专利名称：页岩气煤层气便携式测试仪的制作方法
技术领域：
本发明涉及煤层气、页岩气含气量测试设备，特别是涉及一种用于煤层气、页岩气 含气量测试的便携式快速制样和解吸的设备。
背景技术：
目前，煤层气、页岩气是赋存煤层或页岩中的一种呈吸附、游离或溶解状态的天然 气。在常规天然气储层中，一般主要为游离气和溶解气，基本没有吸附气，而在煤层和页 岩等非常规天然气储层中，吸附气含量较高，煤层和页岩中吸附气和游离气含量一般大于 90%，吸附和游离气吸附含气量的大小直接关系到天然气的富集程度和开发技术，特别是 对煤层气、页岩气等非常规天然气来说，吸附气和游离气含量测定是储层评价、储量估算以 及开发设计的关键因素。因此，含气样品中天然气吸附气和游离气含量的测试实验，已被广 泛应用在页岩气、煤层气勘探开发中。此外，在矿山开采与瓦斯检测、环境保护与监测等领 域中也被广泛应用。目前，还没有用于吸附气和游离含量精确测量的专用实验设备。利用常规实验室 设备进行吸附气和游离气含量测试实验时，需要将含气煤岩和页岩样品装入单个孤立的密 闭罐，密闭罐放置在恒温的水浴槽中。放置在密封罐中的煤岩或页岩开始进行自然解吸，通 过一端接在密闭罐上的导气管、塑料管线与密封罐内部连通，另一端伸入U型量管上部开 口，量管中放有染有颜色的液体，通过U型连通管原理对气体的量进行读数测量。样品自然 解吸一般时间较长，少则数天，多者数月，生产现场人员难以及时得到实验数据，实验周期 长。经过现场使用，发现上述实验系统存在如下缺陷1、现场实验目前缺乏便携、专用的实验箱和实验平台，稳定性不好；2、由于密闭罐放置的样品自然解吸，解吸实验周期长，数据不能及时为生产现场 人员提供，影响对页岩和煤层气的评价；3、由于在实验时还需要榔头对煤岩和页岩样品进行粉碎处理，处理慢，造成样品 暴露在空气中的时间过长，另外利用榔头敲击粉碎效果差，很多样品达不到工业分析所需 的精细粉碎程度，造成样品浪费。中国专利公开号CN101034050A，提供了一种煤层含气量快速解吸仪。包括计算机 处理、快速解吸和测量系统组成。包括快速解吸系统包括样品密封罐和碎样平台。密封罐 上部有密封盖，密封罐内有搅拌块。密封罐连接有进气管和排气管，排气管连接测量系统。 密封罐固定在平台上。快速解吸系统包括量筒和水瓶，量筒的顶部连接排气管，量筒的底部 通过导气管连接水瓶。能对煤心样品进行粉碎并测试，采集煤层含气量数据。
发明内容
本发明的目的是提供一种页岩气煤层气便携式测试仪，用于在密闭罐内进行粉 碎，能避免样品接触外界空气氧化，同时又能加快含气页岩和煤岩解吸，且便于移动和携 带、适合野外现场使用。
本发明采用的技术方案是页岩气煤层气便携式测试仪，包括箱体、箱盖、合页、面 板、顶板、底板、变频交流电机、不锈钢圆柱形筒、弹簧和密闭罐。箱体和箱盖为长方体形，箱 盖与箱体相对并通过合页相互铰接，形成一个长方体形箱；其特征在于在箱体内下部与 箱底平行固定有一个底板，在箱体的上口固定有面板；在底板的上平面并垂直底板固定有 圆柱形筒，在圆柱形筒的顶端均勻分布并垂直圆柱形筒端面焊接固定有弹簧；在弹簧的顶 端固定有顶板；面板有圆形孔，顶板在面板的上部。密闭罐的底部焊接在顶板上平面上，变 频交流电机壳体(定子)顶端固定在顶板的下平面上，并且变频交流电机在圆柱形筒内。立柱为圆柱体形，立柱的顶端垂直焊接在顶板的下平面上，立柱均勻分布在变频 交流电机的周围，起到保护电机上部的作用。弹簧的上下两端通过焊接方式分别与顶板的 地面和不锈钢圆柱形筒上面连接。变频交流电机型号为西门子1LG0。电源插座通过导线与市用220V，50_60Hz的交流电相连。电源插座通过导线与开 关连接，开关通过导线与电源指示灯和定时器相连接，定时器通过导线与频率调节仪表连 接，频率调节仪表通过导线与变频器连接，变频器通过导线与变频交流电机连接。样品粉碎原理使用时，接通电源，通过频率调节仪表和定时器设定所需震动频率 和震动时间，打开电源开关，电源指示灯变亮，变频器会自动根据频率调节仪表设定频率启 动变频交流电机产生震动。即当变频交流电机接入三相交流电源时，三相定子绕组流过三 相对称电流产生的三相磁动势(定子旋转磁动势)并产生旋转磁�。眯懦∮胱拥� 体有相对切割运动，根据电磁感应原理，转子导体产生感应电动势并产生感应电流。根据电 磁力定律，载流的转子导体在磁场中受到电磁力作用，形成电磁转矩，驱动转子旋转，在转 子旋转的过程中，由于电机通过焊接方式与顶板连接为一体，而顶板又通过焊接与弹簧连 接在一起，在这种情况下电机将会产生高频振动。电机振动将带动顶板上部的密闭罐产生 同样频率的振动。震动会通过弹簧传递到固定密闭罐上，密闭罐为一个带盖的盛放样品的 容器，高频震动会使密闭罐中的样品相互碰撞，达到破碎、粉碎的目的，使吸附在样品中的 气体快速释放出来。为了加快破碎、粉碎密闭罐中的样品，在密闭罐内有钢球。在面板上有仪表安置孔。电源指示灯、频率调节仪表、定时器、电源开关和电源插 座固定在面板上的仪表安置孔内。变频器固定在底板的上平面上。所述的定时器为数字式仪表，控制范围在1秒至99小时59分59秒之间。所述的箱体外壁长500mm、宽400mm、高400mm，箱盖的外壁长500mm、宽400mm、高 IOOmm0本发明的有益效果本发明页岩气煤层气便携式测试仪，用于煤层、页岩含气量测 试实验中，既用于实验过程中煤岩和页岩样品的密封粉碎，避免被空气氧化，通过胶管将排 气管与具有刻度的玻璃量管连接，利用玻璃量管可以收集煤岩或页岩样品粉末后的释放出 来的气体，实现煤岩和页岩含气量的快速测定；且产品便于移动和携带，使用方便，尤其适 用于野外现场实验。
图1是页岩气煤层气便携式测试仪的剖面示意图。图2是页岩气煤层气便携式测试仪侧视图。图3页岩气煤层气便携式测试仪轴侧示意图。
图中，1-箱体，2-变频交流电机，3-不锈钢圆柱形筒，4-弹簧，5-立柱，6_顶板， 7-密闭罐，8-排气管，9-底板，10-变频器，11-箱盖，12-频率调节仪表，13-定时器，14-通 气孔，15-电源插座，16-电源开关，17-合页，18-电源指示灯，19-面板。
具体实施例方式实施例1 以一个页岩气煤层气便携式测试仪为例，对本发明作进一步详细说明。参阅图1。本发明的页岩气煤层气便携式测试仪，主要包括箱体1、变频交流电机 2、不锈钢圆柱形筒3、弹簧4、立柱5、顶板6、密闭罐7、排气管8、底板9、变频器10、箱盖11、 频率调节仪表12、定时器13、通气孔14、电源插座15、电源开关16、合页17、电源指示灯18、 面板19。其中，箱体1的箱体外部长500mm、宽400mm、高400mm。高强度PVC塑料箱体、PVC 塑料箱盖、箱体1和箱盖11采用乙烯基聚合物材料板制成；箱盖11的长、宽与箱体1 一致， 高可为100mm，以铰接等方式覆于箱体1上方，箱体1和箱盖2为PVC塑料材质。箱体1内 有两套结构相同的煤岩或页岩样品粉碎装置，结构是在箱体1内下部与箱底平行固定有一个底板9，在箱体1的上口固定有面板19 ；在 底板9的上平面并垂直底板9固定有不锈钢的圆柱形筒3，在圆柱形筒3的顶端均勻分布 并垂直圆柱形筒3端面焊接固定有四个圆柱形弹簧4 ；在弹簧4的顶端固定有圆形顶板6 ； 面板19有圆形孔，顶板6在面板19的上部。密闭罐7的罐底焊接在顶板6上平面上，在密 闭罐7内有两个直径为12mm的钢球，密闭罐7的顶部固定有一个内径为3mm的排气管8。 变频交流电机2壳体顶端焊接在顶板6的下平面上，并且变频交流电机2在圆柱形筒3内。 变频交流电机2型号为西门子1LG0，市场有销售。六个圆柱体形立柱5直径6mm，立柱5的 顶端垂直焊接在顶板6的下平面上，六个立柱5均勻分布在变频交流电机2的周围。参阅图3。电源插座15通过导线与开关16连接，开关16通过导线与电源指示灯 18和定时器13相连接，定时器13通过导线与频率调节仪表12连接，频率调节仪表12通过 导线与变频器10连接，变频器10通过导线与变频交流电机2连接；在面板19上有仪表安 置孔，电源指示灯18、频率调节仪表12、定时器13、电源开关16和电源插座15固定在面板 19上的仪表安置孔内；变频器10固定在底板9的上平面上。简述页岩气煤层气便携式测试仪的使用过程。参阅图1，先打开箱盖11，箱盖11可 打开至水平位置，可将箱盖11作为一个实验平台，放置各种实验仪器，同时将电源线插入 电源插座15内。打开密闭罐7、放入煤岩或页岩样品，同时放入2个不锈钢球，拧紧密闭罐 7的上盖，然后调节频率调节仪表12、定时器13预置频率和时间，打开电源开关16，接通电 源，电源指示灯18亮起，密闭罐7在变频交流电机2的带动下以设置的频率进行震动，密闭 罐7内钢球与密闭罐7煤岩或页岩样品撞击，从而实现对煤岩或页岩样品的快速破碎；如果 页岩和煤岩中含有气体，可以通过通气孔8连接带有刻度的玻璃量管对气体进行测量。当 预置的时间达到时，变频交流电机2停机，待密闭罐7不再上下震动后，取下密闭罐7，打开 密闭罐7的上盖，倒出粉碎后的煤岩或页岩样品粉末，用于其它实验测试。至此，实验结束， 关闭电源16开关，关闭箱盖11。
权利要求
1.一种页岩气煤层气便携式测试仪，包括箱体(1)、箱盖(11)、合页(17)、面板(19)、顶 板(6)、底板(9)、变频交流电机(2)、不锈钢圆柱形筒(3)、弹簧(4)和密闭罐(7)；箱体(1) 和箱盖(11)为长方体形，箱盖(11)与箱体(1)相对并通过合页(17)相互铰接，形成一个 长方体形箱；其特征在于在箱体(1)内下部与箱底平行固定有一个底板(9)，在箱体(1) 的上口固定有面板(19)；在底板(9)的上平面并垂直底板(9)固定有圆柱形筒(3)，在圆柱 形筒(3)的顶端均勻分布并垂直圆柱形筒C3)端面焊接固定有弹簧；在弹簧的顶 端固定有顶板(6)；面板(19)有圆形孔，顶板(6)在面板(19)的上部；密闭罐(7)的底部 焊接在顶板(6)上平面上，变频交流电机( 壳体顶端固定在顶板(6)的下平面上，并且变 频交流电机⑵在圆柱形筒⑶内。
2.根据权利要求1所述的页岩气煤层气便携式测试仪，其特征是立柱( 为圆柱体 形，立柱(5)的顶端垂直焊接在顶板(6)的下平面上，立柱( 均勻分布在变频交流电机 (2)的周围。
3.根据权利要求1所述的页岩气煤层气便携式测试仪，其特征是变频交流电机(2) 型号为西门子1LG0。
4.根据权利要求1、2或3所述的页岩气煤层气便携式测试仪，其特征是电源插座 (15)通过导线与开关(16)连接，开关(16)通过导线与电源指示灯(18)和定时器(13)相 连接，定时器(13)通过导线与频率调节仪表(12)连接，频率调节仪表(12)通过导线与变 频器(10)连接，变频器(10)通过导线与变频交流电机(2)连接；在面板(19)上有仪表安 置孔，电源指示灯(18)、频率调节仪表(12)、定时器(13)、电源开关(16)和电源插座(15) 固定在面板(19)上的仪表安置孔内；变频器(10)固定在底板(9)的上平面上。
5.根据权利要求1、2或3所述的页岩气煤层气便携式测试仪，其特征是所述的箱体 (1)外壁长 500mm、宽 400mm、高 400mm，箱盖(11)的外壁长 500mm、宽 400mm、高 100mm。
6.根据权利要求1、2或3所述的页岩气煤层气便携式测试仪，其特征是在密闭罐(7) 内有钢球。
全文摘要
页岩气煤层气便携式测试仪，应用于煤层气、页岩气含气量测试。在箱体内下部与箱底平行固定有一个底板，在箱体的上口固定有面板；在底板的上平面并垂直底板固定有圆柱形筒，在圆柱形筒的顶端均匀分布并垂直圆柱形筒端面焊接固定有弹簧；在弹簧的顶端固定有顶板；面板有圆形孔，顶板在面板的上部。密闭罐的底部焊接在顶板上平面上，变频交流电机顶端焊接在顶板的下平面上，并且变频交流电机在圆柱形筒内。效果是用于实验过程中煤岩和页岩样品的密封粉碎，避免被空气氧化，通过胶管将排气管与具有刻度的玻璃量管连接，利用玻璃量管可以收集煤岩或页岩样品粉末后的释放出来的气体，实现煤岩和页岩含气量的快速测定。
文档编号G01N7/14GK102109428SQ20101062111
公开日2011年6月29日 申请日期2010年12月24日 优先权日2010年12月24日
发明者刘德勋, 刘洪林, 李晓波, 王红岩, 赵群, 郑德温, 闫刚 申请人:中国石油天然气股份有限公司
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