專利名稱：吸附氣含量測量儀的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種氣體解析實驗設(shè)備，特別涉及一種吸附氣含量測量儀。
背景技術(shù)：
吸附氣是指以吸附態(tài)存在于儲層孔隙和裂縫中的天然氣。在常規(guī)天然氣儲層中， 吸附氣含量很低，一般小于20% ；在非常規(guī)天然氣儲層中，吸附氣含量較高，煤層氣儲層天 然氣吸附氣含量一般大于85%，頁巖氣儲層天然氣吸附氣含量為20-85%。吸附含氣量的 大小直接關(guān)系到天然氣聚集體的品質(zhì)和開發(fā)過程中需要的相應(yīng)技術(shù)，特別是對煤層氣、頁 巖氣等非常規(guī)天然氣來說，吸附氣含量是儲層評價、儲量估算以及開發(fā)設(shè)計的關(guān)鍵因素。因 此，含氣樣品中天然氣吸附氣含量的測試實驗，已被廣泛應(yīng)用在天然氣勘探開發(fā)過程中，是 天然氣資源開發(fā)中的重要環(huán)節(jié)。此外，在金屬礦山開采與瓦斯防爆、環(huán)境保護與監(jiān)測、土壤 學研究、化學工業(yè)等領(lǐng)域中也被廣泛應(yīng)用。目前，還沒有用于吸附氣含量精確測量的專用實驗設(shè)備。利用常規(guī)實驗室設(shè)備進 行吸附氣含量測試實驗時，需要將含氣樣品放置在密封罐中進行解析反應(yīng)，導(dǎo)氣管一端通 過穿刺針頭與密封罐內(nèi)部連通，另一端伸入量管開口，量管開口朝下并置于水槽液面以下， 量管底部連通集氣導(dǎo)管。其中，導(dǎo)氣管和集氣導(dǎo)管上根據(jù)需要設(shè)置彈簧夾或螺旋夾。利用上述實驗室常規(guī)設(shè)備組裝而成的實驗系統(tǒng)，可基本滿足天然氣解析反應(yīng)、收 集以及含量測定的要求，但是，在實際使用中我們發(fā)現(xiàn)，上述實驗系統(tǒng)存在如下缺陷1、實驗中需要使用多段相應(yīng)長度的氣體導(dǎo)管，導(dǎo)管在測試前必定充滿空氣，當解 析氣量微小時，利用現(xiàn)有實驗系統(tǒng)收集到的解析氣體，含量的測試結(jié)果很可能為零或與實 際結(jié)果偏差較大；同時，密封罐中所殘留的空氣無法排除干凈；在對解吸氣進行收集的過 程中也容易混入新的空氣；實驗系統(tǒng)暴露面積大，受環(huán)境影響較大。因此，實驗精度差，無法 滿足精確測量的要求；2、實驗所需準備時間長，操作過程復(fù)雜、也不便于多個測試同時進行，不能很好地 滿足實際需要；3、實驗時需要將樣品還原到原始的溫度，而現(xiàn)有的實驗系統(tǒng)無法精確、穩(wěn)定地控 制相應(yīng)的實驗溫度。4、設(shè)備體積較大且主要為玻璃器具，安全性、穩(wěn)定性差，攜帶到現(xiàn)場實驗存在體積 大、份量重、易碎易傷害等困難；由此可見，上述現(xiàn)有的吸附氣含量測量設(shè)備，在結(jié)構(gòu)與使用上顯然仍存在有不便 與缺陷，而亟待加以進一步改進。如何能創(chuàng)設(shè)一種結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、氣密性好、加熱均勻、 操作方便、簡單快捷、測量精確、便于移動和攜帶、適合野外現(xiàn)場使用、且可專門用于天然氣 等各種氣體尤其是小體積氣體的收集和測量的新的吸附氣含量測量儀，實屬當前本領(lǐng)域的 重要研究課題之一。
實用新型內(nèi)容本實用新型要解決的技術(shù)問題是提供一種吸附氣含量測量儀，使其結(jié)構(gòu)緊湊、體 積小、氣密性好、加熱均勻、操作方便、簡單快捷、測量精確、便于移動和攜帶、適合野外現(xiàn)場 使用、且可專用于各種氣體尤其是小體積氣體的收集和測量，從而克服現(xiàn)有的吸附氣含量 測量設(shè)備的不足。為解決上述技術(shù)問題，本實用新型一種吸附氣含量測量儀，主要包括密封罐、集氣 量筒和實驗箱，其中密封罐包括罐體、與罐體一端固定連接的頂蓋、與罐體另一端可拆卸 連接的底蓋以及固定于頂蓋上的閥口 ；集氣量筒包括封閉且標有刻度線的筒體，以及設(shè)有 排水孔和通氣孔的封口，排水孔設(shè)有調(diào)節(jié)閥，通氣孔設(shè)有與密封罐的閥口相匹配的開關(guān)閥； 實驗箱內(nèi)固定有加熱元件、監(jiān)控箱體內(nèi)溫度的溫控儀以及頂板，頂板上設(shè)有多個與密封罐、 集氣量筒外徑相當?shù)耐祝芊夤藓图瘹饬客卜胖糜谙鄳?yīng)的通孔中，加熱元件和溫控儀與 設(shè)置于箱體外部的電源接口連接。作為本實用新型的一種改進，所述的密封罐的閥口為快速連接扣的公扣，集氣量 筒的開關(guān)閥為與該公扣匹配的母扣。所述的集氣量筒的調(diào)節(jié)閥由限流盤、調(diào)節(jié)手輪和調(diào)節(jié)螺栓組成限流盤位于封口 內(nèi)側(cè)，沿圓周方向從小到大依次分布有直徑不等的限流孔；調(diào)節(jié)手輪位于封口外側(cè)，并設(shè)有 與限流孔數(shù)量、位置對應(yīng)的通孔，且各通孔的直徑均與最大限流孔的直徑相當；集氣量筒封 口上的排水孔與調(diào)節(jié)手輪上一個通孔的位置、大小相當；限流盤和調(diào)節(jié)手輪通過調(diào)節(jié)螺栓 連接并同步轉(zhuǎn)動。所述的密封罐的頂蓋中部設(shè)有凸起，且中部與頂蓋外緣之間為斜面。所述的密封罐的底蓋向罐體內(nèi)一側(cè)上設(shè)有凸臺。所述的實驗箱還包括蓋體、排水閥、分區(qū)隔板和固著隔板，其中蓋體覆于實驗箱 上方；排水閥設(shè)置于實驗箱底部；所述的加熱元件固定在箱體底部內(nèi)壁，分區(qū)隔板固定在 加熱元件上方，并設(shè)有多個通孔；固著隔板上設(shè)有與頂板對應(yīng)的孔，并可拆卸的安裝在實驗 箱中部。所述的密封罐的罐體與底蓋為扣接。還包括支撐和穩(wěn)定集氣量筒的托架。采用這樣的設(shè)計后，本實用新型吸附氣含量測量儀，結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、氣密性好、 測量精確、便于移動和攜帶、操作簡單快捷、適合野外現(xiàn)場使用、加熱均勻，可專門用于各種 氣體尤其是小體積氣體的收集和測量，從而更加適于實用。

上述僅是本實用新型技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術(shù)手 段，
以下結(jié)合附圖與具體實施方式
對本實用新型作進一步的詳細說明。圖1是本實用新型吸附氣含量測量儀的密封罐與集氣量筒組合結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本實用新型吸附氣含量測量儀集氣量筒的限流盤結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本實用新型吸附氣含量測量儀實驗箱的使用狀態(tài)示意圖。圖4是本實用新型吸附氣含量測量儀的實驗箱箱體內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。
具體實施方式
請參閱圖1-4所示，本實用新型吸附氣含量測量儀，主要包括密封罐1、集氣量筒2 和實驗箱3。其中，密封罐1包括罐體11、與罐體一端固定連接的頂蓋12、與罐體另一端可拆卸 連接的底蓋13以及固定于頂蓋上的閥口 14。較佳的，閥口 14優(yōu)選為快速連接扣的公扣，例如美國Colder ProductsCompany生 產(chǎn)的快速連接頭。頂蓋12中部設(shè)有凸起，且中部與頂蓋外緣之間為斜面，便于當氣體體積 非常小的時候進行收集。罐體11與底蓋13之間扣接，可提高操作效率，避免氣體逸散。底 蓋13向罐體內(nèi)一側(cè)上設(shè)有凸臺，利于在扣合的同時排凈罐內(nèi)的空氣。集氣量筒2包括封閉且標有刻度線的筒體21，以及設(shè)有排水孔和通氣孔的封口 22，排水孔設(shè)有調(diào)節(jié)閥，通氣孔設(shè)有與密封罐的閥口 14相匹配的開關(guān)閥23。較佳的，開關(guān)閥23可選用與閥口 14快速連接扣公扣相匹配的母扣，以實現(xiàn)密封 罐與集氣量筒之間快捷的無導(dǎo)管直接連接，筒體21與封口 22扣接，且調(diào)節(jié)閥由限流盤24、 調(diào)節(jié)手輪25和調(diào)節(jié)螺栓26組成。其中，限流盤24位于封口 22內(nèi)側(cè)，如圖2所示，沿圓周 方向從小到大依次分布有直徑不等的限流孔，例如可設(shè)置8個直徑分別為1mm、1. 5mm,2mm, 2. 5mm、3mm、3. 5mm、4mm、4. 5mm的限流孔。調(diào)節(jié)手輪25位于封口 22夕卜側(cè)，并設(shè)有與限流孔數(shù) 量、位置對應(yīng)的通孔，且各通孔的直徑均與最大限流孔的直徑相當；封口 22上的排水孔與 調(diào)節(jié)手輪25上一個通孔的位置、大小相當；限流盤24和調(diào)節(jié)手輪25通過調(diào)節(jié)螺栓26連接 并同步轉(zhuǎn)動。當轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)手輪25，使調(diào)節(jié)手輪25上的通孔、限流盤24上的限流孔與封口 22上的排水孔重合時，排水孔即被打開，筒體21內(nèi)部與外界連通。由于本實用新型的集氣量筒2有較好的氣密性，因此除了作為解析氣體積測量之 外，還可作為氣樣保存設(shè)備，直接接入到氣體成分分析儀器上采樣。實驗箱3內(nèi)固定有加熱元件31、監(jiān)控箱體內(nèi)溫度的溫控儀32以及頂板33，頂板33 上設(shè)有多個與密封罐1、集氣量筒2外徑相當?shù)耐?，密封?和集氣量筒3即放置于相應(yīng) 的通孔中，加熱元件31和溫控儀32均與設(shè)置于箱體外部的電源接口 34連接。較佳的，實驗箱3還可包括蓋體35、排水閥36、分區(qū)隔板37和固著隔板38。其中， 蓋體35覆于實驗箱3的上方；排水閥36設(shè)置于實驗箱底部；加熱元件31固定在箱體3底 部內(nèi)壁，分區(qū)隔板37固定在加熱元件31上方，并設(shè)有多個通孔；固著隔板38上設(shè)有與頂板 33對應(yīng)的孔，并可拆卸的安裝在實驗箱3的中部。本實用新型的實驗箱3集恒溫水浴、實驗操作平臺、器皿存放和搬運攜帶功能于 一體，加熱均勻、保溫持久，可使密封罐1中的含氣樣品在地層原始溫度條件下自然解析， 且體積小、易攜帶、野外現(xiàn)場使用更方便。此外，由于本實用新型的集氣量筒2在使用時，需倒置直立于密封罐1的上方，因 此，還可增設(shè)一托架4，起到支撐和穩(wěn)定集氣量筒2的作用。還可根據(jù)需要在各零部件連接 處增設(shè)密封圈，既起到緩沖操作、防止設(shè)備損壞的作用，也可進一步提高設(shè)備的氣密性。使用本實用新型吸附氣含量測量儀的實驗方法，主要包括A H八個步驟。步驟A.自實驗箱中取出密封罐和集氣量筒。步驟B.實驗前的測定步驟。向集氣量筒內(nèi)裝入飽和鹽水，且封口朝下豎直放置，調(diào)整調(diào)節(jié)閥，選定鹽水不會外流的最大孔徑作為步驟E排水孔的打開孔徑，之后關(guān)閉排水孔待用。例如，轉(zhuǎn)動調(diào)節(jié)手輪， 使限流盤上最小的限流孔至較大限流孔依次與封口的排水孔重合，以鹽水不會外流的最大 限流孔做為選定的排水孔徑，在集氣量筒與密封罐連通后，再將排水孔開啟至該選定的排 水孔徑即可。本實用新型集氣量筒的排水孔采用了毛細管力原理，按照上述測定步驟所選定的 排水孔徑，即使將集氣量筒封口朝下放置，飽和鹽水在表面張力作用下也不會流出，且排水 孔內(nèi)外壓力相等。而一旦有氣體進入集氣量筒內(nèi)，則筒體內(nèi)鹽水就會被壓出，且壓出的鹽水 體積必然與收集的氣體體積相當。步驟C.打開密封罐底蓋，裝入含氣樣品，并裝滿飽和鹽水后密封。加入飽和鹽水可 排出密封罐內(nèi)原有的空氣，并可最大程度避免解析氣體溶解于水中，使實驗結(jié)果更加精確。 步驟D.向?qū)嶒炏鋬?nèi)裝入清水，接通電源，利用溫控儀和加熱元件將水加熱至需要 溫度后，將密封罐頂蓋朝上豎直放入實驗箱內(nèi)。此時，實驗箱為密封罐及其內(nèi)裝樣品提供了 滿足解析實驗要求的恒溫水浴環(huán)境。步驟E.將集氣量筒內(nèi)裝滿飽和鹽水。具體來說，先打開排水孔，使用一個一端接 有公扣，另一端接有漏斗的導(dǎo)管向集氣量筒內(nèi)裝入飽和鹽水，之后關(guān)閉排水孔。裝入飽和鹽 水，可完全排出集氣量筒內(nèi)的空氣，后期收集到的氣體將全部為解析氣，從而使樣品吸附氣 含量測定結(jié)果更加精確。較佳的，還可向裝入飽和鹽水中加入適量紅色色素，一起加入集氣 量筒，以更便于觀察和計量。步驟F.將集氣量筒封口朝下與密封罐連通，并打開集氣量筒的排水孔。例如，將 集氣量筒的開關(guān)閥23母扣與密封罐的閥口 14公扣對接，此時通氣孔被打開，按照實驗前測 定步驟選定的孔徑打開排水孔，密封罐1內(nèi)巖石自然解析出的氣體在浮力作用下進入集氣 量筒2中，集氣量筒2中的等體積鹽水通過排水孔排出。步驟G.定時記錄集氣量筒內(nèi)液面的位置。所記錄的數(shù)據(jù)即為當前采集的解析氣 體積，可實時或在實驗結(jié)束后將數(shù)據(jù)帶入計算機處理系統(tǒng)，得出吸附氣含量、解析速率等結(jié) 論。步驟H.實驗結(jié)束，關(guān)閉集氣量筒的排水孔，并斷開其與密封罐的連通。此時，集氣 量筒2的開關(guān)閥23自動封閉，氣樣可以一直保存在筒體21內(nèi)而無需轉(zhuǎn)移至其他容器，如需 采集筒體21內(nèi)的氣體，將開關(guān)閥23朝上，使用相匹配的公扣連通即可取樣。實驗結(jié)束后，將實驗箱內(nèi)的水倒出，再將密封罐和裝有氣樣的集氣量筒放入實驗 箱內(nèi)帶回即可。本實用新型吸附氣含量測量儀，專用于天然氣勘探開發(fā)中吸附氣含量的測量，特 別是頁巖氣、煤層氣等非常規(guī)天然氣吸附氣含量的測量，可迅速評價研究區(qū)儲層的資源潛 力和勘探前景，研究不同地區(qū)的含氣性特征，含氣量分布規(guī)律和儲層的儲氣能力。也可廣泛 地應(yīng)用于礦山的瓦斯氣預(yù)防檢測、安全評價，土壤學研究、環(huán)境保護與監(jiān)測、表面化學、化學 工業(yè)等領(lǐng)域中。設(shè)備氣密性好，可移動性強，攜帶方便，能夠用于野外現(xiàn)場測試，并且盡可能 排除了干擾因素，操作簡單，測量結(jié)果精確可信。以上所述，僅是本實用新型的較佳實施例而已，并非對本實用新型作任何形式上 的限制，本領(lǐng)域技術(shù)人員利用上述揭示的技術(shù)內(nèi)容做出些許簡單修改、等同變化或修飾，均 落在本實用新型的保護范圍內(nèi)。
權(quán)利要求一種吸附氣含量測量儀，其特征在于主要包括密封罐、集氣量筒和實驗箱，其中密封罐包括罐體、與罐體一端固定連接的頂蓋、與罐體另一端可拆卸連接的底蓋以及固定于頂蓋上的閥口；集氣量筒包括封閉且標有刻度線的筒體，以及設(shè)有排水孔和通氣孔的封口，排水孔設(shè)有調(diào)節(jié)閥，通氣孔設(shè)有與密封罐的閥口相匹配的開關(guān)閥；實驗箱內(nèi)固定有加熱元件、監(jiān)控箱體內(nèi)溫度的溫控儀以及頂板，頂板上設(shè)有多個與密封罐、集氣量筒外徑相當?shù)耐?，密封罐和集氣量筒放置于相?yīng)的通孔中，加熱元件和溫控儀與設(shè)置于箱體外部的電源接口連接。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附氣含量測量儀，其特征在于所述的密封罐的閥口為快速 連接扣的公扣，集氣量筒的開關(guān)閥為與該公扣匹配的母扣。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附氣含量測量儀，其特征在于所述的集氣量筒的調(diào)節(jié)閥由 限流盤、調(diào)節(jié)手輪和調(diào)節(jié)螺栓組成限流盤位于封口內(nèi)側(cè)，沿圓周方向從小到大依次分布有直徑不等的限流孔； 調(diào)節(jié)手輪位于封口外側(cè)，并設(shè)有與限流孔數(shù)量、位置對應(yīng)的通孔，且各通孔的直徑均與 最大限流孔的直徑相當；集氣量筒封口上的排水孔與調(diào)節(jié)手輪上一個通孔的位置、大小相當； 限流盤和調(diào)節(jié)手輪通過調(diào)節(jié)螺栓連接并同步轉(zhuǎn)動。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附氣含量測量儀，其特征在于所述的密封罐的頂蓋中部設(shè) 有凸起，且中部與頂蓋外緣之間為斜面。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附氣含量測量儀，其特征在于所述的密封罐的底蓋向罐體 內(nèi)一側(cè)上設(shè)有凸臺。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附氣含量測量儀，其特征在于所述的實驗箱還包括蓋體、 排水閥、分區(qū)隔板和固著隔板，其中蓋體覆于實驗箱上方； 排水閥設(shè)置于實驗箱底部；所述的加熱元件固定在箱體底部內(nèi)壁，分區(qū)隔板固定在加熱元件上方，并設(shè)有多個通孔；固著隔板上設(shè)有與頂板對應(yīng)的孔，并可拆卸的安裝在實驗箱中部。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的吸附氣含量測量儀，其特征在于所述的密封罐的罐體與底蓋 為扣接。
8.根據(jù)權(quán)利要求1-7中任一項所述的吸附氣含量測量儀，其特征在于還包括支撐和穩(wěn) 定集氣量筒的托架。
專利摘要本實用新型是有關(guān)于一種吸附氣含量測量儀，包括密封罐、集氣量筒和實驗箱，密封罐包括罐體、頂蓋、底蓋以及固定于頂蓋上的閥口；集氣量筒包括封閉且標有刻度線的筒體，以及設(shè)有排水孔和通氣孔的封口，排水孔設(shè)有調(diào)節(jié)閥，通氣孔設(shè)有與密封罐的閥口相匹配的開關(guān)閥；實驗箱內(nèi)固定有加熱元件、溫控儀以及頂板，頂板上設(shè)有多個通孔，密封罐和集氣量筒放置于相應(yīng)的通孔中，加熱元件和溫控儀與電源接口連接。本實用新型設(shè)備結(jié)構(gòu)緊湊、體積小、氣密性好、測量精確、便于移動和攜帶、適合野外現(xiàn)場使用、加熱均勻，且實驗方法操作方便簡單，可專門用于各種氣體尤其是小體積氣體的收集和測量，從而更加適于實用。
文檔編號G01N7/04GK201653846SQ20102014709
公開日2010年11月24日 申請日期2010年4月1日 優(yōu)先權(quán)日2010年4月1日
發(fā)明者唐穎, 宋仲林, 張金川, 翟德健, 薛會 申請人:張金川;唐穎