解吸氣測定儀的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種解吸氣測定儀，屬于非常規(guī)油氣實(shí)驗【技術(shù)領(lǐng)域】，主要特點(diǎn)是過濾干燥機(jī)構(gòu)經(jīng)管路連接甲烷組分紅外氣體傳感器和二氧化碳組分紅外氣體傳感器，二氧化碳組分紅外氣體傳感器輸出至大、小量程質(zhì)量流量計的管路中分別接入電磁閥，大、小量程質(zhì)量流量計的輸出經(jīng)管路接出氣口，二氧化碳組分紅外氣體傳感器輸出至出氣口的管路中接入電磁閥，采集機(jī)構(gòu)ADAM4017接收各紅外氣體傳感器、質(zhì)量流量計輸出的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號，控制機(jī)構(gòu)ADAM4068分別連接各電磁閥的線圈。本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)無壓阻、連續(xù)組分和微壓損的測定創(chuàng)造了硬件條件，有利于實(shí)時計算解吸氣含量、解吸甲烷含量、累計解吸氣量等，并通過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)建立的損失氣計算模型計算損失氣含量、含氣量等。
【專利說明】解吸氣測定儀

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種解吸氣測定儀，是針對吸附氣為主的煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)油氣資源勘探中進(jìn)行含氣量測定的儀器。通過該儀器可以對煤層氣、頁巖氣中吸附氣的解吸過程進(jìn)行全程測定，通過二氧化碳、甲烷、硫化氫等主要組分變化準(zhǔn)確計算其解吸氣含量、解吸甲烷含量等關(guān)鍵參數(shù)，為儲量計算提供重要依據(jù)，屬于非常規(guī)油氣實(shí)驗【技術(shù)領(lǐng)域】。

【背景技術(shù)】
[0002]煤層氣、頁巖氣作為新型的天然氣資源，在國內(nèi)正受到越來越多的重視。煤層氣、頁巖氣均以吸附態(tài)為主要賦存方式，在壓力釋放后，氣體逐步從儲層介質(zhì)中解吸。解吸氣含量是含氣量中的重要組成部分，是勘探開發(fā)中最基礎(chǔ)、最重要的參數(shù)之一。目前該項目的測試技術(shù)尚未成熟，應(yīng)用較為廣泛的“U型管”排水法和質(zhì)量流量傳感器測定法。但是受解吸過程中“組分不定、溫度不定、流量不定、量程比寬”等因素影響，這兩種方法存在整個測定過程為憋壓狀態(tài)、測定過程受氣體組分變化影響較大、操作不方便、勞動強(qiáng)度大、精確度低等問題，降低了解吸氣含量在勘探開發(fā)中的意義，限制了儲量計算的精確度，為準(zhǔn)確的制定下一步開發(fā)計劃造成了不利影響。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0003]本發(fā)明的目的是提供一種解吸氣測定儀，解決現(xiàn)有實(shí)驗條件下解吸氣測定不準(zhǔn)確、操作復(fù)雜等問題，通過本發(fā)明實(shí)現(xiàn)無壓阻、連續(xù)組分和微壓損的測定，在外接計算機(jī)的配合下提供準(zhǔn)確的解吸氣含量數(shù)據(jù)，同時實(shí)現(xiàn)解吸氣的多點(diǎn)檢測、得到解吸時間曲線，在此基礎(chǔ)上計算損失氣含量、提高解吸氣測定工作效率，同時為進(jìn)一步研究煤層氣、頁巖氣形成機(jī)理提供有效的手段。
[0004]本發(fā)明的目的是通過以下方式來實(shí)現(xiàn)的，一種解吸氣測定儀，包括固定在殼體上的進(jìn)氣口、出氣口，殼體內(nèi)的過濾干燥機(jī)構(gòu)、采集機(jī)構(gòu)ADAM4017、控制機(jī)構(gòu)ADAM4068、接口電路ADAM4520以及壓力、環(huán)境溫度傳感器和提供工作電源的電源電路，進(jìn)氣口經(jīng)管路連接過濾干燥機(jī)構(gòu)，接口電路ADAM4520連接采集機(jī)構(gòu)ADAM4017、控制機(jī)構(gòu)ADAM4068，其特征是，所述過濾干燥機(jī)構(gòu)經(jīng)管路連接甲烷組分紅外氣體傳感器和二氧化碳組分紅外氣體傳感器，二氧化碳組分紅外氣體傳感器輸出至大、小量程質(zhì)量流量計的管路中分別接入電磁閥，大、小量程質(zhì)量流量計的輸出經(jīng)管路接出氣口，二氧化碳組分紅外氣體傳感器輸出至出氣口的管路中接入電磁閥，采集機(jī)構(gòu)ADAM4017接收各紅外氣體傳感器、質(zhì)量流量計輸出的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號，控制機(jī)構(gòu)ADAM4068分別連接各電磁閥的線圈。
[0005]所述甲烷組分紅外氣體傳感器SMF-MAX和二氧化碳組分紅外氣體傳感器SMF-⑶X串聯(lián)，響應(yīng)時間為15s，還可串接硫化氫組分紅外氣體傳感器4H2S-100。
[0006]所述大、小量程質(zhì)量流量計中的小量程質(zhì)量流量計采用量程為0-0.5sccm的層流質(zhì)量流量計，大量程質(zhì)量流量計米用量程為0_200sccm的熱式質(zhì)量流量計。
[0007]所述采集機(jī)構(gòu)還接收壓力、環(huán)境溫度傳感器信號。
[0008]所述控制機(jī)構(gòu)依據(jù)外接計算機(jī)的指令分別接通不同量程的流量計、電磁閥，用于流量測量轉(zhuǎn)換和解吸氣的流向。
[0009]本發(fā)明為實(shí)現(xiàn)無壓阻、連續(xù)組分和微壓損的測定創(chuàng)造了硬件條件，在測定過程中，其進(jìn)氣口與解吸裝置的出氣口相連，氣體通過過濾干燥系統(tǒng)后依據(jù)外接計算機(jī)設(shè)定的測定周期，由控制系統(tǒng)控制。在非測試時間段，氣體在電磁閥的控制下直接由出氣口排出，進(jìn)行氣體的采集或其他排放處理；在測試時間段，氣體在電磁閥的控制下經(jīng)過紅外氣體傳感器得出該時間段的氣體組分。然后，氣體進(jìn)入大量程質(zhì)量流量計測定，當(dāng)流量大于0.5sccm時，采集數(shù)據(jù)，當(dāng)流量小于0.5sccm時，電磁閥切換，氣體進(jìn)入小量程質(zhì)量流量計測定，采集數(shù)據(jù)，本點(diǎn)測定結(jié)束。氣體由出氣口排出，進(jìn)行氣體的采集或其他排放處理。同時，采集系統(tǒng)將實(shí)時采集大氣壓力和環(huán)境溫度，為數(shù)據(jù)處理提供基礎(chǔ)參數(shù)。外接計算機(jī)在接收到氣體組分、氣體流量、大氣壓力、環(huán)境溫度等參數(shù)后，實(shí)時計算解吸氣含量、解吸甲烷含量、累計解吸氣量等，并通過相應(yīng)標(biāo)準(zhǔn)建立的損失氣計算模型計算損失氣含量、含氣量等。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0010]圖1是本發(fā)明結(jié)構(gòu)框圖；
圖中，I進(jìn)氣口，2過濾干燥機(jī)構(gòu)，3甲烷組分紅外氣體傳感器，4 二氧化碳組分紅外氣體傳感器，5電磁閥，6電磁閥，7電磁閥，8大量程質(zhì)量流量計，9小量程質(zhì)量流量計，10出氣口，11采集機(jī)構(gòu)，12控制機(jī)構(gòu)，13接口電路。

【具體實(shí)施方式】
[0011]結(jié)合附圖和實(shí)例進(jìn)一步說明本發(fā)明，如圖1所示，本發(fā)明包括采集機(jī)構(gòu)11、控制機(jī)構(gòu)12、接口電路13、進(jìn)氣口 1，過濾干燥機(jī)構(gòu)2，甲烷組分紅外氣體傳感器3，二氧化碳組分紅外氣體傳感器4，電磁閥5，電磁閥6，電磁閥7，大量程質(zhì)量流量計8，小量程質(zhì)量流量計9，出氣口 10 ;固定在殼體上的進(jìn)氣口 I經(jīng)管路連接過濾干燥機(jī)構(gòu)2，過濾干燥機(jī)構(gòu)2經(jīng)管路連接甲烷組分紅外氣體傳感器3，二氧化碳組分紅外氣體傳感器4，甲烷組分紅外氣體傳感器3和二氧化碳組分紅外氣體傳感器4串接，還可串接硫化氫組分紅外氣體傳感器，二氧化碳組分紅外氣體傳感器4輸出至大量程質(zhì)量流量計8的管路中接入電磁閥8，二氧化碳組分紅外氣體傳感器4輸出至小量程質(zhì)量流量計9的管路中接入電磁閥9，大、小量程質(zhì)量流量計8、9的輸出經(jīng)管路接出氣口 10，二氧化碳組分紅外氣體傳感器4輸出至出氣口 10的管路中接入電磁閥7，采集機(jī)構(gòu)11接收各紅外氣體傳感器5、6、質(zhì)量流量計8、9輸出的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號，控制機(jī)構(gòu)12分別連接各紅外氣體傳感器5、6的線圈、質(zhì)量流量計8、9。
[0012]測定時，本發(fā)明的進(jìn)氣口 I連接頁巖氣解吸罐，頁巖氣經(jīng)進(jìn)氣口 I進(jìn)入過濾干燥機(jī)構(gòu)2，過濾掉水分，并降溫。過濾干燥機(jī)構(gòu)2出來的氣體依次進(jìn)入甲烷組分紅外氣體傳感器3測定頁巖氣中甲烷百分含量和二氧化碳組分紅外氣體傳感器4測定頁巖氣中甲烷百分含量；大流量測量時，即當(dāng)流量大于0.5sccm時，電磁閥5打開，電磁閥6和電磁閥7關(guān)閉，氣體通過大量程質(zhì)量流量計8測定后進(jìn)入進(jìn)入出氣口 10 ;小流量測量時，即當(dāng)流量小于0.5sCCm時，電磁閥6打開，電磁閥5和電磁閥7關(guān)閉，氣體進(jìn)入小量程質(zhì)量流量計9測定后進(jìn)入出氣口 8 ;不測量時為敞開狀態(tài)，避免憋壓而影響解吸，即電磁閥7打開，電磁閥5和電磁閥6關(guān)閉。
[0013]測定過程中甲烷組分紅外氣體傳感器3，二氧化碳組分紅外氣體傳感器4、大量程質(zhì)量流量計8、小量程質(zhì)量流量計9以及溫度傳感器、壓力傳感器的數(shù)據(jù)由采集系統(tǒng)11經(jīng)接口電路13傳輸給外接的計算機(jī)，外接的計算機(jī)通過接口電路13將指令傳輸給控制系統(tǒng)12，對各電磁閥5、6、7進(jìn)行控制。
[0014]本發(fā)明實(shí)現(xiàn)了整個解吸過程的無壓阻設(shè)計，對煤層氣、頁巖氣的解吸不產(chǎn)生壓力抑制作用；設(shè)計中采用的“紅外光譜法”氣體組分測量系統(tǒng)，可以連續(xù)獲得組分信息，最大程度消除了混入空氣對含氣量的影響；在流量測定中設(shè)置雙流量計，既能保證量程，又能在小流量下實(shí)現(xiàn)微壓損流量精確測量。全程實(shí)現(xiàn)自動控制，降低了操作難度，并將連續(xù)氣體組分應(yīng)用到解吸氣和損失氣、含氣量的計算過程中，通過計算機(jī)程序測定解吸氣含量和解吸甲燒含量。
[0015]本發(fā)明中的甲烷組分紅外氣體傳感器3，二氧化碳組分紅外氣體傳感器4、溫度傳感器和壓力傳感器均為現(xiàn)有產(chǎn)品。電源電路為整個儀器提供電能，電壓24V ;波動±0.5V ；功率25W。
【權(quán)利要求】
1.一種解吸氣測定儀，包括固定在殼體上的進(jìn)氣口、出氣口，殼體內(nèi)的過濾干燥機(jī)構(gòu)、采集機(jī)構(gòu)ADAM4017、控制機(jī)構(gòu)ADAM4068、接口電路ADAM4520以及壓力、環(huán)境溫度傳感器和提供工作電源的電源電路，進(jìn)氣口經(jīng)管路連接過濾干燥機(jī)構(gòu)，接口電路ADAM4520連接采集機(jī)構(gòu)ADAM4017、控制機(jī)構(gòu)ADAM4068，其特征是，所述過濾干燥機(jī)構(gòu)經(jīng)管路連接甲烷組分紅外氣體傳感器和二氧化碳組分紅外氣體傳感器，二氧化碳組分紅外氣體傳感器輸出至大、小量程質(zhì)量流量計的管路中分別接入電磁閥，大、小量程質(zhì)量流量計的輸出經(jīng)管路接出氣口，二氧化碳組分紅外氣體傳感器輸出至出氣口的管路中接入電磁閥，采集機(jī)構(gòu)ADAM4017接收各紅外氣體傳感器、質(zhì)量流量計輸出的標(biāo)準(zhǔn)模擬信號，控制機(jī)構(gòu)ADAM4068分別連接各電磁閥的線圈。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的解吸氣測定儀，其特征是，所述甲烷組分紅外氣體傳感器SMF-MAX和二氧化碳組分紅外氣體傳感器SMF-⑶X串聯(lián)，響應(yīng)時間為15s，還可串接硫化氫組分紅外氣體傳感器4H2S-100。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的解吸氣測定儀，其特征是，所述大、小量程質(zhì)量流量計中的小量程質(zhì)量流量計采用量程為0-0.5sccm的層流質(zhì)量流量計，大量程質(zhì)量流量計采用量程為0-200sccm的熱式質(zhì)量流量計。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的解吸氣測定儀，其特征是，所述采集機(jī)構(gòu)還接收壓力、環(huán)境溫度傳感器信號。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的解吸氣測定儀，其特征是，所述控制機(jī)構(gòu)依據(jù)外接計算機(jī)的指令分別接通不同量程的流量計、電磁閥，用于流量測量轉(zhuǎn)換和解吸氣的流向。
【文檔編號】G01N21/3504GK104251836SQ201410458805
【公開日】2014年12月31日 申請日期:2014年9月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年9月11日
【發(fā)明者】楊華建, 鄒常銘, 吳詩中, 程秀梅 申請人:中國石油化工股份有限公司