一種損失氣量測(cè)定系統(tǒng)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本實(shí)用新型涉及地層含氣量測(cè)定技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種損失氣量測(cè)定系統(tǒng)。
【背景技術(shù)】
[0002] 地層含氣量是計(jì)算地層原地氣量的關(guān)鍵參數(shù)，對(duì)含氣性評(píng)價(jià)、資源儲(chǔ)量預(yù)測(cè)具有 重要的意義。而準(zhǔn)確獲取損失氣量又是決定地層含氣量可靠性的關(guān)鍵。解吸法中地層含氣 量由解吸氣量、損失氣量和殘余氣量三部分組成。其中損失氣量是地層總含氣量中不可或 缺的重要組成部分，是指鉆頭鉆遇巖層到巖芯從井口取出裝入解吸罐之前釋放出的氣體總 量。目前無(wú)法直接測(cè)定地層的損失氣量，一般采用類(lèi)比法、線性回推估算法及專(zhuān)家賦值法獲 得。但現(xiàn)有方法主要存在以下問(wèn)題：1.由于缺乏理論研究，目前沒(méi)有對(duì)損失氣進(jìn)行直接測(cè) 定的方法，只能憑經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行估計(jì)、按比例進(jìn)行估算或采用二次取芯方法進(jìn)行時(shí)間逼近法推 算，導(dǎo)致?lián)p失氣量賦值隨機(jī)性較強(qiáng)，數(shù)值缺乏可比性。2.目前的損失氣量測(cè)定均是基于煤層 氣的物理脫吸附理論假設(shè)，對(duì)于不完全符合這一假設(shè)的頁(yè)巖氣和致密砂巖氣等，損失氣量 的獲取缺乏可靠性。3.直線回推法對(duì)損失氣量的假設(shè)是基于完全擴(kuò)散方程早期時(shí)間的近似 假設(shè)，即擴(kuò)散速率與時(shí)間平方根成線性相關(guān)。該方法以自然解吸過(guò)程中擴(kuò)散速率恒定的假 設(shè)，但實(shí)際解吸過(guò)程中擴(kuò)散速率是隨時(shí)間而變化的函數(shù)，致使與實(shí)際存在較大誤差。并且目 前尚沒(méi)有專(zhuān)門(mén)用于測(cè)定損失氣量的儀器。
[0003] 由此可見(jiàn)，上述現(xiàn)有的損失氣量估算法顯然仍存在有不足，而亟待加以進(jìn)一步改 進(jìn)。如何能創(chuàng)設(shè)一種簡(jiǎn)單、可靠、精確的損失氣量測(cè)定系統(tǒng)，成為當(dāng)前業(yè)界極需改進(jìn)的目標(biāo)。 【實(shí)用新型內(nèi)容】
[0004] 本實(shí)用新型提供一種快速、精確的測(cè)定巖芯樣品損失氣量的損失氣量測(cè)定系統(tǒng)， 使其克服現(xiàn)有的損失氣量測(cè)定的不足。
[0005] 為解決上述技術(shù)問(wèn)題，本實(shí)用新型提供一種損失氣量測(cè)定系統(tǒng)，包括復(fù)式取芯裝 置和損失氣量測(cè)定裝置，所述復(fù)式取芯裝置包括樣品夾持器和與其配合使用的取芯鉆機(jī)， 所述損失氣量測(cè)定裝置包括加熱解吸裝置、集氣裝置、數(shù)據(jù)采集裝置及處理裝置，所述加熱 解吸裝置用于加熱解吸所述取芯鉆機(jī)所取的取樣樣品，其解吸氣體被集氣裝置收集，數(shù)據(jù) 采集裝置采集集氣裝置收集到的解吸氣體數(shù)據(jù)并傳送至數(shù)據(jù)處理裝置。
[0006] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述樣品夾持器包括支撐平臺(tái)和位于支撐平臺(tái)上的兩個(gè)相對(duì)設(shè)置的 固定垛，所述固定垛至少有一個(gè)為可活動(dòng)固定垛，所述可活動(dòng)固定垛還連接有固定垛調(diào)節(jié) 機(jī)構(gòu)，所述兩個(gè)固定垛相對(duì)立面均設(shè)置為凹面，所述取芯鉆機(jī)的支撐桿固定在所述支撐平 臺(tái)上，其鉆頭設(shè)置在所述兩個(gè)固定垛之間區(qū)域的上方。
[0007] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述固定垛調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)包括調(diào)節(jié)螺桿、旋轉(zhuǎn)手柄和咬合虎口，所述調(diào)節(jié) 螺桿的一端與所述可活動(dòng)固定垛連接，另一端與旋轉(zhuǎn)手柄連接，其中部穿過(guò)咬合虎口的咬 合孔，所述咬合虎口固定在支撐平臺(tái)上，其咬合孔為可開(kāi)合式，且咬合孔的內(nèi)壁上設(shè)有與調(diào) 節(jié)螺桿配合的螺紋。
[0008] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述樣品夾持器的兩個(gè)固定垛均為可活動(dòng)式，所述兩個(gè)可活動(dòng)固定 垛的外側(cè)分別連接兩個(gè)對(duì)稱(chēng)設(shè)置的固定垛調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)。
[0009] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱解吸裝置包括加熱解吸部分和電控部分，所述加熱解吸部 分包括用于容納被測(cè)取樣樣品的解吸罐和用于容納解吸罐的加熱裝置，所述電控部分包括 可編程溫控元件。
[0010] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱裝置包括加熱槽體和位于其內(nèi)部的加熱元件，所述解吸罐 包括腔體和與其密封連接的頂蓋，所述解吸罐腔體的外壁與所述加熱槽體的內(nèi)壁緊密接 觸，所述解吸罐頂蓋上開(kāi)設(shè)有出氣孔，該出氣孔與集氣裝置連接。
[0011] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱槽體中的介質(zhì)為水、油或空氣中的一種，所述加熱槽體上部 開(kāi)設(shè)有壓力平衡孔和與其配合的壓力平衡孔蓋。
[0012] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述集氣裝置包括集氣杯、用于調(diào)節(jié)集氣杯中氣液壓力平衡的壓力 平衡調(diào)節(jié)器和用于采集解吸氣量數(shù)據(jù)的計(jì)量元件，所述壓力平衡調(diào)節(jié)器通過(guò)多功能連接閥 與所述解吸罐出氣孔連接。
[0013] 進(jìn)一步改進(jìn)，所述加熱解吸裝置包括多個(gè)相互分隔的加熱解吸部分和與其相對(duì)應(yīng) 的電控部分。
[0014] 采用上述的技術(shù)方案，本實(shí)用新型至少具有以下優(yōu)點(diǎn)：
[0015] 1.本實(shí)用新型損失氣量測(cè)定系統(tǒng)采用快速穩(wěn)定的夾持器和具有多個(gè)加熱解吸部 分的加熱解吸裝置，對(duì)同一巖芯樣品在相同條件下進(jìn)行等時(shí)間間隔重復(fù)取樣及測(cè)試，再利 用數(shù)據(jù)處理裝置自動(dòng)計(jì)算該巖芯樣品的損失氣量，保證損失氣量獲取的可靠性和精確性， 適用于不同巖性、不同鉆井型號(hào)、不同巖芯直徑的損失氣量直接測(cè)量，可滿(mǎn)足7000米鉆井 深度要求。
[0016] 2.本實(shí)用新型損失氣量測(cè)定系統(tǒng)具有攜帶方便、操作簡(jiǎn)單、測(cè)定快速、準(zhǔn)確、且體 積小、功能多等適合室內(nèi)外作業(yè)的優(yōu)點(diǎn)。
【附圖說(shuō)明】
[0017] 上述僅是本實(shí)用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實(shí)用新型的技術(shù)手 段，以下結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步的詳細(xì)說(shuō)明。
[0018] 圖1是本實(shí)用新型中樣品夾持器夾持樣品的俯視示意圖；
[0019] 圖2是本實(shí)用新型中樣品夾持器夾持樣品的主視示意圖；
[0020] 圖3是本實(shí)用新型中含氣量測(cè)定的原理示意圖；
[0021] 圖4是本實(shí)用新型中加熱解吸裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0022] 本申請(qǐng)基于目前的技術(shù)現(xiàn)狀和實(shí)際需求，提出了損失氣量獲取的直接測(cè)量思路， 建立了損失氣量直接測(cè)定的方法，實(shí)用新型了損失氣量直接測(cè)量?jī)x器，保證了損失氣量獲 取的可靠性和精確性，可用于煤巖、頁(yè)巖、致密砂巖等地層損失氣量的高精度準(zhǔn)確獲取，為 天然氣勘探和開(kāi)發(fā)提供了重要的評(píng)價(jià)參數(shù)。
[0023] 本申請(qǐng)利用氣體逸散總量與溫度、壓力和時(shí)間的關(guān)系，在理論上提出并建立了基 于參數(shù)遞變條件下?lián)p失氣量與時(shí)間的"t"函數(shù)關(guān)系，假設(shè)巖芯解吸氣量q是溫度T、壓力P、 時(shí)間t及其他因素x的函數(shù)，即q = f (T，P，t，x)(式1)，同等時(shí)間間隔條件下解吸氣量的 差值△ q按一定規(guī)律變化，且與時(shí)間有關(guān)，SI
式2)，則損失氣量Q可由"t"函 數(shù)，Sf(式3)獲得，所以本申請(qǐng)可通過(guò)直接測(cè)量和計(jì)算的方式對(duì)損失氣量進(jìn) 行獲取。
[0024] 本申請(qǐng)損失氣量測(cè)定方法的測(cè)定步驟如下：
[0025] 1、獲取參數(shù)值：在相同條件下，對(duì)同一地層深度的巖芯樣品進(jìn)行等時(shí)間間隔的重 復(fù)取樣，對(duì)各次取樣樣品中含氣量q進(jìn)行測(cè)定，記錄各取樣樣品的含氣量測(cè)定值；
[0026] 2、求解損失氣量：根據(jù)步驟1獲得的取樣樣品含氣量測(cè)定值和下述公式計(jì)算單位 巖芯樣品的損失氣量值，
[0027] q=f(T,P,t,x)(式 1)
[0028]
[0029]
[0030] 其中，q為各取樣樣品的含氣量，ql、q2、q3分別為第一、第二、第三取樣樣品的含 氣量，T為溫度、P為壓力、t為時(shí)間、x為其他因素，Q為損失氣量值，A q為同等時(shí)間間隔條 件下含氣量的差值，At為取樣時(shí)間間隔值，m為巖芯樣品的質(zhì)量。
[0031] 上述步驟中，盡量縮短固定巖芯樣品、鉆取小巖芯及被放入含氣測(cè)定儀的時(shí)間，以 提高結(jié)果的精確性。且采用自動(dòng)記錄含氣量值和程序算法，直接獲得損失氣量結(jié)果。
[0032] 為了實(shí)現(xiàn)上述測(cè)定方法，本實(shí)用新型提供一種損失氣量測(cè)定系統(tǒng)，主要包括復(fù)式 取芯裝置和損失氣量測(cè)定裝置。
[0033] 復(fù)式取芯裝置包括樣品夾持器和與其配合使用的取芯鉆機(jī)。
[0034] 參照附圖1和2可見(jiàn)，樣品夾持器包括支撐平臺(tái)1、固定垛2、咬合虎口 3、調(diào)節(jié)螺 桿4、旋轉(zhuǎn)手柄5,其中固定垛2、咬合虎口 3、調(diào)節(jié)螺桿4和旋轉(zhuǎn)手柄5均有兩個(gè)，且均設(shè)置 在支撐平臺(tái)1上。支撐平臺(tái)1優(yōu)選鐵架臺(tái)。
[0035] 兩個(gè)固定垛2相對(duì)設(shè)置，其相對(duì)立面均設(shè)置為凹面，即兩個(gè)固定垛2在夾持住樣品 6時(shí)，與夾持樣品6的外表面為多點(diǎn)式接觸，優(yōu)選為半圓形設(shè)置。該固定垛2采用上述包裹 式設(shè)計(jì)，可有效防止在夾持過(guò)程中對(duì)夾持樣品6造成的"傷害"，特別是對(duì)于易碎或脆性較 強(qiáng)的煤和頁(yè)巖樣品的破壞，起到了防滑和防破碎的作用，更好地保護(hù)了樣品的完整性和保 證實(shí)驗(yàn)的精度。
[0036] 固定垛2的外側(cè)固定連接調(diào)節(jié)螺桿4的一端，調(diào)節(jié)螺桿4的另一端與旋轉(zhuǎn)手柄5 連接，且調(diào)節(jié)螺桿4的中部穿過(guò)咬合虎口 3的咬合孔。咬合虎口 3的咬合孔為可開(kāi)合式，其 咬合孔內(nèi)壁上設(shè)有與螺桿配合的螺紋。兩個(gè)固定垛2相對(duì)設(shè)置，兩個(gè)咬合虎口 3分別設(shè)置 在支撐平臺(tái)1上的兩端。即咬合虎口 3、調(diào)節(jié)螺桿4和旋轉(zhuǎn)手柄5組合成固定垛調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)對(duì) 固定垛2進(jìn)行宏微觀位置雙側(cè)調(diào)節(jié)。
[0037] 當(dāng)然，上述兩個(gè)固定垛中一個(gè)固定垛可為固定狀態(tài)，即與支撐平臺(tái)1為固定連接， 只有一個(gè)固定垛為可活動(dòng)式，該可活動(dòng)固定垛與一個(gè)固定垛調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)連接，進(jìn)行可活動(dòng)固 定垛的單側(cè)調(diào)節(jié)。
[0038]本實(shí)用新型樣品夾持器在夾持樣品6時(shí)，將樣品6放于支撐平臺(tái)1上的兩個(gè)固定 垛2之間，先打開(kāi)咬合虎口 3的卡扣，根據(jù)夾持樣品6的需要直接通過(guò)推進(jìn)調(diào)節(jié)螺桿4對(duì)固 定垛的位置進(jìn)行宏觀調(diào)節(jié)，使兩個(gè)固定垛2夾住樣品6,然后關(guān)閉咬合虎口 3的卡扣，通過(guò) 旋轉(zhuǎn)手柄5的旋轉(zhuǎn)，調(diào)節(jié)螺桿4與咬合孔內(nèi)壁的螺紋配合，實(shí)現(xiàn)固定垛2與夾持樣品6的微 調(diào)，使該夾持器穩(wěn)固的夾住樣品6。
[0039]取芯鉆機(jī)的支撐桿可固定在樣品夾持器的支撐平臺(tái)1上，其鉆頭設(shè)置在夾持器兩 個(gè)固定垛之間區(qū)域的上方，形成復(fù)式取芯裝置。本實(shí)用新型樣品夾持器與取芯鉆機(jī)配合使 用，可快速夾持固定各種直徑的巖芯，方便