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原文传递页岩岩石吸附解吸实验装置

专利名称：	页岩岩石吸附解吸实验装置
摘要：	本申请提供一种页岩岩石吸附解吸实验装置，包括气源系统、超声波发生系统、吸附解吸系统、回压系统、恒温系统及数据采集系统，通过气源系统可为吸附解吸系统提供气体，使吸附解吸系统中的岩石样品进行吸附实验及解吸实验，并利用回压系统为吸附解吸系统进行压力控制。此外，超声波发生系统通过发出超声波信号，对岩石样品进行超声激励，利用数据采集系统采集岩石样品在吸附实验及解吸实验中的实验数据，并进行分析处理以得到在不同实验条件下岩石样品的吸附实验结果及解吸实验。如此，可对超声波激励对页岩岩石样品的吸附及解吸实验的影响进行分析，为页岩气开采提供理论依据，有助于提高页岩气井开采效率。
专利类型：	发明专利
国家地区组织代码：	四川;51
申请人：	西南石油大学
发明人：	熊健
专利状态：	有效
申请日期：	2019-03-12T00:00:00+0800
发布日期：	2019-05-31T00:00:00+0800
申请号：	CN201910185740.X
公开号：	CN109827882A
代理机构：	北京超凡志成知识产权代理事务所(普通合伙)
代理人：	郭俊霞
分类号：	G01N15/08(2006.01);G;G01;G01N;G01N15
申请人地址：	610000 四川省成都市新都区新都大道8号
主权项：	1.一种页岩岩石吸附解吸实验装置，其特征在于，包括气源系统、超声波发生系统、吸附解吸系统、回压系统、恒温系统以及数据采集系统；所述气源系统与所述吸附解吸系统的一端连接，用于向所述吸附解吸系统注入气体；所述吸附解吸系统用于容置岩石样品，使岩石样品在所述吸附解吸系统中进行气体的吸附实验及解吸实验；所述回压系统与所述吸附解吸系统的另一端连接，用于对所述吸附解吸系统的压力进行设定，使所述吸附解吸系统的压力达到设定的解吸实验所需压力；所述超声波发生系统与所述吸附解吸系统连接，用于发出超声波信号，对所述岩石样品进行超声激励；所述恒温系统用于为所述吸附解吸系统提供恒定的设定温度环境；所述数据采集系统与所述吸附解吸系统及所述回压系统连接，用于采集所述岩石样品在吸附实验和解吸实验中的实验数据，并对所述实验数据进行分析处理得到在不同实验条件下岩石样品的吸附实验结果及解吸实验结果。 2.根据权利要求1所述的页岩岩石吸附解吸实验装置，其特征在于，所述吸附解吸系统包括样品室、第一中间容器、抽空泵、第一压力传感器、第二压力传感器以及第一驱替泵；所述第一中间容器设置在所述气源系统与所述样品室的入口端之间，用于存储所述气源系统充入的气体，并将所述气体输送至所述样品室；所述抽空泵与所述样品室连接，用于对所述样品室进行抽真空处理；所述第一压力传感器设置在所述样品室的入口端、所述第二压力传感器设置在所述样品室的出口端，所述第一压力传感器以及所述第二压力传感器分别用于检测所述样品室的入口端和出口端的压力数据；所述第一驱替泵与所述第一中间容器连接，用于为所述第一中间容器提供压力源、调节所述第一中间容器的压力值以及测量所述样品室的自由空间体积。 3.根据权利要求2所述的页岩岩石吸附解吸实验装置，其特征在于，所述数据采集系统包括主控设备以及与所述主控设备连接的数据信号采集器和气体流量计；所述数据信号采集器与所述第一压力传感器和第二压力传感器连接，用于获得所述第一压力传感器和第二压力传感器采集到的压力数据，并发送至所述主控设备；所述气体流量计与所述回压系统连接，用于采集岩石样品在解吸实验之后的所述回压系统的气体流量，并发送至所述主控设备；所述主控设备对接收到的所述压力数据及气体流量进行处理及存储。 4.根据权利要求3所述的页岩岩石吸附解吸实验装置，其特征在于，所述主控设备还用于获得吸附实验中各个平衡压力点下所述第一驱替泵的读数，所述吸附实验结果包括各个平衡压力点的吸附气体量，其中，各个平衡压力点吸附气体量为所述主控设备根据各个平衡压力点下所述第一驱替泵的读数、平衡压力以及温度值，按以下公式计算得到：其中，ni为第i个平衡压力点的吸附气量；m为样品室中岩石样品颗粒的质量；pi为第i个平衡压力；Vi为第i个平衡压力点下进泵体积；Zi为第i个平衡压力下气体压缩因子；pi-1为第i-1个平衡压力；Zi-1为第i-1个平衡压力下气体压缩因子；R为摩尔气体常数；T为实验温度；Vfree为样品室的自由空间体积。 5.根据权利要求3所述的页岩岩石吸附解吸实验装置，其特征在于，所述解吸实验数据包括各个解吸平衡压力点的解吸气体量，其中，各个解吸平衡压力点的解吸气体量为所述主控设备根据各个解吸平衡压力点下所述气体流量计采集的气体流量、解吸平衡压力及温度值，按以下公式计算得到：其中，n′i为第i个解吸平衡压力点的解吸气量；p′i为第i个解吸平衡压力；V′i为第i个解吸平衡压力点下在标准状态下解吸气体体积；Z′i为第i个解吸平衡压力下气体压缩因子；p′i-1为第i-1个解吸平衡压力；Z′i-1为第i-1个解吸平衡压力下气体压缩因子；psc为标准状态下的大气压；Tsc为标准状态下的温度；Zsc为标准状态下气体压缩因子；Vfree为样品室的自由空间体积；R为摩尔气体常数；T为实验温度。 6.根据权利要求2所述的页岩岩石吸附解吸实验装置，其特征在于，所述超声波发生系统包括超声波发生器以及与所述超声波发生器连接的超声波换能器；所述超声波发生器用于发出特定频率信号，以驱动所述超声波换能器工作；所述超声波换能器用于在所述超声波发生器的驱动下发出对应频率的超声波信号。 7.根据权利要求1所述的页岩岩石吸附解吸实验装置，其特征在于，所述气源系统包括高压气瓶、增压泵、空气压缩机以及第一阀门；所述高压气瓶与所述增压泵的一端连接，用于提供高压气体；所述增压泵还与空气压缩机和吸附解吸系统连接，用于对所述吸附解吸系统中的气体进行增压；所述第一阀门设置在所述增压泵和所述高压气瓶之间。 8.根据权利要求1所述的页岩岩石吸附解吸实验装置，其特征在于，所述回压系统包括第二中间容器、第二驱替泵、第二放空阀门及回压阀门；所述回压阀门的入口与所述吸附解吸系统的出口端连接，所述回压阀门的出口与所述数据采集系统连接；所述第二中间容器与所述回压阀门连接，通过所述第二中间容器中的气体作为传压介质以控制、调节所述回压阀门的压力；所述第二驱替泵连接在所述第二中间容器远离所述回压阀门的一端，用于对所述第二中间容器的压力进行调节；所述第二放空阀门连接至所述回压阀门，用于调节所述回压阀门的压力。 9.根据权利要求2所述的页岩岩石吸附解吸实验装置，其特征在于，所述样品室内还设置有夹持器，用于放置岩石样品；所述页岩岩石吸附解吸实验装置还包括与所述夹持器连接的手摇泵，用于对所述夹持器进行加压。 10.根据权利要求1所述的页岩岩石吸附解吸实验装置，其特征在于，所述恒温系统包括用于容置所述吸附解吸系统的恒温箱，所述恒温箱内设置有温度传感器及与所述温度传感器连接的温度控制器；所述温度传感器用于采集所述恒温箱内的温度值，并将所述温度值发送至所述温度控制器；所述温度控制器用于根据接收到的温度值对所述恒温箱内的温度进行控制。
所属类别：	发明专利