專利名稱：頁巖氣煤層氣便攜式測試儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及煤層氣、頁巖氣含氣量測試設(shè)備，特別是涉及一種用于煤層氣、頁巖氣 含氣量測試的便攜式快速制樣和解吸的設(shè)備。
背景技術(shù)：
目前，煤層氣、頁巖氣是賦存煤層或頁巖中的一種呈吸附、游離或溶解狀態(tài)的天然 氣。在常規(guī)天然氣儲層中，一般主要為游離氣和溶解氣，基本沒有吸附氣，而在煤層和頁 巖等非常規(guī)天然氣儲層中，吸附氣含量較高，煤層和頁巖中吸附氣和游離氣含量一般大于 90%，吸附和游離氣吸附含氣量的大小直接關(guān)系到天然氣的富集程度和開發(fā)技術(shù)，特別是 對煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣來說，吸附氣和游離氣含量測定是儲層評價、儲量估算以 及開發(fā)設(shè)計的關(guān)鍵因素。因此，含氣樣品中天然氣吸附氣和游離氣含量的測試實驗，已被廣 泛應(yīng)用在頁巖氣、煤層氣勘探開發(fā)中。此外，在礦山開采與瓦斯檢測、環(huán)境保護與監(jiān)測等領(lǐng) 域中也被廣泛應(yīng)用。目前，還沒有用于吸附氣和游離含量精確測量的專用實驗設(shè)備。利用常規(guī)實驗室 設(shè)備進行吸附氣和游離氣含量測試實驗時，需要將含氣煤巖和頁巖樣品裝入單個孤立的密 閉罐，密閉罐放置在恒溫的水浴槽中。放置在密封罐中的煤巖或頁巖開始進行自然解吸，通 過一端接在密閉罐上的導(dǎo)氣管、塑料管線與密封罐內(nèi)部連通，另一端伸入U型量管上部開 口，量管中放有染有顏色的液體，通過U型連通管原理對氣體的量進行讀數(shù)測量。樣品自然 解吸一般時間較長，少則數(shù)天，多者數(shù)月，生產(chǎn)現(xiàn)場人員難以及時得到實驗數(shù)據(jù)，實驗周期 長。經(jīng)過現(xiàn)場使用，發(fā)現(xiàn)上述實驗系統(tǒng)存在如下缺陷1、現(xiàn)場實驗?zāi)壳叭狈Ρ銛y、專用的實驗箱和實驗平臺，穩(wěn)定性不好；2、由于密閉罐放置的樣品自然解吸，解吸實驗周期長，數(shù)據(jù)不能及時為生產(chǎn)現(xiàn)場 人員提供，影響對頁巖和煤層氣的評價；3、由于在實驗時還需要榔頭對煤巖和頁巖樣品進行粉碎處理，處理慢，造成樣品 暴露在空氣中的時間過長，另外利用榔頭敲擊粉碎效果差，很多樣品達不到工業(yè)分析所需 的精細粉碎程度，造成樣品浪費。中國專利公開號CN101034050A，提供了一種煤層含氣量快速解吸儀。包括計算機 處理、快速解吸和測量系統(tǒng)組成。包括快速解吸系統(tǒng)包括樣品密封罐和碎樣平臺。密封罐 上部有密封蓋，密封罐內(nèi)有攪拌塊。密封罐連接有進氣管和排氣管，排氣管連接測量系統(tǒng)。 密封罐固定在平臺上。快速解吸系統(tǒng)包括量筒和水瓶，量筒的頂部連接排氣管，量筒的底部 通過導(dǎo)氣管連接水瓶。能對煤心樣品進行粉碎并測試，采集煤層含氣量數(shù)據(jù)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種頁巖氣煤層氣便攜式測試儀，用于在密閉罐內(nèi)進行粉 碎，能避免樣品接觸外界空氣氧化，同時又能加快含氣頁巖和煤巖解吸，且便于移動和攜 帶、適合野外現(xiàn)場使用。
本發(fā)明采用的技術(shù)方案是頁巖氣煤層氣便攜式測試儀，包括箱體、箱蓋、合頁、面 板、頂板、底板、變頻交流電機、不銹鋼圓柱形筒、彈簧和密閉罐。箱體和箱蓋為長方體形，箱 蓋與箱體相對并通過合頁相互鉸接，形成一個長方體形箱；其特征在于在箱體內(nèi)下部與 箱底平行固定有一個底板，在箱體的上口固定有面板；在底板的上平面并垂直底板固定有 圓柱形筒，在圓柱形筒的頂端均勻分布并垂直圓柱形筒端面焊接固定有彈簧；在彈簧的頂 端固定有頂板；面板有圓形孔，頂板在面板的上部。密閉罐的底部焊接在頂板上平面上，變 頻交流電機殼體(定子)頂端固定在頂板的下平面上，并且變頻交流電機在圓柱形筒內(nèi)。立柱為圓柱體形，立柱的頂端垂直焊接在頂板的下平面上，立柱均勻分布在變頻 交流電機的周圍，起到保護電機上部的作用。彈簧的上下兩端通過焊接方式分別與頂板的 地面和不銹鋼圓柱形筒上面連接。變頻交流電機型號為西門子1LG0。電源插座通過導(dǎo)線與市用220V，50_60Hz的交流電相連。電源插座通過導(dǎo)線與開 關(guān)連接，開關(guān)通過導(dǎo)線與電源指示燈和定時器相連接，定時器通過導(dǎo)線與頻率調(diào)節(jié)儀表連 接，頻率調(diào)節(jié)儀表通過導(dǎo)線與變頻器連接，變頻器通過導(dǎo)線與變頻交流電機連接。樣品粉碎原理使用時，接通電源，通過頻率調(diào)節(jié)儀表和定時器設(shè)定所需震動頻率 和震動時間，打開電源開關(guān)，電源指示燈變亮，變頻器會自動根據(jù)頻率調(diào)節(jié)儀表設(shè)定頻率啟 動變頻交流電機產(chǎn)生震動。即當(dāng)變頻交流電機接入三相交流電源時，三相定子繞組流過三 相對稱電流產(chǎn)生的三相磁動勢(定子旋轉(zhuǎn)磁動勢)并產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)磁場，該旋轉(zhuǎn)磁場與轉(zhuǎn)子導(dǎo) 體有相對切割運動，根據(jù)電磁感應(yīng)原理，轉(zhuǎn)子導(dǎo)體產(chǎn)生感應(yīng)電動勢并產(chǎn)生感應(yīng)電流。根據(jù)電 磁力定律，載流的轉(zhuǎn)子導(dǎo)體在磁場中受到電磁力作用，形成電磁轉(zhuǎn)矩，驅(qū)動轉(zhuǎn)子旋轉(zhuǎn)，在轉(zhuǎn) 子旋轉(zhuǎn)的過程中，由于電機通過焊接方式與頂板連接為一體，而頂板又通過焊接與彈簧連 接在一起，在這種情況下電機將會產(chǎn)生高頻振動。電機振動將帶動頂板上部的密閉罐產(chǎn)生 同樣頻率的振動。震動會通過彈簧傳遞到固定密閉罐上，密閉罐為一個帶蓋的盛放樣品的 容器，高頻震動會使密閉罐中的樣品相互碰撞，達到破碎、粉碎的目的，使吸附在樣品中的 氣體快速釋放出來。為了加快破碎、粉碎密閉罐中的樣品，在密閉罐內(nèi)有鋼球。在面板上有儀表安置孔。電源指示燈、頻率調(diào)節(jié)儀表、定時器、電源開關(guān)和電源插 座固定在面板上的儀表安置孔內(nèi)。變頻器固定在底板的上平面上。所述的定時器為數(shù)字式儀表，控制范圍在1秒至99小時59分59秒之間。所述的箱體外壁長500mm、寬400mm、高400mm，箱蓋的外壁長500mm、寬400mm、高 IOOmm0本發(fā)明的有益效果本發(fā)明頁巖氣煤層氣便攜式測試儀，用于煤層、頁巖含氣量測 試實驗中，既用于實驗過程中煤巖和頁巖樣品的密封粉碎，避免被空氣氧化，通過膠管將排 氣管與具有刻度的玻璃量管連接，利用玻璃量管可以收集煤巖或頁巖樣品粉末后的釋放出 來的氣體，實現(xiàn)煤巖和頁巖含氣量的快速測定；且產(chǎn)品便于移動和攜帶，使用方便，尤其適 用于野外現(xiàn)場實驗。


圖1是頁巖氣煤層氣便攜式測試儀的剖面示意圖。圖2是頁巖氣煤層氣便攜式測試儀側(cè)視圖。圖3頁巖氣煤層氣便攜式測試儀軸側(cè)示意圖。
圖中，1-箱體，2-變頻交流電機，3-不銹鋼圓柱形筒，4-彈簧，5-立柱，6_頂板， 7-密閉罐，8-排氣管，9-底板，10-變頻器，11-箱蓋，12-頻率調(diào)節(jié)儀表，13-定時器，14-通 氣孔，15-電源插座，16-電源開關(guān)，17-合頁，18-電源指示燈，19-面板。
具體實施例方式實施例1 以一個頁巖氣煤層氣便攜式測試儀為例，對本發(fā)明作進一步詳細說明。參閱圖1。本發(fā)明的頁巖氣煤層氣便攜式測試儀，主要包括箱體1、變頻交流電機 2、不銹鋼圓柱形筒3、彈簧4、立柱5、頂板6、密閉罐7、排氣管8、底板9、變頻器10、箱蓋11、 頻率調(diào)節(jié)儀表12、定時器13、通氣孔14、電源插座15、電源開關(guān)16、合頁17、電源指示燈18、 面板19。其中，箱體1的箱體外部長500mm、寬400mm、高400mm。高強度PVC塑料箱體、PVC 塑料箱蓋、箱體1和箱蓋11采用乙烯基聚合物材料板制成；箱蓋11的長、寬與箱體1 一致， 高可為100mm，以鉸接等方式覆于箱體1上方，箱體1和箱蓋2為PVC塑料材質(zhì)。箱體1內(nèi) 有兩套結(jié)構(gòu)相同的煤巖或頁巖樣品粉碎裝置，結(jié)構(gòu)是在箱體1內(nèi)下部與箱底平行固定有一個底板9，在箱體1的上口固定有面板19 ；在 底板9的上平面并垂直底板9固定有不銹鋼的圓柱形筒3，在圓柱形筒3的頂端均勻分布 并垂直圓柱形筒3端面焊接固定有四個圓柱形彈簧4 ；在彈簧4的頂端固定有圓形頂板6 ； 面板19有圓形孔，頂板6在面板19的上部。密閉罐7的罐底焊接在頂板6上平面上，在密 閉罐7內(nèi)有兩個直徑為12mm的鋼球，密閉罐7的頂部固定有一個內(nèi)徑為3mm的排氣管8。 變頻交流電機2殼體頂端焊接在頂板6的下平面上，并且變頻交流電機2在圓柱形筒3內(nèi)。 變頻交流電機2型號為西門子1LG0，市場有銷售。六個圓柱體形立柱5直徑6mm，立柱5的 頂端垂直焊接在頂板6的下平面上，六個立柱5均勻分布在變頻交流電機2的周圍。參閱圖3。電源插座15通過導(dǎo)線與開關(guān)16連接，開關(guān)16通過導(dǎo)線與電源指示燈 18和定時器13相連接，定時器13通過導(dǎo)線與頻率調(diào)節(jié)儀表12連接，頻率調(diào)節(jié)儀表12通過 導(dǎo)線與變頻器10連接，變頻器10通過導(dǎo)線與變頻交流電機2連接；在面板19上有儀表安 置孔，電源指示燈18、頻率調(diào)節(jié)儀表12、定時器13、電源開關(guān)16和電源插座15固定在面板 19上的儀表安置孔內(nèi)；變頻器10固定在底板9的上平面上。簡述頁巖氣煤層氣便攜式測試儀的使用過程。參閱圖1，先打開箱蓋11，箱蓋11可 打開至水平位置，可將箱蓋11作為一個實驗平臺，放置各種實驗儀器，同時將電源線插入 電源插座15內(nèi)。打開密閉罐7、放入煤巖或頁巖樣品，同時放入2個不銹鋼球，擰緊密閉罐 7的上蓋，然后調(diào)節(jié)頻率調(diào)節(jié)儀表12、定時器13預(yù)置頻率和時間，打開電源開關(guān)16，接通電 源，電源指示燈18亮起，密閉罐7在變頻交流電機2的帶動下以設(shè)置的頻率進行震動，密閉 罐7內(nèi)鋼球與密閉罐7煤巖或頁巖樣品撞擊，從而實現(xiàn)對煤巖或頁巖樣品的快速破碎；如果 頁巖和煤巖中含有氣體，可以通過通氣孔8連接帶有刻度的玻璃量管對氣體進行測量。當(dāng) 預(yù)置的時間達到時，變頻交流電機2停機，待密閉罐7不再上下震動后，取下密閉罐7，打開 密閉罐7的上蓋，倒出粉碎后的煤巖或頁巖樣品粉末，用于其它實驗測試。至此，實驗結(jié)束， 關(guān)閉電源16開關(guān)，關(guān)閉箱蓋11。
權(quán)利要求
1.一種頁巖氣煤層氣便攜式測試儀，包括箱體(1)、箱蓋(11)、合頁(17)、面板(19)、頂 板(6)、底板(9)、變頻交流電機(2)、不銹鋼圓柱形筒(3)、彈簧(4)和密閉罐(7)；箱體(1) 和箱蓋(11)為長方體形，箱蓋(11)與箱體(1)相對并通過合頁(17)相互鉸接，形成一個 長方體形箱；其特征在于在箱體(1)內(nèi)下部與箱底平行固定有一個底板(9)，在箱體(1) 的上口固定有面板(19)；在底板(9)的上平面并垂直底板(9)固定有圓柱形筒(3)，在圓柱 形筒(3)的頂端均勻分布并垂直圓柱形筒C3)端面焊接固定有彈簧；在彈簧的頂 端固定有頂板(6)；面板(19)有圓形孔，頂板(6)在面板(19)的上部；密閉罐(7)的底部 焊接在頂板(6)上平面上，變頻交流電機( 殼體頂端固定在頂板(6)的下平面上，并且變 頻交流電機⑵在圓柱形筒⑶內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頁巖氣煤層氣便攜式測試儀，其特征是立柱( 為圓柱體 形，立柱(5)的頂端垂直焊接在頂板(6)的下平面上，立柱( 均勻分布在變頻交流電機 (2)的周圍。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的頁巖氣煤層氣便攜式測試儀，其特征是變頻交流電機(2) 型號為西門子1LG0。
4.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的頁巖氣煤層氣便攜式測試儀，其特征是電源插座 (15)通過導(dǎo)線與開關(guān)(16)連接，開關(guān)(16)通過導(dǎo)線與電源指示燈(18)和定時器(13)相 連接，定時器(13)通過導(dǎo)線與頻率調(diào)節(jié)儀表(12)連接，頻率調(diào)節(jié)儀表(12)通過導(dǎo)線與變 頻器(10)連接，變頻器(10)通過導(dǎo)線與變頻交流電機(2)連接；在面板(19)上有儀表安 置孔，電源指示燈(18)、頻率調(diào)節(jié)儀表(12)、定時器(13)、電源開關(guān)(16)和電源插座(15) 固定在面板(19)上的儀表安置孔內(nèi)；變頻器(10)固定在底板(9)的上平面上。
5.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的頁巖氣煤層氣便攜式測試儀，其特征是所述的箱體 (1)外壁長 500mm、寬 400mm、高 400mm，箱蓋(11)的外壁長 500mm、寬 400mm、高 100mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1、2或3所述的頁巖氣煤層氣便攜式測試儀，其特征是在密閉罐(7) 內(nèi)有鋼球。
全文摘要
頁巖氣煤層氣便攜式測試儀，應(yīng)用于煤層氣、頁巖氣含氣量測試。在箱體內(nèi)下部與箱底平行固定有一個底板，在箱體的上口固定有面板；在底板的上平面并垂直底板固定有圓柱形筒，在圓柱形筒的頂端均勻分布并垂直圓柱形筒端面焊接固定有彈簧；在彈簧的頂端固定有頂板；面板有圓形孔，頂板在面板的上部。密閉罐的底部焊接在頂板上平面上，變頻交流電機頂端焊接在頂板的下平面上，并且變頻交流電機在圓柱形筒內(nèi)。效果是用于實驗過程中煤巖和頁巖樣品的密封粉碎，避免被空氣氧化，通過膠管將排氣管與具有刻度的玻璃量管連接，利用玻璃量管可以收集煤巖或頁巖樣品粉末后的釋放出來的氣體，實現(xiàn)煤巖和頁巖含氣量的快速測定。
文檔編號G01N7/14GK102109428SQ20101062111
公開日2011年6月29日 申請日期2010年12月24日 優(yōu)先權(quán)日2010年12月24日
發(fā)明者劉德勛, 劉洪林, 李曉波, 王紅巖, 趙群, 鄭德溫, 閆剛 申請人:中國石油天然氣股份有限公司