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专利号: 2021111380023
申请人: 中国地质大学(武汉)
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
专利领域: 测量;测试
更新日期:2024-01-05
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种测定页岩甲烷吸附能力的实验装置,其特征在于包括:蒸汽发生组件、高压甲烷吸附组件、增压组件、抽真空组件、进气组件以及数据采集组件;所述蒸汽发生组件包括密封仓、溶液池和加热板,加热板位于密封仓内,溶液池位于加热板上,溶液池内装有矿化液体,蒸汽发生组件用于加热矿化液体产生蒸汽;所述高压甲烷吸附组件包括样品仓、磁悬浮天平和样品盘,样品仓为封闭仓体,磁悬浮天平固定于样品仓内,样品盘悬挂于磁悬浮天平下部的挂钩上,样品盘内装有待测的样品颗粒;增压组件包括气体增压器,气体增压器上连接有两根蒸汽导管,两蒸汽导管分别连接于密封仓和样品仓上,气体增压器用于将密封仓中产生的蒸汽输入至样品仓内;所述抽真空组件包括抽真空泵,抽真空泵分别通过两抽真空管与密封仓和样品仓相连;所述进气组件包括增压泵、高压氦气钢瓶、高压甲烷气体钢瓶,增压泵通过增压管与样品仓相连,高压氦气钢瓶、高压甲烷气体钢瓶分别通过两输气管与增压泵相连,所述数据采集组件包括数据采集器,数据采集器用于实时采集密封仓和样品仓内温度、压力数据,并读取磁悬浮天平的显示示数。

2.根据权利要求1所述的一种测定页岩甲烷吸附能力的实验装置,其特征在于:还包括管道加热组件,管道加热组件包括电加热器以及两条电加热丝,两所述加热丝分别缠绕于两所述蒸汽导管上。

3.根据权利要求2所述的一种测定页岩甲烷吸附能力的实验装置,其特征在于:所述样品盘包括筒状框体和金属丝网底,金属丝网底的孔径小于所述样品颗粒直径。

4.根据权利要求3所述的一种测定页岩甲烷吸附能力的实验装置,其特征在于:所述密封仓底部设有磁力搅拌底座,溶液池内设有磁力搅拌叶片,磁力搅拌底座用于通过磁力控制磁力搅拌叶片转动,搅拌溶液池内的矿化液体。

5.根据权利要求4所述的一种测定页岩甲烷吸附能力的实验装置,其特征在于:所述抽真空泵与一储集罐相连,储集罐用于储集抽真空泵抽出的气体。

6.一种基于上述权利要求5所述的测定页岩甲烷吸附能力的实验装置的方法,其特征在于:包括如下步骤:

步骤S1:选取待测样品,将其研磨至样品颗粒;将样品颗粒装入样品盘中,并对其烘干;

步骤S2:配置矿化溶液,启动加热板对矿化溶液加热,使其蒸发为蒸汽;

步骤S3:打开气体增压器,将密封仓内的水蒸气通过蒸汽导管注入到的样品仓中;直至样品颗粒的含水饱和度达到研究区实际地层的含水饱和度后,关闭气体增压器;

步骤S4,再次开启抽真空泵,对样品仓快速抽真空,去除残留在样品仓中的水蒸汽;

步骤S5:开启增压泵,将高压氦气钢瓶中的氦气输入至样品仓中,对样品颗粒进行浮力测试,计算出样品颗粒体积,浮力测试完成后关闭增压泵;

步骤S6:再次打开抽真空泵,对样品仓快速抽真空,待去除残余在样品仓中的氦气后,再次开启增压泵对样品颗粒进行甲烷吸附测试;甲烷吸附测试完成后关闭增压泵;

甲烷吸附测试过程为:增压泵将高压甲烷气体钢瓶中的甲烷气体输入至样品仓中,使得样品盘中的样品颗粒吸附高压甲烷气体,数据采集器记录样品仓中甲烷气体的多组压力值以及与压力值对应的磁悬浮天平的示数;

步骤S7:根据S5中计算出的样品颗粒体积以及步骤S6中采集到的甲烷气体的多组压力值以及与压力值对应的磁悬浮天平的示数,计算出样品颗粒的甲烷吸附量。

7.根据权利要求6所述的一种测定页岩甲烷吸附能力的方法,其特征在于:步骤S3中,在气体增压器将密封仓中的水蒸汽输入至高压甲烷吸附组件的样品仓过程中,开启电加热器,电加热器通过两电热丝对两蒸汽导管加热。