專利名稱：煤層氣高壓解吸儀裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一種煤層氣高壓解吸儀的裝置，能夠在高壓下注水條件下實(shí)時(shí)觀 察煤層氣解吸狀況，采集溫度壓力等測(cè)試數(shù)據(jù)；通過(guò)數(shù)據(jù)處理，可以獲取解吸 時(shí)間、解吸壓力、解吸量、損失氣量等參數(shù)。
背景技術(shù)：
煤層氣賦存在煤層之中，在勘探開發(fā)利用前必須測(cè)定煤層氣解吸的技術(shù)參 數(shù)。目前，煤層氣高壓等溫吸附儀利用粉煤試樣測(cè)試煤層氣等溫吸附參數(shù)；煤 層氣解吸測(cè)試普遍使用常壓解吸設(shè)備，對(duì)鉆井煤芯進(jìn)行煤層氣含量及吸附時(shí)間 等參數(shù)的測(cè)定。而煤層氣儲(chǔ)層具有一定的壓力并認(rèn)為被地下水飽和，解吸時(shí)間、 解吸壓力、損失量等一些參數(shù)需要在高壓下和注水條件下進(jìn)行測(cè)定，目前的測(cè) i《設(shè)備不能滿足高壓注水測(cè)試條件，因此需要研制煤層氣高壓解吸儀的裝置系 綠，以滿足科學(xué)試驗(yàn)研究及實(shí)際生產(chǎn)的迫切要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種具有模擬測(cè)試臨界解吸壓力、煤層氣井提芯損 失氣量、煤層氣井產(chǎn)氣動(dòng)態(tài)跟蹤功能的煤層氣高壓解吸儀的裝置，其為煤層氣 并產(chǎn)氣動(dòng)態(tài)跟蹤提供必要的參數(shù)依據(jù)。
為了達(dá)到上述目的，本實(shí)用新型采用的技術(shù)方案為
一種煤層氣高壓解吸儀的裝置，其特殊之處在于其包括自動(dòng)控溫水浴裝 置、不銹鋼機(jī)械裝置、影像及壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三大部分，所述的不銹鋼機(jī)械
裝置包括集氣缸、樣品缸、調(diào)氣缸、支架及高壓管道和閥門；缸體固定在支架 上，支架與缸體位于自動(dòng)控溫水浴裝置中，支架與吊機(jī)連接；
所述的樣品缸和調(diào)氣缸頂部用管道連接，中間設(shè)置閥門，底部用管道連接， 中間裝有閥門，樣品缸和調(diào)氣缸以及連接管道、閥門形成閉合回路；頂部管道 與高壓氣管道及排空管道連接，管道中間裝有閥門，高壓氣管道與高壓氦氣瓶、 傘烷氣瓶、氮?dú)馄窟B接，排空管道與大氣相通；底部管道通過(guò)進(jìn)出水管道與水 槽連接，進(jìn)出水管道中間裝有閥門；實(shí)現(xiàn)在樣品缸內(nèi)進(jìn)行氣液兩相高壓下互換， 使氣液固三相共存，在高壓下通過(guò)調(diào)氣缸的壓力調(diào)節(jié)，進(jìn)行煤層氣解吸過(guò)程模 擬。
上述的集氣缸頂部通過(guò)排氣管道與氣體計(jì)量?jī)x連接。
上述的自動(dòng)控溫水浴裝置由水箱、加熱器、循環(huán)水泵及電氣控制部分組成， 水箱、出水管道、加熱器、循環(huán)水泵、進(jìn)水管道串聯(lián)，形成水路循環(huán)。
上述的樣品缸和調(diào)氣缸設(shè)置壓力傳感器和溫度傳感器，樣品缸裝有攝像頭; 壓力傳感器和溫度傳感器采集的信號(hào)經(jīng)溫壓變送器后到信號(hào)處理模塊，傳輸?shù)?控制機(jī)；攝像頭采集的信號(hào)經(jīng)影像采集板卡到控制機(jī)；控制機(jī)通過(guò)信號(hào)處理軟 件得到數(shù)據(jù)信息，通過(guò)輸入輸出設(shè)備顯示影像、數(shù)據(jù)及曲線，通過(guò)數(shù)據(jù)處理軟 件，編輯并打印測(cè)試數(shù)據(jù)。
與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的優(yōu)點(diǎn)如下
1、 本發(fā)明采用恒溫、高壓和注水測(cè)試條件，能有效模擬儲(chǔ)層環(huán)境；
2、 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高壓條件下氣-固兩相到氣-液-固三相體系的轉(zhuǎn)換；
3、 本發(fā)明采用氣相控制系統(tǒng)壓力的模式，可有效模擬排采工作制度；
4、 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了高壓注水條件下的解吸、集氣和測(cè)量過(guò)程；5、 本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了可視化，可以有效觀測(cè)煤層氣的解吸過(guò)程；
6、 本發(fā)明通過(guò)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)的調(diào)節(jié)，可以測(cè)試解吸壓力、解吸量、損失氣量等 多個(gè)參數(shù)。


圖1是煤層氣高壓解吸儀裝置系統(tǒng)示意圖2是影像及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)示意圖。 圖中，1-氣體計(jì)量?jī)x，2-集氣缸，3-樣品缸，4-調(diào)氣缸，5-支架，6-自動(dòng) 控溫水浴，7-影像及數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，8-吊機(jī)，9-不銹鋼機(jī)械裝置，10-壓力傳感 器，11-溫度傳感器，12-精密攝像頭，13-溫壓變送器，14-信號(hào)處理模塊，15-影像采集板卡，16-控制機(jī)，17-信號(hào)處理軟件，18-數(shù)據(jù)處理軟件，19-輸入輸 出設(shè)備；
具體實(shí)施例方式
下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明做進(jìn)一步描述。
參見圖l，本發(fā)明的裝置包括自動(dòng)控溫水浴6、不銹鋼機(jī)械裝置9、影像及壓 力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)7三大部分；
其不銹鋼機(jī)械裝置9包括集氣缸2、樣品缸3、調(diào)氣缸4、支架5及高壓管 遣和閥門；缸體固定在支架5上，支架5與缸體位于自動(dòng)控溫水浴裝置6中， 支架5與吊機(jī)8連接；
所述的樣品缸3和調(diào)氣缸4頂部用管道連接，中間設(shè)置閥門，底部用管道 連接，中間裝有閥門，樣品缸3和調(diào)氣缸4以及連接管道、閥門形成閉合回路; 頂部管道與高壓氣管道及排空管道連接，管道中間裝有閥門，高壓氣管道與高 壓氦氣瓶、甲垸氣瓶、氮?dú)馄窟B接，排空管道與大氣相通；底部管道通過(guò)進(jìn)出
永管道與水槽連接，進(jìn)出水管道中間裝有閥門；實(shí)現(xiàn)在樣品缸3內(nèi)進(jìn)行氣液兩 相高壓下互換，使氣液固三相共存，在高壓下通過(guò)調(diào)氣缸2的壓力調(diào)節(jié)，進(jìn)行 煤層氣解吸過(guò)程模擬。
集氣缸2頂部通過(guò)排氣管道與氣體計(jì)量?jī)x1連接，用來(lái)測(cè)量解吸過(guò)程排出
的氣量。
本發(fā)明中的自動(dòng)控溫水浴裝置6由水箱、加熱器、循環(huán)水泵及電氣控制部 分組成，水箱、出水管道、加熱器、循環(huán)水泵、進(jìn)水管道串聯(lián)，形成水路循環(huán)。 自動(dòng)控溫水浴6可以將溫度設(shè)定在儲(chǔ)層溫度，使不銹鋼機(jī)械裝置浸入水中，達(dá) 到恒溫的目的。
參見圖2，影像及壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)7包括壓力傳感器10，溫度傳感器ll， 精密攝像頭12，溫壓變送器13,信號(hào)處理模塊14,影像采集板卡15，控制機(jī)16， 信號(hào)處理軟件17，數(shù)據(jù)處理軟件18，輸入輸出設(shè)備19等組成。
樣品缸3和調(diào)氣缸4設(shè)置壓力傳感器10和溫度傳感器11，樣品缸3裝有攝像頭 12;壓力傳感器10和溫度傳感器11采集的信號(hào)經(jīng)溫壓變送器13后到信號(hào)處理模 塊14，傳輸?shù)娇刂茩C(jī)16。攝像頭12采集的信號(hào)經(jīng)影像采集板卡15到控制機(jī)16; 控制機(jī)16通過(guò)信號(hào)處理軟件17得到數(shù)據(jù)信息，通過(guò)輸入輸出設(shè)備19顯示影像、 數(shù)據(jù)及曲線，通過(guò)數(shù)據(jù)處理軟件18，編輯并打印測(cè)試數(shù)據(jù)。
壓力傳感器IO、溫度傳感器ll、信號(hào)處理模塊14及是測(cè)試系統(tǒng)溫度、壓力 的硬件設(shè)施；精密攝像頭12及影像采集板卡15是觀察測(cè)錄影像的硬件設(shè)施；控 制機(jī)16是軟件運(yùn)行、數(shù)據(jù)影像采集存儲(chǔ)的工作平臺(tái)；可以長(zhǎng)期運(yùn)行，進(jìn)行壓力 數(shù)據(jù)及影像采集，符合儲(chǔ)層條件下煤層氣解吸周期長(zhǎng)的實(shí)際狀況，滿足長(zhǎng)期測(cè) 試的要求。
軟件包括信號(hào)處理軟件17和數(shù)據(jù)處理軟件18軟件，運(yùn)行環(huán)境在windows2000 及以上版本。信號(hào)處理軟件17將模塊采集的弱電信號(hào)調(diào)入軟件數(shù)據(jù)庫(kù)，生成溫 度、壓力數(shù)據(jù)在后臺(tái)存儲(chǔ)。將后臺(tái)數(shù)據(jù)調(diào)入測(cè)試界面，可進(jìn)行數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)監(jiān)控， 數(shù)據(jù)歷史曲線的和實(shí)時(shí)曲線的查看與分析。數(shù)據(jù)處理軟件17是將采集的溫壓數(shù) 據(jù)及解吸氣量數(shù)據(jù)進(jìn)行綜合處理，得出測(cè)試參數(shù)的分析軟件。
本發(fā)明裝置模擬煤層氣儲(chǔ)層及勘探、生產(chǎn)過(guò)程實(shí)際狀況，可以模擬測(cè)試煤 芯提取過(guò)程中的煤層氣損失量，測(cè)試儲(chǔ)層條件下煤層氣的解吸壓力及不同壓力 下煤層氣解吸量，是一套方法和設(shè)備創(chuàng)新的系統(tǒng)。該發(fā)明能在煤層氣的勘探開 發(fā)以及相關(guān)科學(xué)研究中發(fā)揮作用，具有重要的科學(xué)意義和實(shí)用價(jià)值。 具體工作過(guò)程如下
連接好測(cè)試系統(tǒng)，首先進(jìn)行密封試驗(yàn)，包括集氣缸2、樣品缸3、調(diào)氣缸4及 高壓管道和閥門等。向系統(tǒng)注入15Mpa的氮?dú)?，恒溫條件下，壓力穩(wěn)定后持續(xù)48 小時(shí)保持密封，經(jīng)過(guò)密封檢驗(yàn)合格方可投入使用。
再將具代表性煤樣裝入樣品缸3密封，用吊機(jī)8將機(jī)械裝置放入調(diào)至儲(chǔ)層溫 度的水浴中。打開高壓甲烷氣瓶，用甲烷氣體吹掃樣品缸3 5遍，吹掃壓力應(yīng) 大于1.0Mpa，再按設(shè)計(jì)壓力充入甲烷氣體，進(jìn)行甲烷吸附并最終達(dá)到平衡。當(dāng) 樣品缸3壓力不變時(shí)，視為達(dá)到平衡狀態(tài)。然后向調(diào)氣缸4內(nèi)注入儲(chǔ)層水，測(cè)試 損失氣量時(shí)可注入鉆井液。將調(diào)氣缸壓力調(diào)至新的平衡壓力，然后打開兩缸之 it的閥門，使缸體與管道連成閉合回路，調(diào)氣缸中的液體會(huì)慢慢進(jìn)入樣品缸， 樣品缸的氣體會(huì)進(jìn)入調(diào)氣缸。當(dāng)壓力穩(wěn)定后，關(guān)閉兩缸頂部管道之間的閥門。
進(jìn)行損失氣量測(cè)量時(shí)，模擬鉆井提芯時(shí)間，通過(guò)微調(diào)閥控制排氣速率，將 樣品缸壓力降至常壓，測(cè)量在該段時(shí)間內(nèi)的解吸氣量。
進(jìn)行解吸壓力測(cè)量時(shí)，模擬儲(chǔ)層含氣情況，待壓力穩(wěn)定后，通過(guò)微調(diào)閥控 制排氣速率，調(diào)節(jié)樣品缸壓力，通過(guò)觀察氣泡確定開始解吸的時(shí)間及壓力，進(jìn) 而得到解吸壓力。
進(jìn)行不同壓力段解吸量測(cè)量時(shí)，預(yù)先將集氣缸充滿水，通過(guò)調(diào)氣缸將樣品 缸壓力降至設(shè)計(jì)壓力，通過(guò)樣品缸與集氣缸閥門的交替關(guān)閉，使樣品缸中的解 吸氣體進(jìn)入集氣缸，導(dǎo)出集氣缸內(nèi)的氣體進(jìn)行計(jì)量，得到該壓力段的解吸量。
進(jìn)行產(chǎn)氣過(guò)程模擬時(shí)，控制降壓速率，使樣品缸的壓力漸漸降低，在此過(guò) 程中不斷通過(guò)集氣缸導(dǎo)出解吸氣體，測(cè)量解吸出的氣體體積，繪制解吸量隨時(shí) 間的變化曲線，計(jì)算解吸時(shí)間及解吸率。
權(quán)利要求
1、一種煤層氣高壓解吸儀的裝置，其特征在于其包括自動(dòng)控溫水浴裝置(6)、不銹鋼機(jī)械裝置(9)、影像及壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)(7)三大部分，所述的不銹鋼機(jī)械裝置(9)包括集氣缸(2)、樣品缸(3)、調(diào)氣缸(4)、支架(5)及高壓管道和閥門；缸體固定在支架(5)上，支架(5)與缸體位于自動(dòng)控溫水浴裝置(6)中，支架(5)與吊機(jī)(8)連接；所述的樣品缸(3)和調(diào)氣缸(4)頂部用管道連接，中間設(shè)置閥門，底部用管道連接，中間裝有閥門，樣品缸(3)和調(diào)氣缸(4)以及連接管道、閥門形成閉合回路；頂部管道與高壓氣管道及排空管道連接，管道中間裝有閥門，高壓氣管道與高壓氦氣瓶、甲烷氣瓶、氮?dú)馄窟B接，排空管道與大氣相通；底部管道通過(guò)進(jìn)出水管道與水槽連接，進(jìn)出水管道中間裝有閥門；實(shí)現(xiàn)在樣品缸(3)內(nèi)進(jìn)行氣液兩相高壓下互換，使氣液固三相共存，在高壓下通過(guò)調(diào)氣缸(2)的壓力調(diào)節(jié)，進(jìn)行煤層氣解吸過(guò)程模擬。
2、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的煤層氣高壓解吸儀的裝置，其特征是所述的集 氣缸(2)頂部通過(guò)排氣管道與氣體計(jì)量?jī)x(1)連接。
3、 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的煤層氣高壓解吸儀的裝置，其特征是所述 的自動(dòng)控溫水浴裝置(6)由水箱、加熱器、循環(huán)水泵及電氣控制部分組成，水 箱、出水管道、加熱器、循環(huán)水泵、進(jìn)水管道串聯(lián)，形成水路循環(huán)。
4、 根據(jù)權(quán)利要求3所述的煤層氣高壓解吸儀的裝置，其特征是所述的樣 品缸(3)和調(diào)氣缸(4)設(shè)置壓力傳感器(10)和溫度傳感器(11)，樣品缸(3) 裝有攝像頭(12);壓力傳感器(10)和溫度傳感器(11)采集的信號(hào)經(jīng)溫壓變 送器(13)后到信號(hào)處理模塊(14)，傳輸?shù)娇刂茩C(jī)(16);攝像頭(12)采集的信號(hào)經(jīng)影像采集板卡(15)到控制機(jī)(16);控制機(jī)(16)通過(guò)信號(hào)處理軟件 (17)得到數(shù)據(jù)信息，通過(guò)輸入輸出設(shè)備(19)顯示影像、數(shù)據(jù)及曲線，通過(guò) 數(shù)據(jù)處理軟件(18)，編輯并打印測(cè)試數(shù)據(jù)。
全文摘要
本發(fā)明是一種煤層氣高壓解吸儀的裝置。目前，煤層氣高壓等溫吸附儀利用粉煤試樣測(cè)試煤層氣等溫吸附參數(shù)；煤層氣解吸測(cè)試普遍使用常壓解吸設(shè)備，對(duì)鉆井煤芯進(jìn)行煤層氣含量及吸附時(shí)間等參數(shù)的測(cè)定。本發(fā)明包括自動(dòng)控溫水浴裝置、不銹鋼機(jī)械裝置、影像及壓力數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)三大部分，所述的不銹鋼機(jī)械裝置包括集氣缸、樣品缸、調(diào)氣缸、支架及高壓管道和閥門；缸體固定在支架上，支架與缸體位于自動(dòng)控溫水浴裝置中，支架與吊機(jī)連接。本發(fā)明能有效模擬儲(chǔ)層環(huán)境，排采工作制度；實(shí)現(xiàn)了高壓條件下氣-固兩相到氣-液-固三相體系的轉(zhuǎn)換，高壓注水條件下的解吸、集氣和測(cè)量過(guò)程，可以有效觀測(cè)煤層氣的解吸過(guò)程，測(cè)試解吸壓力、解吸量、損失氣量等多個(gè)參數(shù)。
文檔編號(hào)G01N33/00GK101387594SQ20081015095
公開日2009年3月18日 申請(qǐng)日期2008年9月12日 優(yōu)先權(quán)日2008年9月12日
發(fā)明者崔永君, 群 張, 李育輝 申請(qǐng)人:煤炭科學(xué)研究總院西安研究院