[發明專利]一種基于壓差法準確測量頁巖含氣量的裝置和方法

在審

• 申請號: 201710836109.2
• 申請日: 2017-09-16
• 公開（公告）號: CN107436272A
• 公開（公告）日: 2017-12-05
• 發明（設計）人: 蘇禹銘;帥琴;黃云杰
• 申請（專利權）人: 中國地質大學（武漢）
• 主分類號: G01N7/14
• 分類號: G01N7/14
• 代理公司: 武漢知產時代知識產權代理有限公司42238
• 代理人: 付春霞

1.一種基于壓差法準確測量頁巖含氣量的裝置，其特征在于，包括一集氣裝置，所述集氣裝置的下端設有一壓差傳感器，所述壓差傳感器包括上采樣頭和下采樣頭，所述上采樣頭設在集氣裝置的上端，所述下采樣頭設在集氣裝置的下端，所述集氣裝置的上方側面開有進水/氣口和排氣口，所述集氣裝置的下方側面開有排水口，所述排氣口和排水口通過電磁閥控制打開和閉合，打開排氣口，閉合排水口，通過所述進水/氣口向集氣裝置中注水，所述集氣裝置中的氣體從排氣口中排出，所述集氣裝置中水量逐漸增加至充滿水，閉合排氣口，打開排水口，所述進水/氣口連通頁巖氣解吸裝置，所述頁巖氣解吸裝置產生的頁巖氣通過所述進水/氣口收集在集氣裝置中，隨著頁巖氣的收集，所述集氣裝置中的水從排水口排出，所述壓差傳感器的上采樣頭實時測量集氣裝置中氣體的壓強，所述壓差傳感器的下采樣頭實時測量集氣裝置中液體的壓強，通過氣體和液體的壓強差得到液面的高度，進而得到集氣裝置中收集頁巖氣的體積。

2.根據權利要求1所述的基于壓差法準確測量頁巖含氣量的裝置，其特征在于，所述壓差傳感器的量程為0-3Kpa，采用4-20毫安電流輸出信號，采樣率為200HZ。

3.根據權利要求1所述的基于壓差法準確測量頁巖含氣量的裝置，其特征在于，所述集氣裝置的上端還設有一壓力傳感器，所述壓力傳感器實時測量頁巖氣解吸裝置和集氣裝置連通空間的系統壓力，用于擬合損失的頁巖氣，進而校正頁巖氣的體積。

4.根據權利要求3所述的基于壓差法準確測量頁巖含氣量的裝置，其特征在于，所述壓力傳感器的量程為0-120KPa，采用4-20毫安電流輸出信號，采樣率為200HZ。

5.根據權利要求1所述的基于壓差法準確測量頁巖含氣量的裝置，其特征在于，所述頁巖氣解吸裝置中設有溫度傳感器，所述溫度傳感器實時測量頁巖氣解吸的溫度，即得到不同溫度，解吸頁巖氣的體積。

6.根據權利要求5所述的基于壓差法準確測量頁巖含氣量的裝置，其特征在于，所述溫度傳感器的量程為0-120℃，采用4-20毫安電流輸出信號，采樣率為200HZ。

7.根據權利要求1所述的基于壓差法準確測量頁巖含氣量的裝置，其特征在于，所述進水/氣口、排氣口和排水口均連接快速插拔接頭，并通過所述快速插拔接頭外接測量頁巖含氣量的儀器，所述進水/氣口、排氣口和排水口開有二分螺紋孔，所述進水/氣口、排氣口和排水口均通過二分螺紋孔連接快速插拔接頭。

8.根據權利要求7所述的基于壓差法準確測量頁巖含氣量的裝置，其特征在于，所述快速插拔接頭為直角快速插拔接頭，外徑為6mm，所述快速插拔接頭和二分螺紋孔間通過硅膠管連接，所述電磁閥設在硅膠管上，所述電磁閥為常閉式電磁閥。

9.根據權利要求1-8任一項所述的基于壓差法準確測量頁巖含氣量的方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1.打開排氣口，閉合排水口，通過所述進水/氣口向集氣裝置中注水，所述集氣裝置中的氣體從排氣口中排出，集氣裝置中水量逐漸增加至充滿水；

S2.閉合排氣口，打開排水口，所述進水/氣口連通頁巖氣解吸裝置，開始頁巖氣解吸實驗，溫度傳感器實時測量頁巖氣解吸的溫度；頁巖氣解吸裝置產生的頁巖氣通過所述進水/氣口收集在集氣裝置中，隨著頁巖氣的收集，所述集氣裝置中的水從排水口排出，壓差傳感器的上采樣頭實時測量集氣裝置中氣體的壓強，所述壓差傳感器的下采樣頭實時測量集氣裝置中液體的壓強，壓力傳感器實時測量頁巖氣解吸裝置和集氣裝置連通空間的系統壓力；

S3.根據步驟S2得到的氣體和液體的壓強差得到液面的高度，進而計算集氣裝置中收集頁巖氣的體積，同時，根據壓力傳感器測量的系統壓力對頁巖氣的損失進行擬合，進而得到不同溫度，解吸頁巖氣的體積。

10.根據權利要求9所述的基于壓差法準確測量頁巖含氣量的方法，其特征在于，所述步驟S3中，集氣裝置中收集頁巖氣體積的計算公式如下：

V＝r²π(h-H)

H=ΔPρg]]>

式中：V為頁巖氣體積；r為集氣裝置內徑的一半，h為集氣裝置的高度，H為液面高度，ΔP為氣體和液體的壓強差，ρ為水的密度。