[發明專利]巖石殘余含氣量測試裝置及其測試方法

在審

• 申請號: 201310627583.6
• 申請日: 2013-11-29
• 公開（公告）號: CN104677777A
• 公開（公告）日: 2015-06-03
• 發明（設計）人: 蔣啟貴;范明;王強;宋曉瑩;劉偉新;俞凌杰
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司石油勘探開發研究院
• 主分類號: G01N7/00
• 分類號: G01N7/00;G01N30/00
• 代理公司: 北京聿宏知識產權代理有限公司 11372
• 代理人: 蔣宏飛;劉華聯

技術領域

本發明涉及油氣勘探與開發技術領域，具體涉及巖石殘余含氣量測試裝置及其測試方法。

背景技術

頁巖氣按其賦存狀態主要包括游離氣、吸附氣、溶解氣。游離氣是指以游離狀態賦存于孔隙和微裂縫中的天然氣。吸附氣是指吸附于有機質和粘土礦物表面的天然氣。溶解氣是少量溶解于干酪根、瀝青質、殘留水以及液態原油中的氣體，一般溶解氣僅少量存在，因此目前主要研究的是吸附氣和游離氣。頁巖氣含氣量是指每噸巖石中所含天然氣折算到標準溫度和壓力條件下（101.325kPa，25℃）的天然氣總量。

現有實驗技術無法準確區分游離氣、吸附氣和溶解氣，一般按實驗過程來對頁巖氣進行分類區分。對頁巖含氣量進行分析的實驗技術方法有直接測試法、解吸測試法、等溫吸附模擬法等。其中，解吸測試法是頁巖含氣量測量最普遍采用的實驗方法。但目前國內外尚沒有專門的方法技術行業標準，主要還是參照煤層氣行業中提出的測量方法，再結合頁巖的特性對實驗方法及參數做修改后應用于頁巖含氣量測試。同時，相應的測試儀器也是各研究單位自己研制，成熟的市場化的儀器基本沒有。Designation:D7569-10規定了煤層氣解吸法測定的相關分析裝置及實驗的要求，國內煤層氣的解吸參照原煤炭工業部1994年頒布實施的《煤層氣測定方法（解吸法）》（MT/T77-94）以及2004年國家標準委員會頒布實施的《煤層氣含量測定方法》（GB/T19559-2004），其核心都是參照美國礦務局（USBM）提出的直接解吸法，這些都是頁巖氣含氣量儀器制造和分析測定重要的參考。

頁巖含氣量直接解吸法包括二個實驗部分，一是對頁巖進行現場解吸實驗獲取其解吸氣量，通過頁巖解吸氣量與解吸時間的關系恢復其損失氣量；再是對頁巖解吸實驗結束后的巖芯進行破碎分析其殘余含氣量，由頁巖解吸氣量、頁巖殘余氣量與頁巖損失氣量之和來最終確定頁巖含氣量。

目前市場上尚沒有對頁巖殘余含氣量進行分析的設備。有一些公司根據頁巖氣勘探開發的需要正在研制各自的設備，有些公司使用了煤層氣含氣量的測試設備。這些設備工作原理基本相同，都是將巖芯樣品粗碎后放入密封罐中，一般在密封罐內放有實心球或實心柱，在電機驅動振動平臺下進行碰撞粉碎樣品，密封罐上有放氣口，一段時間后將釋放出的氣體由軟管導入計量管中從而獲取頁巖殘余含氣量。這些設備存在以下問題：其中一些設備原本是用于煤層氣測試，無法滿足大顆粒巖石破碎的需求；另有一些設備在測試時樣品容量有限，造成樣品分析代表性差，樣品不能準確反應頁巖殘余含氣量；還有一些只測試頁巖殘余含氣量而不能為分析殘余氣詳細組分提供合適樣品及體積參數；還有一些設備則是因密封碎樣罐在實驗過程中容易漏氣而造成測試數據不可靠。

發明內容

本發明所要解決的一個技術問題是，提供一種能克服以上現有測試設備存在的缺陷，能較準確地測試出頁巖殘余含氣量并能較好地分析殘余氣體組分的頁巖殘余含氣量測試裝置。

針對該技術問題，本發明的技術解決方案是，提供一種具有以下結構的頁巖殘余含氣量測試裝置，一種巖石殘余含氣量測試裝置，包括巖石破碎密封脫氣組件和氣體計量收集組件，巖石破碎密封脫氣組件與氣體計量收集組件密封連接。

與現有技術相比，巖石破碎密封脫氣組件能使巖石的殘余氣體與巖石脫離，通進入氣體計量組件內進行較精確的計量，由于兩者都密封，測試數據比較可靠。

在一個實施例中，巖石破碎密封脫氣組件包括驅動機構、碎樣密封罐、振動平臺和密封機構，所述驅動機構與振動平臺連接，破碎密封罐設在振動平臺上，密封機構與破碎密封罐連接以在破碎過程對破碎密封罐起固定和密封作用。破碎密封罐起到破碎和存儲殘余氣體的作用，密封機構能夠保證在破碎密封罐破碎過程中具有較好的氣密性。

在一個實施例中，所述驅動機構包括電機、電機控制單元和基座，電機控制單元與電機電連接，電機安裝在基座上，所述電機與振動平臺底面連接有若干根振動支架，所述電機的輸出軸與振動平臺通過安裝有偏心塊的過橋軸連接。驅動機構能使振動平臺帶著破碎密封罐做往復振動，在振動過程中破碎密封罐內的樣品破碎成粉末，巖石內的殘余氣體脫離巖石后密封存儲在破碎密封罐內。

在一個優選的實施例中，所述振動平臺上設有用于安放碎樣密封罐的凹槽。凹槽的大小一般大于或等于碎樣密封罐的底部，方便對碎樣密封罐進行定位。

在一個優選的實施例中，所述振動平臺上連接有固定支架，密封機構包括用于壓緊碎樣密封罐的罐蓋的壓桿，壓桿設在固定支架的橫梁上且能相對橫梁上下移動。壓桿相對橫梁上下移動從而壓緊或松開破碎密封罐。