其特征在于，所述压裂液包括：水、稠化剂、破胶剂、减阻剂、抑制剂及杀菌剂。