[發明專利]頁巖氣和煤層氣的混合氣體吸附測試裝置及方法

有效

• 申請號: 202111344880.0
• 申請日: 2021-11-15
• 公開（公告）號: CN114062517B
• 公開（公告）日: 2023-04-25
• 發明（設計）人: 潘哲君;吳桐
• 申請（專利權）人: 東北石油大學
• 主分類號: G01N30/00
• 分類號: G01N30/00;G01N9/04
• 代理公司: 北京高沃律師事務所 11569
• 代理人: 趙麗恒

本發明公開了一種頁巖氣和煤層氣的混合氣體吸附測試裝置，高精度計量泵的上游端連接進氣管路和抽真空管路，進氣管路上設有進氣閥，抽真空管路上設有抽真空閥，高精度計量泵的下游端連接有出氣管路，出氣管路上設有分別與參考缸和樣品缸連接的第一軟管和第二軟管，出氣管路上還設有出氣閥和排氣閥，出氣閥和排氣閥之間的出氣管路上設有與色譜儀連接的取樣管路，取樣管路上設有取樣閥，參考缸和樣品缸分別放置于兩個高精度秤量裝置上，溫壓測量裝置包括第一溫壓測量裝置和第二溫壓測量裝置，溫度控制系統用于控制整個裝置的溫度。本發明能夠測量并計算得到混合氣體在頁巖和煤中的總吸附量及各組分的吸附分量，計算結果準確。

技術領域

本發明涉及石油天然氣勘探開發技術領域，特別是涉及一種頁巖氣和煤層氣的混合氣體吸附測試裝置及方法。

背景技術

頁巖氣和煤層氣作為我國重要的非常規天然氣資源，資源量巨大且在我國天然氣生產中占據越來越重要的比例。同時，頁巖和煤層也是二氧化碳封存的重要儲層，對“雙碳”戰略目標的實現具有重要意義。雖然頁巖氣和煤層氣的主要成分均為甲烷，但是仍富集一些其他氣體，比如二氧化碳、氮氣和乙烷等烴類氣體。二氧化碳封存也是在儲層原有的甲烷等氣體中注入大量的二氧化碳，這些氣體在頁巖和煤層中的主要賦存狀態為吸附態。研究吸附態混合氣體的特性對頁巖氣和煤層氣的生產以及二氧化碳的封存具有重要意義。因此，需要通過實驗室測量這些氣體在混合狀態下在頁巖和煤層中的吸附量。

目前單一組分氣體在頁巖或者煤層中吸附量的測試方法主要有重力法、體積法和壓力法等。但是，混合氣體的吸附需要同時測量吸附總量以及各組分的吸附分量，除了需要測量樣品端游離態混合氣的組分之外，還需要能夠精確計量注入的混合氣各個組分的分量，因此，混合氣吸附設備需要使用高精度計量泵注入混合氣。在計算過程中，需要使用混合氣體狀態方程來計算混合氣體的密度，而目前混合氣體狀態方程的誤差都較大，對各組分的吸附分量計算造成較大的誤差，導致計算結果無法使用。

發明內容

本發明的目的是提供一種頁巖氣和煤層氣的混合氣體吸附測試裝置及方法，以解決上述現有技術存在的問題，能夠測量并計算得到混合氣體在頁巖和煤中的總吸附量及各組分的吸附分量，而且無需使用混合氣體狀態方程，計算結果準確。

為實現上述目的，本發明提供了如下方案：

本發明提供一種頁巖氣和煤層氣的混合氣體吸附測試裝置，包括高精度計量泵、樣品缸、參考缸、高精度秤量裝置、色譜儀、溫壓測量裝置和溫度控制系統，所述高精度計量泵的上游端通過進氣管路與混合氣體的氣源連接，并通過抽真空管路與抽真空裝置連接，所述進氣管路上設有進氣閥，所述抽真空管路上設有抽真空閥，所述高精度計量泵的下游端連接有出氣管路，所述出氣管路上設有分別與所述參考缸和所述樣品缸連接的第一軟管和第二軟管，所述參考缸和所述樣品缸上游的所述出氣管路上設有出氣閥，所述參考缸和所述樣品缸下游的所述出氣管路上設有排氣閥，所述排氣閥的下游端與所述抽真空裝置連接，所述出氣閥和所述排氣閥之間的所述出氣管路上設有與所述色譜儀連接的取樣管路，所述取樣管路上設有取樣閥，所述參考缸和所述樣品缸分別放置于兩個所述高精度秤量裝置上，所述溫壓測量裝置包括能夠對所述高精度計量泵內氣體的溫度和壓力進行測量的第一溫壓測量裝置和能夠對所述參考缸和所述樣品缸內氣體的溫度和壓力進行測量的第二溫壓測量裝置，所述溫度控制系統用于控制整個裝置的溫度。

優選地，所述高精度秤量裝置為高精度電子秤。

優選地，所述第一溫壓測量裝置和所述第二溫壓測量裝置均為溫壓表。

優選地，所述第一軟管和所述第二軟管均為高壓軟管。

優選地，所述取樣閥為六通閥。

優選地，所述高精度計量泵的精度為0.001毫升。

優選地，所述高精度電子秤的精度不低于0.001克。