[發明專利]含氣量測量裝置及方法

有效

• 申請號: 201310209752.4
• 申請日: 2013-05-30
• 公開（公告）號: CN103308634A
• 公開（公告）日: 2013-09-18
• 發明（設計）人: 汪雙清;楊仁政;吳非;王耀權;張萬波
• 申請（專利權）人: 汪雙清
• 主分類號: G01N30/68
• 分類號: G01N30/68
• 代理公司: 北京北新智誠知識產權代理有限公司 11100
• 代理人: 胡福恒

技術領域

本發明涉及一種含氣量測量裝置及方法，屬于勘探測試技術領域。

背景技術

煤層氣和頁巖氣的主要成分是烴類氣體，因此準確測定煤巖、泥頁巖、砂巖地層中的烴類氣體含量是保證煤層氣和頁巖氣資源量評價結果準確性的關鍵所在。

目前國內外已有的針對煤層氣和頁巖氣的含氣量測量裝置及方法，主要有三種：直接體積測量裝置，是對解吸氣的總體積或不同時間段的解吸氣體積進行直接測量，這種裝置對于解吸氣量隨時間變化的響應較差；體積流量測量裝置，是通過持續測量解吸氣的體積流速獲得其總體積或不同時間段的體積，這種裝置可以獲得解吸氣量的連續變化情況，但對于解吸速率較低時氣體流速的測量誤差較大，且易受環境溫度和壓力的影響；質量流量測量裝置，是通過持續測量解吸氣的質量流速來計算其體積流速，以獲得解吸氣體的總體積或不同時間段的體積，這種裝置抗環境溫度和壓力影響的能力較強，但對于解吸速率較低時氣體流速的測量誤差較大。

可見，現有的含氣量測量裝置存在以下問題：一是不能區分吸附氣中的烴類氣體和非烴類氣體，測量結果離精確評價煤巖、泥頁巖、砂巖地層中天然氣儲量的要求還有一定距離；二是測量靈敏度和精度都不夠高，尤其是對于頁巖氣含量的測量，含氣量較低時，測量數據的不確定性顯得過高；三是無法完全消除測量過程中死體積氣體對于測量結果的干擾。另外，由于巖石吸附氣在解析過程中是非均質的，且其化學組分是動態變化的，因此，對于組成成分較為復雜的吸附氣，上述裝置的測量結果可靠性較差。

發明內容

鑒于上述原因，本發明的目的在于提供一種含氣量測量裝置及方法，該裝置對烴類氣體的檢測靈敏度較高，能夠直接測量得到烴類氣體的體積參數，且測量結果不會受到非烴類氣體及解吸罐體系中空氣死體積的干擾，穩定可靠，結果較為精確，測量方法能夠實現測量過程的自動化，減少人為因素誤差。

為實現上述目的，本發明采用以下技術方案：

一種含氣量測量裝置，它包括氫火焰離子化檢測器，數字控制與數據采集單元，置于恒溫腔中的解吸罐，用于控制氣路通斷的氣路控制部件；

該數字控制與數據采集單元包括主控芯片，該氫火焰離子化檢測器的信號輸出端與該主控芯片的信號輸入端相連接，該氣路控制部件的控制端與該主控芯片的控制信號輸出端相連接；

空氣源通過該氣路控制部件與該解吸罐的進氣口相連接，該解吸罐的排氣口通過該氣路控制部件與該氫火焰離子化檢測器相連接。

進一步地：

氫氣源通過第一管線與所述氫火焰離子化檢測器相連接，所述空氣源的第一路通過第二管線與所述氫火焰離子化檢測器相連接，所述空氣源的第二路通過第三管線及所述氣路控制部件與所述解吸罐的進氣口相連接。

所述氫氣源通過第一管線及第一氣體穩流閥與所述氫火焰離子化檢測器相連接，所述空氣源的第一路通過第二管線及第二氣體穩流閥與所述氫火焰離子化檢測器相連接，所述空氣源的第二路通過第三管線、第三氣體穩流閥及所述氣路控制部件與所述解吸罐的進氣口相連接。

所述第一氣體穩流閥、第二氣體穩流閥、第三氣體穩流閥的控制端分別與所述主控芯片的控制信號輸出端相連接。

所述第一管線、第二管線及第三管線上均安裝有壓力傳感器與流量傳感器，各壓力傳感器及流量傳感器的信號輸出端分別與所述主控芯片的信號輸入端相連接。

所述氫火焰離子化檢測器的溫控模塊的控制端、所述恒溫腔的溫控模塊的控制端，分別與所述主控芯片的控制信號輸出端相連接。

所述氫火焰離子化檢測器及所述恒溫腔上均安裝有溫度傳感器，該些溫度傳感器的信號輸出端分別與所述主控芯片的信號輸入端相連接。

所述氣路控制部件是電磁閥，也可以是插拔式通斷接口。

所述數字控制與數據采集單元還包括用于處理數據的數據處理模塊；以及用于設置所述氫火焰離子化檢測器及所述恒溫腔的溫度，用于設置所述第一氣體穩流閥、第二氣體穩流閥、第三氣體穩流閥的流量，用于控制所述氣路控制部件接通或是斷開的輸入模塊。

一種基于含氣量測量裝置進行含氣量測量的方法，先接通氫氣源、空氣源與氫火焰離子化檢測器的氣路連接，其特征在于，包括以下步驟：

(1)通過輸入模塊設定氫火焰離子化檢測器及恒溫腔的溫度，及第一、第二、第三氣體穩流閥的氣體流量參數；

(2)將待測樣品放入解吸罐中密封，并將解吸罐放入恒溫腔內，同時記錄樣品的采出時間點及密封解吸罐的時間點；

(3)啟動氫火焰離子化檢測器，通過輸入模塊操控氣路控制部件，以接通空氣源與解吸罐間的氣路連接，以及解吸罐與氫火焰離子化檢測器間的氣路連接；