CN207366278U - 一种无间断连续收集页岩解吸气的装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开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。本实用新型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。

Description

一种无间断连续收集页岩解吸气的装置

技术领域

本实用新型涉及页岩储层领域，尤其涉及一种无间断连续收集页岩解吸气的装置。

背景技术

页岩气是一种存在于页岩中，自生自储的非常规天然气资源。评价页岩是否具有工业化储量，含气量是一个非常重要的参数。要有效地评价某地区是否具有工业化的前景，必须建立准确的含气量评价数据，这些含气量数据用于储层评价、资源评价和生产预测。因此，要了解页岩含气量，必须准确测试含气量，提供一种能够将准确测量页岩含气量的方法和装置设备。

目前，对于页岩气在收集过程中无法做到连续无间断的收集，间断收集过程中损失的页岩气常常无法计算，进而导致无法准确预测页岩气的含量。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种能准确预测页岩气含量的无间断连续收集页岩解吸气的装置。

本实用新型的实施例提供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，所述第一集气装置和第二集气装置均连接阀位切换装置，所述阀位切换装置连接进水装置和页岩解吸装置，所述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，所述第一集气装置连通页岩解吸装置排水集气，所述第二集气装置连通进水装置进水，所述第一集气装置中收集的页岩气将充满第一集气装置时，所述阀位切换装置进行阀位切换，所述第二集气装置连通页岩解吸装置排水集气，所述第一集气装置连通进水装置进水，所述第一集气装置和第二集气装置交替连续排水集气至页岩气解吸结束。

进一步，所述第一集气装置和第二集气装置中均设有压差传感器，所述压差传感器连接控制器，所述控制器控制阀位切换装置的阀位切换，所述压差传感器实时测量集气装置中收集的页岩气，当所述压差传感器测量到集气装置中将充满页岩气时，所述压差传感器将信息传给控制器，所述控制器控制阀位切换装置进行阀位切换。

进一步，所述压差传感器包括上采样头和下采样头，所述压差传感器的上采样头实时测量集气装置中页岩气的压强，所述压差传感器的下采样头实时测量集气装置中水的压强，通过页岩气和水的压强差得到集气装置中水的高度，所述集气装置中水的高度为小于15mm时，所述控制器控制阀位切换装置进行阀位切换。

进一步，所述集气装置的上方侧面开有进水/气口和排气口，所述集气装置的下方侧面开有排水口，所述排气口和排水口通过电磁阀控制打开和闭合，所述电磁阀连接控制器，所述控制器控制电磁阀的开合，所述集气装置通过进水/气口排水集气时，所述控制器打开排水口的电磁阀，所述集气装置通过进水/气口进水时，所述控制器打开排气口的电磁阀。

进一步，所述进水装置包括水泵和水槽，所述集气装置进水时，所述水泵将水槽中的水泵入集气装置中，所述集气装置排水集气时，所述集气装置中的水排入水槽中。

进一步，所述阀位切换装置为十通阀，所述十通阀包括十个阀口和五个阀门，十个阀口分别为一号口、二号口、三号口、四号口、五号口、六号口、七号口、八号口、九号口和十号口，五个阀门分别为第一阀、第二阀、第三阀、第四阀和第五阀，所述一号口连通页岩解吸装置，所述三号口和九号口连接水泵，所述四号口、六号口和八号口连通水槽，所述第二集气装置的进水/气连通十号口，第二集气装置的排水口连通七号口，所述第一集气装置的进水/气连通二号口，第一集气装置的排水口连通五号口；所述第一集气装置排水集气时，所述第一阀将一号口和二号口连通，所述第二阀将三号口和四号口连通，所述第三阀将五号口和六号口连通，所述第四阀将七号口和八号口连通，所述第五阀将九号口和十号口连通，所述第二集气装置排水集气时，转动十通阀，使所述第一阀将一号口和十号口连通，所述第二阀将三号口和二号口连通，所述第三阀将五号口和四号口连通，所述第四阀将七号口和六号口连通，所述第五阀将九号口和八号口连通。

进一步，所述水泵的抽水速率大于页岩气的解吸速率。

进一步，所述第一集气装置和第二集气装置为两个一大一小的集气瓶，所述第二集气装置为大集气瓶，所述第一集气装置为小集气瓶，所述大集气瓶和小集气瓶的高度相同，内径不同，所述大集气瓶的内径是小集气瓶内径的2.5-2.7倍。

与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果：基于无间断连续测量的指导思想，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，提高了测量工作的自动化程度；基于仪器小型化和便携式的设计要求，利用集气瓶作为集气装置，而且在体积一定的前提下，利用截面积与高度成反比的原理，将两集气瓶设计成细长型，且高度相同，内径不同，既满足集气量对容积的要求，避免集气过程循环次数过多，又满足目前页岩气检测标准规定的灵敏度要求。

附图说明

图1是本实用新型一种无间断连续收集页岩解吸气的装置的一示意图。

图2是本实用新型一种无间断连续收集页岩解吸气的装置的另一示意图。

图3是图1中集气装置的一示意图。

图4是本实用新型一种无间断连续收集页岩解吸气的装置的阀位切换示意图。

图5是本实用新型一种无间断连续收集页岩解吸气的方法的一流程图。

图6是图5中解吸准备的一流程图。

图7是图5中解吸实验的一流程图。

图8是图5中解吸结束的一流程图。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参考图1和图2，本实用新型的实施例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1，两集气装置分别为第一集气装置21和第二集气装置22，第一集气装置21和第二集气装置22均连接阀位切换装置1，阀位切换装置1连接进水装置3和页岩解吸装置4，所述第一集气装置21和第二集气装置22通过阀位切换装置1的阀位切换交替连通进水装置3和页岩解吸装置4，所述控制器5控制阀位切换装置1的阀位切换。

页岩解吸装置4产生页岩解吸气，两集气装置通过排水集气收集页岩解吸气。

第一集气装置21和第二集气装置22为两个一大一小的集气瓶，所述第二集气装置22为大集气瓶，所述第一集气装置21为小集气瓶，所述大集气瓶和小集气瓶的高度相同，内径不同，所述大集气瓶的内径是小集气瓶内径的2.5-2.7倍，在最佳实施例中，小集气瓶的半径为15mm，大集气瓶的半径为40mm，大集气瓶和小集气瓶的高度均为280mm，使用高度接近220mm，小集气瓶的集气体积为155mL，大集气瓶的集气体积为1100mL，双集气装置循环工作模式，始终保证页岩解吸气进入测试的集气装置中，集气装置始终可以进行排水集气。

请参考图3，集气装置中设有压差传感器26，在一实施例中，压差传感器26包括上采样头261和下采样头262，所述压差传感器26的上采样头261实时测量集气装置中页岩气的压强，所述压差传感器26的下采样头262实时测量集气装置中水的压强，所述压差传感器26通过页岩气和水的压强差得到集气装置中水的高度，进而根据水的高度判断集气装置是否将充满页岩气，在一实施例中，所述压差传感器26测量到集气装置中水的高度为10mm以内时，设定为集气装置中将充满页岩气，压差传感器26连接控制器5，压差传感器26将测量的收集页岩气的情况实时传输给控制器5，使控制器5判断是否对阀位切换装置1进行阀位切换。

请参考图3，集气装置的上方侧面开有进水/气口23和排气口24，所述集气装置的下方侧面开有排水口25，所述排气口24和排水口25通过电磁阀控制打开和闭合，所述电磁阀连接控制器5，所述控制器5控制电磁阀的开合，所述集气装置通过进水/气口23排水集气时，所述控制器5打开排水口25的电磁阀，所述集气装置通过进水/气口23进水时，所述控制器5打开排气口24的电磁阀。

请参考图1和图2，进水装置3包括水泵31和水槽32，所述集气装置进水时，所述水泵31将水槽32中的水泵入集气装置中，所述集气装置排水集气时，所述集气装置中的水排入水槽32中，所述水泵31的抽水速率大于页岩气的解吸速率，抽水速率至少大于2L/min，使进水过程速率快于排水集气过程，市面上的可自动控制水泵大都尺寸偏大且流量过大，蠕动泵可以达到要求的流量但是不满足自动控制的需求，最终选取24V DC可自动控制的微型真空水泵作为水泵。

请参考图1和图2，阀位切换装置1优选为十通阀，所述十通阀包括十个阀口和五个阀门，十个阀口分别为一号口111、二号口112、三号口113、四号口114、五号口115、六号口116、七号口117、八号口118、九号口119和十号口120，五个阀门分别为第一阀121、第二阀122、第三阀123、第四阀124和第五阀125。

一号口111连通页岩解吸装置4，所述三号口113和九号口119连接水泵31，所述四号口114、六号口116和八号口118连通水槽32，所述第二集气装置22的进水/气23连通十号口120，第二集气装置22的排水口25连通七号口117，所述第一集气装置21的进水/气23连通二号口112，第一集气装置21的排水口25连通五号口115。

请参考图4，第一集气装置21排水集气时，所述第一阀121将一号口111和二号口112连通，所述第二阀122将三号口113和四号口114连通，所述第三阀123将五号口115和六号口116连通，所述第四阀124将七号口117和八号口118连通，所述第五阀125将九号口119和十号口120连通，定义此时十通阀位于阀位A,第一集气装置21连通页岩解吸装置4排水集气，所述第二集气装置22连通进水装置3进水，压差传感器26实时测量第一集气装置21中收集的页岩气，压差传感器26测量到第一集气装置21中水的高度为15mm以内时，所述第一集气装置21中收集的页岩气将充满第一集气装置21时，压差传感器26将此信息传输给控制器5，控制器5控制十通阀转动，切换阀位，使所述第一阀121将一号口111和十号口120连通，所述第二阀122将三号口113和二号口112连通，所述第三阀123将五号口115和四号口114连通，所述第四阀124将七号口117和六号口116连通，所述第五阀125将九号口119和八号口118连通，定义此时十通阀位于阀位B,第二集气装置22连通页岩解吸装置4排水集气，所述第一集气装置21连通进水装置3进水，即第二集气装置22开始排水集气时，循环往复，使所述第一集气装置21和第二集气装置22交替连续排水集气至页岩气解吸结束。

本实用新型中因集气装置要满足1小时内气体体积变化不超过约0.20mL的精度，必须提高压差传感器26的测量精度，而，根据双集气装置循环工作和压差法测量的设计思路，可以通过控制集气瓶横截面积的方式将精度提高。由于控制集气瓶高度是控制整个页岩含气量测试仪体积大小的关键所在，所以考虑集气瓶的截面积尽可能小。但是如果两个集气瓶都以很小的截面积设计的话，要满足集气量要求，集气瓶势必要设计得过高，如果两个集气瓶都以较大的截面积设计，测量精度用达不到要求。所以，综合考虑后，将两个集气瓶设计为一大一小，小集气瓶设计小的截面积以满足精度需求，大集气瓶以满足集气量对容积的要求，大集气瓶按小集气瓶截面积七倍设计，这样既可以满足集气量要求，同时也可以达到满足精度的设计要求。

请参考图5-8，一种无间断连续收集页岩解吸气的装置进行无间断连续收集页岩解吸气的方法，包括以下步骤：

解吸准备：

S1.阀位切换装置1连接进水装置3，所述进水装置3通过阀位切换装置1连通第一集气装置21，打开第一集气装置21的排气口24电磁阀，启动水泵31，将水槽32中的水泵入第一集气装置21至第一集气装置21充满水；

S2.关闭第一集气装置21的排气口24电磁阀，切换所述阀位切换装置1的阀位，所述进水装置3通过阀位切换装置1连通第二集气装置22，打开第二集气装置22的排气口24电磁阀，将水槽32中的水泵入第二集气装置22至第二集气装置22充满水，关闭水泵；

解吸实验：

S3.阀位切换装置1连接页岩解吸装置4，打开第一集气装置21的排水口25电磁阀，第一集气装置21开始排水集气；

S4.压差传感器26实时测量第一集气装置21中收集的页岩气，当所述压差传感器26测量到第一集气装置21中将充满页岩气时，所述控制器5控制阀位切换装置1进行阀位切换，同时，打开第二集气装置22的排水口25电磁阀，关闭第一集气装置21的排水口25电磁阀，打开第一集气装置21的排气口24电磁阀，启动水泵31，第二集气装置22开始排水集气，第一集气装置21开始进水；

S5.第一集气装置21充满水时，在一实施例中，水位高度达到205mm，即充满水，关闭第一集气装置21的排气口24电磁阀，关闭水泵31；

S6.压差传感器26实时测量第二集气装置22中收集的页岩气，当所述压差传感器26测量到第二集气装置22中将充满页岩气时，所述控制器5控制阀位切换装置1进行阀位切换，同时，打开第一集气装置21的排水口25电磁阀，关闭第二集气装置22的排水口25电磁阀，打开第二集气装置22的排气口24电磁阀，启动水泵31，第一集气装置21开始排水集气，第二集气装置22开始进水；

S7.第二集气装置22充满水时，关闭第二集气装置22的排气口24电磁阀，关闭水泵31；

S8.重复步骤S4-S7至每小时收集的页岩气的体积在5毫升以内；

解吸结束：

S9.若页岩解吸装置4连通第二集气装置22，控制器5控制阀位切换装置1进行阀位切换，页岩解吸装置4连通第一集气装置21至页岩气解吸结束；若页岩解吸装置4连通第一集气装置21，且第一集气装置21中水的高度大于第一集气装置21使用高度的一半时，在一实施例中，第一集气装置21中水的高度大于100mm时，继续排水集气至页岩气解吸结束；若页岩解吸装置4连通第一集气装置21，且第一集气装置21中水的高度小于第一集气装置21使用高度的一半时，即第一集气装置21中水的高度小于100mm时，控制器5控制阀位切换装置1进行阀位切换，打开第二集气装置22的排水口25电磁阀，关闭第一集气装置21的排水口电25磁阀，打开第一集气装置21的排气口24电磁阀，启动水泵31，第一集气装置21开始进水至充满水，关闭第一集气装置21的排气口24电磁阀，关闭水泵31，打开第一集气装置21的排水口25电磁阀，控制器5控制阀位切换装置1进行阀位切换，页岩解吸装置4连通第一集气装置21至页岩气解吸结束，每小时收集的页岩气的体积在0.2毫升以内，则页岩气解吸结束。

本实用新型基于无间断连续测量的指导思想，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，提高了测量工作的自动化程度；基于仪器小型化和便携式的设计要求，利用集气瓶作为集气装置，而且在体积一定的前提下，利用截面积与高度成反比的原理，将两集气瓶设计成细长型，且高度相同，内径不同，既满足集气量对容积的要求，避免集气过程循环次数过多，又满足目前页岩气检测标准规定的灵敏度要求。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，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、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (8)

1.一种无间断连续收集页岩解吸气的装置，其特征在于，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，所述第一集气装置和第二集气装置为两个一大一小的集气瓶，所述第一集气装置和第二集气装置均连接阀位切换装置，所述阀位切换装置连接进水装置和页岩解吸装置，所述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，所述第一集气装置连通页岩解吸装置排水集气，所述第二集气装置连通进水装置进水，所述第一集气装置中收集的页岩气将充满第一集气装置时，所述阀位切换装置进行阀位切换，所述第二集气装置连通页岩解吸装置排水集气，所述第一集气装置连通进水装置进水，所述第一集气装置和第二集气装置交替连续排水集气至页岩气解吸结束。

2.根据权利要求1所述的无间断连续收集页岩解吸气的装置，其特征在于，所述第一集气装置和第二集气装置中均设有压差传感器，所述压差传感器连接控制器，所述控制器控制阀位切换装置的阀位切换，所述压差传感器实时测量集气装置中收集的页岩气，当所述压差传感器测量到集气装置中将充满页岩气时，所述压差传感器将信息传给控制器，所述控制器控制阀位切换装置进行阀位切换。

3.根据权利要求2所述的无间断连续收集页岩解吸气的装置，其特征在于，所述压差传感器包括上采样头和下采样头，所述压差传感器的上采样头实时测量集气装置中页岩气的压强，所述压差传感器的下采样头实时测量集气装置中水的压强，通过页岩气和水的压强差得到集气装置中水的高度，所述集气装置中水的高度为小于15mm时，所述控制器控制阀位切换装置进行阀位切换。

4.根据权利要求2所述的无间断连续收集页岩解吸气的装置，其特征在于，所述集气装置的上方侧面开有进水/气口和排气口，所述集气装置的下方侧面开有排水口，所述排气口和排水口通过电磁阀控制打开和闭合，所述电磁阀连接控制器，所述控制器控制电磁阀的开合，所述集气装置通过进水/气口排水集气时，所述控制器打开排水口的电磁阀，所述集气装置通过进水/气口进水时，所述控制器打开排气口的电磁阀。

5.根据权利要求4所述的无间断连续收集页岩解吸气的装置，其特征在于，所述进水装置包括水泵和水槽，所述集气装置进水时，所述水泵将水槽中的水泵入集气装置中，所述集气装置排水集气时，所述集气装置中的水排入水槽中。

6.根据权利要求5所述的无间断连续收集页岩解吸气的装置，其特征在于，所述阀位切换装置为十通阀，所述十通阀包括十个阀口和五个阀门，十个阀口分别为一号口、二号口、三号口、四号口、五号口、六号口、七号口、八号口、九号口和十号口，五个阀门分别为第一阀、第二阀、第三阀、第四阀和第五阀，所述一号口连通页岩解吸装置，所述三号口和九号口连接水泵，所述四号口、六号口和八号口连通水槽，所述第二集气装置的进水/气连通十号口，第二集气装置的排水口连通七号口，所述第一集气装置的进水/气连通二号口，第一集气装置的排水口连通五号口；所述第一集气装置排水集气时，所述第一阀将一号口和二号口连通，所述第二阀将三号口和四号口连通，所述第三阀将五号口和六号口连通，所述第四阀将七号口和八号口连通，所述第五阀将九号口和十号口连通，所述第二集气装置排水集气时，转动十通阀，使所述第一阀将一号口和十号口连通，所述第二阀将三号口和二号口连通，所述第三阀将五号口和四号口连通，所述第四阀将七号口和六号口连通，所述第五阀将九号口和八号口连通。

7.根据权利要求5所述的无间断连续收集页岩解吸气的装置，其特征在于，所述水泵的抽水速率大于页岩气的解吸速率。

8.根据权利要求1所述的无间断连续收集页岩解吸气的装置，其特征在于，所述第二集气装置为大集气瓶，所述第一集气装置为小集气瓶，所述大集气瓶和小集气瓶的高度相同，内径不同，所述大集气瓶的内径是小集气瓶内径的2.5-2.7倍。