泥页岩含气量检测用解析罐、检测装置及检测系统.pdf

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1、(10)申请公布号 CN 103913398 A (43)申请公布日 2014.07.09 CN 103913398 A (21)申请号 201410160441.8 (22)申请日 2014.04.21 G01N 7/14(2006.01) (71)申请人 中国石油大学 （北京） 地址 102249 北京市昌平区府学路 18 号中 国石油大学 260 信箱 (72)发明人 白永强 郝进 姜振学 李卓 纪文明 (74)专利代理机构 北京同立钧成知识产权代理 有限公司 11205 代理人 黄健 (54) 发明名称 泥页岩含气量检测用解析罐、 检测装置及检 测系统 (57) 摘要 本发明提供一种泥。

2、页岩含气量检测用解析 罐、 检测装置及检测系统。 该解析罐包括第一分罐 体和第二分罐体 ； 第一分罐体内表面形成有 N 个 第一凸环， 第二分罐体内形成有 N 个第二凸环 ； 第 一分罐体和第二分罐体对接围成一个中空的用于 容置泥页岩试样的密封罐体， 且 N 个第一凸环和 第二凸环一一对接形成 N 个、 用于将泥页岩试样 与密封罐体之间空间分隔为 N+1 个独立空腔的分 隔筋板 ； 第一分罐体或第二分罐体上还设有用于 将独立空腔连通至外部的接口。该解析罐可以实 现对泥页岩试样各部分所释放的气体量进行分别 测量， 从而获得试样不同位置的含气量值， 有利于 更客观、 精准、 全面地评估页岩气的可开。

3、采性。 (51)Int.Cl. 权利要求书 1 页 说明书 5 页 附图 3 页 (19)中华人民共和国国家知识产权局 (12)发明专利申请 权利要求书1页 说明书5页 附图3页 (10)申请公布号 CN 103913398 A CN 103913398 A 1/1 页 2 1. 一种泥页岩含气量检测用解析罐， 其特征在于， 包括第一分罐体和第二分罐体 ； 所 述第一分罐体内表面形成有N个第一凸环， 所述第二分罐体内形成有N个第二凸环 ； 所述第 一分罐体和第二分罐体对接围成一个中空的用于容置泥页岩试样的密封罐体， 且 N 个所述 第一凸环和第二凸环一一对接形成 N 个、 用于将所述泥页岩试样。

4、与密封罐体之间空间分隔 为N+1个独立空腔的分隔筋板， 其中N为自然数 ； 所述第一分罐体或第二分罐体上还设有用 于将所述独立空腔连通至外部的接口。 2. 根据权利要求 1 所述的泥页岩含气量检测用解析罐， 其特征在于， 所述第一分罐体 和第二分罐体均为半圆柱状， 所述第一分罐体和第二分罐体拼接形成圆柱筒状的所述密封 罐体 ； 所述第一凸环和第二凸环均为半圆环， 所述第一凸环和对应的第二凸环对接形成圆 环状的分隔筋板， 且 N 个分隔筋板沿轴向排列。 3. 根据权利要求 2 所述的泥页岩含气量检测用解析罐， 其特征在于， 所述第一分罐体 与第二分罐体分别包括沿轴向延伸的第一断面和第二断面 ； 。

5、所述第一分罐体的第一断面与 所述第二分罐体的第一断面对接、 且通过若干铰链铰接 ； 所述第一分罐体的第二断面和所 述第二分罐体的第二断面对接， 且通过卡扣固定连接。 4. 根据权利要求 1-3 任一所述的泥页岩含气量检测用解析罐， 其特征在于， 所述第一 凸环和第二凸环背离所述密封罐体侧面的内侧面固定设置有密封垫。 5. 根据权利要求 4 所述的泥页岩含气量检测用解析罐， 其特征在于， 所述接口为 N+1 个， 每个所述接口上分别连接橡胶管。 6. 一种泥页岩含气量检测用检测装置， 其特征在于， 包括 ： 如权利要求 1-5 任一所述的泥页岩含气量检测用解析罐， 以及 连接在所述解析罐的各接口。

6、上的、 用于获取所述导管内气体流量的气体流量计。 7. 一种泥页岩含气量用检测系统， 其特征在于， 包括 ： 如权利要求 6 所述的泥页岩含气量检测用检测装置、 数据传输接口、 控制器以及存储 器 ； 各所述气体流量计分别通过所述数据传输接口与所述控制器连接， 用于获取所述检测 装置的各接口的气体量并输出给所述控制器 ； 所述控制器， 用于将所述气体量存储在所述存储器中。 权 利 要 求 书 CN 103913398 A 2 1/5 页 3 泥页岩含气量检测用解析罐、 检测装置及检测系统 技术领域 0001 本发明涉及地质检测技术， 尤其涉及一种泥页岩含气量检测用解析罐、 检测装置 及检测系统。

7、。 背景技术 0002 页岩气是是从页岩地层中开采出来的一种重要的非常规天然气资源。 页岩气以吸 附、 游离和溶解三种状态存在于泥页岩中， 但具体赋存在泥页岩中的哪些位置， 含气量等不 确定， 造成了页岩气的开采困难。 0003 为了了解泥页岩中赋存页岩气的情况， 现有技术中需要通过采集实际地点的部分 泥页岩作为试样， 对该试样进行检测， 并根据检测结果分析该处泥页岩中页岩气的可开采 性。 0004 现有技术一般采用排水法对泥页岩试样进行检测。具体地， 将泥页岩试样放入装 满饱和食盐水的容器中， 并将容器密封 ； 将容器顶部连接一导管， 导管的末端插入到一个倒 置于水槽中的、 装满水的量筒中，。

8、 当气体从密封的容器中排出， 经导管进入到量筒时， 气体 在浮力作用下到达量筒顶部， 向下排开量筒中的水， 因此， 通过测量量筒刻度就可以获取排 出气体的体积， 进而计算获得该块试样的含气量。 0005 但是， 这种方式只能测出泥页岩试样整体释放出来的气体量， 进而也仅能据此得 出该泥页岩试样整体的含气量。 发明内容 0006 针对现有技术中的上述缺陷， 本发明提供一种泥页岩含气量检测用解析罐、 检测 装置及检测系统， 实现对泥页岩试样各部分含气量分别检测。 0007 本发明的第一个方面是提供一种泥页岩含气量检测用解析罐， 包括第一分罐体和 第二分罐体 ； 所述第一分罐体内表面形成有N个第一凸。

9、环， 所述第二分罐体内形成有N个第 二凸环 ； 所述第一分罐体和第二分罐体对接围成一个中空的用于容置泥页岩试样的密封罐 体， 且N个所述第一凸环和第二凸环一一对接形成N个、 用于将所述泥页岩试样与密封罐体 之间空间分隔为N+1个独立空腔的分隔筋板， 其中N为自然数 ； 所述第一分罐体或第二分罐 体上还设有用于将所述独立空腔连通至外部的接口。 0008 本发明的另一个方面是提供一种泥页岩含气量检测用检测装置， 包括 ： 0009 如本发明所述的泥页岩含气量检测用解析罐， 以及 0010 连接在所述解析罐的各接口上的、 用于获取所述导管内气体流量的气体流量计。 0011 本发明的又一个方面是提供一。

10、种泥页岩含气量用检测系统， 包括 ： 0012 如本发明所述的泥页岩含气量检测用检测装置、 数据传输接口、 控制器以及存储 器 ； 0013 各所述气体流量计分别通过所述数据传输接口与所述控制器连接， 用于获取所述 检测装置的各接口的气体量并输出给所述控制器 ； 说 明 书 CN 103913398 A 3 2/5 页 4 0014 所述控制器， 用于将所述气体量存储在所述存储器中。 0015 本发明提供的泥页岩含气量检测用解析罐、 检测装置及检测系统， 通过将解析罐 设置成分体的、 带有 N 个分隔筋板的密封罐体， 能够在完全密封泥页岩试样的同时、 还可以 将泥页岩试样周围空间分隔为互不连通。

11、的 N+1 个独立空腔， 实现了分别获得各独立空腔所 释放的气体量， 从而可以确定泥页岩试样各部分所对应的含气量， 有利于更准确、 全面、 客 观评价页岩气的可开采性。 附图说明 0016 图 1 为本发明泥页岩含气量检测用解析罐实施例的立体图 ； 0017 图 2 为图 1 中第一分罐体的结构主视示意图 ； 0018 图 3 为图 1 的俯视图 ； 0019 图 4 为图 1 中第二分罐体的结构俯视图 ； 0020 图 5 为本发明泥页岩含气量检测用检测装置实施例的结构示意图 ； 0021 图 6 为本发明泥页岩含气量用检测系统实施例的结构示意图。 具体实施方式 0022 图 1 为本发明泥。

12、页岩含气量检测用解析罐实施例的立体图 ； 图 2 为图 1 中第一分 罐体的结构主视示意图 ； 请参照图 1-2， 本实施例提供一种泥页岩含气量检测用解析罐， 包 括第一分罐体 1 和第二分罐体 2 ； 第一分罐体 1 内表面形成有 N 个第一凸环 11， 第二分罐体 内形成有 N 个第二凸环 21 ； 第一分罐体 1 和第二分罐体 2 对接围成一个中空的用于容置泥 页岩试样的密封罐体10， 且N个第一凸环11和第二凸环21一一对接形成N个、 用于将上述 泥页岩试样与密封罐体 10 之间空间分隔为 N+1 个独立空腔的分隔筋板 22， 其中 N 为自然 数 ； 第一分罐体 1 或第二分罐体 2。

13、 上还设有用于将上述独立空腔连通至外部的接口 103。 0023 具体地， 密封罐体 10 可以为中空的壳体状， 其具体形状可以根据待测泥页岩试样 的形状确定， 例如可以为棱柱状或圆柱状 ； 且第一分罐体1和第二分罐体2可以分别对应于 将密封罐体10以一平面剖开后所形成的两部分的形状， 以保证第一分罐体1和第二分罐体 2 拼接到一起后可以围成能够容置泥页岩试样、 且使泥页岩周围与密封罐体 10 内表面之间 形成间隙的内部空腔。 0024 优选地， 第一分罐体 1 和第二分罐体 2 均可以为半圆柱状， 第一凸环 11 和第二凸 环 21 均为半圆环， 第一分罐体 1 和第二分罐体 1 拼接形成圆。

14、柱筒状的密封罐体 10 时， 第一 凸环 11 和对应的第二凸环 21 对接形成圆环状的分隔筋板 22， 且 N 个分隔筋板 22 沿轴向 排列。其中， 轴向即指圆柱状的密封罐体 10 的中心轴延伸方向 （也是第一分罐体 1 或第二 分罐体 2 的母线延伸方向） 。即， 第一分罐体 1 和第二分罐体 2 均包括半圆状的顶面和底面 以及形成于该顶面和底面之间的圆弧面围成， 圆弧面凸出的外侧面在拼接后构成密封罐体 10 的圆柱状的外侧面， 圆弧面内凹的内侧面在拼接后构成密封罐体 10 的圆柱状的内侧面 ； 第一分罐体 1 的圆弧面内凹的内侧面上固定设置有沿周向延伸的第一凸环 11， 第二分罐体 2。

15、 的圆弧面内凹的内侧面上固定设置有沿周向延伸的第二凸环 21（其中周向是指圆弧面上 垂直与母线的圆周方向） ； N 个第一凸环 11 或 N 个第二凸环 21 可分别沿轴向等间隔排列， 且保证第一凸环 11 在第一分罐体 1 上的位置与第二凸环 21 在第二分罐体 2 上的位置相匹 说 明 书 CN 103913398 A 4 3/5 页 5 配， 以使第一分罐体 1 和第二分罐体 2 拼接后 N 个第一凸环 1 和 N 个第二凸环 2 一一对接 形成圆环。 0025 需要说明的是， 每个第一凸环 1 伸出第一分罐体内侧面的长度、 以及每个第二凸 环 2 伸出第二分罐体内侧面的长度可相等， 以。

16、使各第一凸环 1 和第二凸环 2 形成的大小相 同的分隔筋板 22， 从而沿轴向排列的各分隔筋板 22 内侧面形成用于与圆柱状的泥页岩试 样的侧面接触的圆柱面。并且， N 可以根据待测泥页岩试样的大小等具体测试场景确定， 可 以理解的是， 当猜测地泥页岩厚度较大而所采集的泥页岩试样的高度较高时， 可以将 N 取 更大的值。一般而言， N 可以在 8 15 范围内。 0026 进一步地， 接口103可以为N+1个， 且使N个分隔筋板22分别位于相邻的接口103 之间， 以保证各独立空腔分别对应一个接口 103。另外， 每个接口 103 上还可分别连接橡胶 管， 以便于连接传感器等用于检测独立空腔。

17、内气体量的元件。 0027 利用本实施例提供的泥页岩含气量检测用解析罐进行测试的具体过程可以为， 将 泥页岩试样放入到第一分罐体1和第二分罐体2中， 并使第一分罐体1和第二分罐体2紧密 扣合形成密封罐体 10， 此时， 泥页岩试样容纳于密封罐体 10 中， 且泥页岩试样侧面与各分 隔筋板 22 内侧面紧密接触， 使得泥页岩试样侧面与密封罐体 10 之间形成的空间被 N 各分 隔筋板 22 分隔为互不连通的 N+1 个独立空腔， 其中， 每个独立空腔对应一个接口 103 ； 后续 即可将每个接口上连接一个用于测量气体输出量的传感器， 例如气体流量计， 以获得在 N+1 个独立空腔中输出的气体的量。

18、， 从而根据该气体的量的值计算确定泥页岩试样对应各独立 空腔的部分的含气量。例如， 利用第 K 个独立空腔对应的气体流量计测得的第 K 个气体量， 除以泥页岩试样对应第 K 个独立空腔部分的质量， 即可获得泥页岩试验对应第 K 个独立空 腔的部分的含气量 ； 其中 1 K N+1， 由此便可获得泥页岩试样分别对应 N+1 个独立空腔 的 N+1 部分的含气量。其中泥页岩试样对应第 K 个独立空腔部分的质量可以通过称重、 划 线等方式结合计算获得。 0028 本实施例提供的泥页岩含气量检测用解析罐， 通过分体的、 带有 N 个分隔筋板的 密封罐体， 能够在完全密封泥页岩试样的同时、 还可以将泥页。

19、岩试样周围空间分隔为互不 连通的 N+1 个独立空腔， 实现了分别获得各独立空腔所释放的气体量， 从而可以确定泥页 岩试样各部分所对应的含气量， 有利于更准确、 全面、 客观评价页岩气的可开采性。 0029 进一步地， 第一凸环 11 和第二凸环 21 背离密封罐体 10 侧面的内侧面固定设置有 密封垫。即第一凸环 11 可以包括互相平行的顶面和底面， 以及形成于顶面和底面之间的沿 厚度方向延伸的内侧面和外侧面， 外侧面与第一分罐体 1 内侧面固定连接， 内侧面则伸入 至密封罐体 10 内， 用于与泥页岩试样侧面接触 ； 类似地， 第二凸环 11 也包括互相平行的顶 面和底面， 以及形成于顶面。

20、和底面之间的沿厚度方向延伸的内侧面和外侧面， 外侧面与第 二分罐体2内侧面固定连接， 内侧面则伸入至密封罐体10内， 用于与泥页岩试样侧面接触 ； 密封垫则形成于第一凸环1和第二凸环2的内侧面上、 并覆盖该内侧面， 以使整个分隔筋板 22 的内侧面的密封垫形成一个完整的、 可包围住泥页岩试样的闭环， 从而使分隔筋板 22 与 泥页岩试样接触面的密封性更好， 更有效地保证了各独立空腔内气体互不影响， 进一步提 高了最终测得的各部分含气量的准确性。 0030 图 2 为图 1 中第一分罐体的结构主视示意图 ； 图 3 为图 1 的俯视图 ； 图 4 为图 1 中第二分罐体的结构俯视图 ； 在本发明。

21、一实施例提供的泥页岩含气量检测用解析罐中， 请 说 明 书 CN 103913398 A 5 4/5 页 6 参照图 2-4， 第一分罐体 1 与第二分罐体 2 可以分别包括沿轴向延伸的第一断面和第二断 面 ； 第一分罐体的第一断面与第二分罐体的第一断面对接、 且通过若干铰链 3 铰接 ； 第一分 罐体 1 的第二断面和第二分罐体 2 的第二断面对接， 且通过卡扣固定连接。其中， 卡扣可包 括可以互相卡合的第一卡扣件41和第二卡扣件42， 第一卡扣件可以固定设在第一分罐体1 上， 第二卡扣件固定设置在第二分罐体 2 上， 以通过第一卡扣件 41 和第二卡扣件 42 之间的 卡合实现对第一分罐体。

22、 1 和第二分罐体 2 之间的固定连接。另外， 第一分罐体 1 与第二分 罐体2通过铰链3铰接， 可以更方便地通过翻转将两者打开或拼接扣合， 更加方便了检测操 作。 0031 图5为本发明泥页岩含气量检测用检测装置实施例的结构示意图 ； 如图5所示， 本 发明另一实施例提供一种泥页岩含气量检测用检测装置， 包括 ： 0032 如上任一实施例所述的泥页岩含气量检测用解析罐， 以及连接在解析罐的各接口 103 上的、 用于获取导管内气体流量的气体流量计 5。 0033 具体地， 该气体流量计 5 独立甲烷敏感型气体微流量计， 每个气体流量计入口可 以通过橡胶软管 51 与接口 103 紧密连接， 。

23、气体流量计 5 出口与空气自然联通。其中， 气体 流量计可选用适用于各类小流量气体的测量和过程控制领域中的、 可输出数字信号或模拟 电压信号的设备， 例如， 其量程可以为 10 标准毫升 / 分钟， 量程比 100:1， 精度 1.5%， 响 应时间最小为 4 毫秒， 工作电压 8 18V（DC） ， 输出方式为 RS232 或模拟电压 0.5 4.5V （DC） ， 以更实时准确记录泥页岩各部分释放出的气体量。 0034 本实施例通过采用气体流量计对解析罐中 N+1 个独立空间输出的气体量分别进 行测量， 可以避免现有技术采用排水法时因气体中部分气体可溶于水而引发的测量误差， 保证了测得气体。

24、量的精度， 进而根据多个气体量的值确定更为精确的各含气量值， 实现了 更准确、 客观、 全面地评价泥页岩的性能。 0035 图6为本发明泥页岩含气量用检测系统实施例的结构示意图 ； 如图6所示， 本发明 又一实施例提供一种泥页岩含气量用检测系统， 包括 ： 0036 前述实施例所述的泥页岩含气量检测用检测装置、 数据传输接口 6、 控制器 7 以及 存储器 8 ； 各气体流量计 5 分别通过数据传输接口 6 与控制器 7 连接， 用于获取检测装置的 各接口 103 的气体量并输出给控制器 ； 控制器 7， 用于将该气体量存储在存储器 8 中。 0037 其中， 控制器7可以采用单片机， 数据传。

25、输接口6可以为单片机可控制的串行数据 读取单元， 存储器 8 可为电可擦可编程只读存储器 （EEROM） ； 单片机控制串行数据读取单元 读取各气体流量计 5 采集到的气体量、 并将这些气体量信号处理后存储到 EEROM 中 ； 当然， 还可以包括与控制器 7 连接的数据输出串口， 以将上述各气体量信号经该数据输出串口传 输至电脑中， 以供电脑读取后进行计算、 分析， 进而获得所需的参数指标。 0038 本实施例提供的泥页岩含气量用检测系统， 通过利用前述实施例中的解析罐实现 了利用气体流量计分别独立采集泥页岩试样各部分释放气体量， 并将该气体量读取并存储 在存储器中， 以方便地对这些气体量参。

26、数进行计算、 分析， 从而获得更精确、 全面、 客观地能 够反映泥页岩性能的一系列检测参数， 提高了对泥页岩赋存气体的特征认识的精准性。 0039 最后应说明的是 ： 以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案， 而非对其限制 ； 尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明， 本领域的普通技术人员应当理解 ： 其 依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改， 或者对其中部分或者全部技术特征 说 明 书 CN 103913398 A 6 5/5 页 7 进行等同替换 ； 而这些修改或者替换， 并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技 术方案的范围。 说 明 书 CN 103913398 A 7 1/3 页 8 图 1 图 2 说 明 书 附 图 CN 103913398 A 8 2/3 页 9 图 3 图 4 说 明 书 附 图 CN 103913398 A 9 3/3 页 10 图 5 图 6 说 明 书 附 图 CN 103913398 A 10 。