專利名稱：氣體快速測量分析儀及其測量方法
技術領域：
本發(fā)明涉及含氣樣品中吸附氣含量的測試領域，特別是涉及一種氣體快速測量分析儀及其測量方法。
背景技術：
吸附氣是指以吸附態(tài)存在于儲層有機質、孔隙和裂縫表面的天然氣。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，頁巖氣儲層天然氣吸附氣含量為20-85%，煤層氣儲層天然氣吸附氣含量一般大于85%。吸附含氣量的大小直接關系到非常規(guī)天然氣聚集體的品質和開發(fā)過程中需要的相應技術，特別是對煤層氣、頁巖氣等非常規(guī)天然氣來說，吸附氣含量及甲烷氣體的百分含量是儲層評價、儲量估算以及開發(fā)設計的關鍵因素。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)等領域中也被廣泛應用。目前，還沒有能在野外現場使用的用于氣體收集及氣體成分快速檢測的設備，而現有的氣體測量分析設備通常功能單一，沒有將氣體收集和氣體關鍵成分快速檢測相結合，不能快速而直觀有效對實驗解析氣體進行觀察和分析。申請人于2011年11月21日申請的新型實用專利號為201120464973.2的高精度含氣量測試儀中所使用的集氣量筒，能進行微量氣體的收集及體積測量，具有直觀、精度高等優(yōu)點，但數據完全需人工手動采集，記錄數據的工作非常繁瑣，且氣樣收集比較困難。揚州大學申請的申請?zhí)枮?01210071486.9的發(fā)明專利煤制氣含氣量自動測試儀，采用氣體流量計直接測量解析氣體的累積體積，實現了測量數據的自動采集與記錄，但不能直觀地對氣體進行觀察，而且由于使用了管道收集氣體，使得收集的氣體成分受到管道中滯留空氣的影響，在測定微量氣體時精度下降。同時，該儀器結構不夠緊湊，不適合攜帶到鉆井現場進行實驗。此外，現有的儀器只能收集和測量氣體體積，還不能對氣體關鍵組分的含量進行快速檢測。煤層氣或頁巖氣的解析試驗中最重要的組分是甲烷，若能在解析實驗的同時對甲烷的含量進行快速檢測，有利于地質科技工作者快速的判斷天然氣的品質。另外，在南方海相地層中，天然氣中通常含有有毒氣體硫化氫，甚至有較高的含量。以前的儀器只有將氣樣送回實驗室進行氣相組分分析后才能確定氣體的成分，而如果在解析實驗后由于不了解氣體成分，將解析氣體直接排放有可能導致人員中毒及環(huán)境污染。巖石解析的過程中，如果能快速檢測有毒氣體硫化氫，并能大致估算其含量，將為解析氣體的處理提供第一手資料。由此可見，現有的解析氣體收集和測量儀器在實驗時存在明顯的不便與缺陷，須進一步加以改進。如何能創(chuàng)設一種既能快速檢測特定氣體含量又能直接觀察氣體的新的氣體快速測量分析儀，實屬當前重要研發(fā)課題之一
發(fā)明內容
本發(fā)明要解決的技術問題是提供一種氣體快速測量分析儀及其測量方法，使其既能快速檢測特定氣體含量，又能直接觀察氣體，從而克服現有的氣樣收集與測量分開的不足。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供一種氣體快速測量分析儀，包括集氣筒、紅外氣體探測傳感器和流量傳感器，所述的集氣筒上設有進氣孔和排氣孔，紅外氣體探測傳感器和流量傳感器均設置在進氣孔處。作為一種改進，本發(fā)明還可通過下述方式實現:一種氣體快速測量分析儀，其中，所述的集氣筒內還安裝有壓電傳感器。所述的流量傳感器為微小流量計。所述的集氣筒底部還固定有支撐架。所述的集氣筒由密封的筒壁、底座和頂蓋組成,筒壁采用鋼化玻璃材質,并標有刻度線，底座和頂蓋采用金屬材質。所述的排氣孔設置在集氣筒頂部，進氣孔設置在集氣筒底部，并在集氣筒底部設置排水孔和進水孔，紅外氣體探測傳感器和流量傳感器均設置在進氣孔處，進氣孔、排氣孔和進水孔處均設有控制開關。所述的集氣筒底部外側安裝有手動孔徑流量調節(jié)轉盤，該流量調節(jié)轉盤上設有按大小依次排列并隨轉盤轉動分別與排水孔對應的若干小孔，小孔的孔徑范圍為Imm — 4mm。此外，本發(fā)明還提供了一種氣體快速測量分析儀的測量方法，使其快速的測量氣體的體積，從而克服現有的測量不方便的不足。為解決上述技術問題，本發(fā)明提供應用上述氣體快速測量分析儀的測量方法，包括以下步驟:A.打開排氣孔，將手動孔徑流量調節(jié)轉盤的最小孔對準排水孔，由進水孔向集氣筒內注入飽和鹽水待飽和鹽水注滿后，關閉進水孔和排氣孔的控制開關，確定飽和鹽水剛好不會流出時手動孔徑流量調節(jié)轉盤上與排水孔對應的小孔，之后關閉排水孔；C.打開進氣孔，將進氣孔連接于巖樣密封罐內，將上一步確定的小孔對準排水孔；D.氣體進入集氣筒，同體積的飽和鹽水自排水孔排出；E.收集并記錄各傳感器數據。作為一種改進，本發(fā)明提供的一種氣體快速測量分析儀的測量方法，其中，所述的步驟D中，當集氣筒中的飽和鹽水排空時，關閉排水孔，打開排氣孔，并重新注入飽和鹽水。所述的步驟E之后還包括氣樣采集步驟:保證排水孔關閉，將灌滿飽和鹽水的導管一端與排氣孔相連，另一端在水下插入氣樣瓶內，慢慢從進水孔注入飽和鹽水直至集氣筒中氣體排空。采用這樣的設計后，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點:1、本發(fā)明氣體快速計量分析儀，將氣體體積測定、成分檢測和氣樣保存集為一體，采用微型紅外線氣體探測傳感器和微型氣體流量傳感器，在快速測定氣體組分含量的同時使儀器體積大大減小。2、壓電傳感器與氣體流量傳感器的配合使用，使氣體體積的測量更加精確，更能適應多種測量環(huán)境。3、本發(fā)明氣樣采集操作更加簡便，更適于攜帶到現場實驗使用，同時該發(fā)明能自動采集實驗數據，無需人工長時間讀數，節(jié)省人力。


上述僅是本發(fā)明技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術手段，以下結合附圖與具體實施方式
對本發(fā)明作進一步的詳細說明。圖1是本發(fā)明氣體快速測量分析儀的外部結構示意圖。圖2是本發(fā)明氣體快速測量分析儀的剖視圖。
具體實施例方式請參閱圖1、圖2所示，本發(fā)明一種氣體快速計量分析儀，包括集氣筒1、紅外氣體探測傳感器2、流量傳感器3和壓電傳感器4，紅外氣體探測傳感器2設置在集氣筒I的進氣孔處，流量傳感器3安裝在紅外氣體探測傳感器2下方，與集氣筒I進氣孔連通，壓電傳感器4安裝在集氣筒I底部內側。其中，集氣筒I包括頂蓋11、筒壁12和底座13，頂蓋11與底座13分別與筒壁12密封粘接。頂蓋11中央設有排氣孔14，并裝有控制排氣的開關。底座13的一側設有排水孔15，另一側設有進水孔16。排水孔15采用手動孔徑流量調節(jié)裝置，可在Imm — 4_之間調節(jié)孔徑大小，進水孔16處設有控制進水孔開閉的開關。進氣孔17位于集氣筒底座13中心處，并設有控制進氣孔開閉的單向限流閥開關。此外，還可在集氣筒底座13的下方固定支撐架5，實驗時支撐集氣筒I并使其保持穩(wěn)定。較優(yōu)的，筒壁12采用透明材質，優(yōu)選為鋼化玻璃，可采用圓柱體形狀，例如選用直徑100mm，高270mm，并標有刻度線，最小刻度10mL。集氣筒頂蓋11和底座13均采用高強度鋁合金等金屬材質?？刂婆艢饪?4的開關優(yōu)選為快速連接扣的母扣，例如美國ColderProductsCompany生產的快速連接頭?？刂七M氣孔17開閉的開關優(yōu)選為快速連接扣的公扣，例如美國ColderProductsCompany生產的快速連接頭?？刂七M水孔16開閉的開關優(yōu)選為快速連接扣的母扣，例如美國ColderProductsCompany生產的快速連接頭。紅外線氣體探測傳感器2優(yōu)選為美國Detcon公司智能型紅外線光學氣體濃度傳感器，能檢測甲烷和硫化氫氣體的濃度，傳感器氣室與進氣口導管相連。流量傳感器3優(yōu)選為上海恒滿自動化儀表有限公司生產的微小流量計。壓電傳感器4優(yōu)選為美國Omega生產的高精度壓力傳感器，以高性能的壓電陶瓷作為感應介質，能精確測量分析儀底部的壓強。由于分析儀為規(guī)則的圓柱體形，其橫截面積一定，假設兩次測量壓強的差值為A P，分析儀的橫截面積為S，溶液密度為P。由壓強及體積公式A P= p g A h (I)AV 氣=SAh (2)由(I) (2)兩式即可求出分析儀內增加的氣體體積
權利要求
1.一種氣體快速測量分析儀，其特征在于:包括集氣筒、紅外氣體探測傳感器和流量傳感器，所述的集氣筒上設有進氣孔和排氣孔，紅外氣體探測傳感器和流量傳感器均設置在進氣孔處。
2.根據權利要求1所述的氣體快速測量分析儀，其特征在于:所述的集氣筒內還安裝有壓電傳感器。
3.根據權利要求1所述的氣體快速測量分析儀，其特征在于:所述的流量傳感器為微小流量計。
4.根據權利要求1所述的氣體快速測量分析儀，其特征在于:所述的集氣筒底部還固定有支撐架。
5.根據權利要求1所述的氣體快速測量分析儀，其特征在于:所述的集氣筒由密封的筒壁、底座和頂蓋組成，筒壁采用鋼化玻璃材質，并標有刻度線，底座和頂蓋采用金屬材質。
6.根據權利要求1-5中任一項所述的氣體快速測量分析儀，其特征在于:所述的排氣孔設置在集氣筒頂部，進氣孔設置在集氣筒底部，并在集氣筒底部設置排水孔和進水孔，紅外氣體探測傳感器和流量傳感器均設置在進氣孔處，進氣孔、排氣孔和進水孔處均設有控制開關。
7.根據權利要求6所述的氣體快速測量分析儀，其特征在于:所述的集氣筒底部外側安裝有手動孔徑流量調節(jié)轉盤，該流量調節(jié)轉盤上設有按大小依次排列并隨轉盤轉動分別與排水孔對應的若干小孔，小孔的孔徑范圍為Imm — 4mm。
8.應用權利要求7中所述的氣體快速測量分析儀的測量方法，其特征在于包括以下步驟: A.打開排氣孔，將手動孔徑流量調節(jié)轉盤的最小孔對準排水孔，由進水孔向集氣筒內注入飽和鹽水； B.待飽和鹽水注滿后，關閉進水孔和排氣孔的控制開關，確定飽和鹽水剛好不會流出時手動孔徑流量調節(jié)轉盤上與排水孔對應的小孔，之后關閉排水孔； C.打開進氣孔，將進氣孔連接于巖樣密封罐內，將上一步確定的小孔對準排水孔； D.氣體進入集氣筒，同體積的飽和鹽水自排水孔排出； E.收集并記錄各傳感器數據。
9.根據權利要求8中所述的測量方法，其特征在于:所述的步驟D中，當集氣筒中的飽和鹽水排空時，關閉排水孔，打開排氣孔，并重新注入飽和鹽水。
10.根據權利要求8中所述的測量方法，其特征在于:所述的步驟E之后還包括氣樣采集步驟: 保證排水孔關閉，將灌滿飽和鹽水的導管一端與排氣孔相連，另一端在水下插入氣樣瓶內，慢慢從進水孔注入飽和鹽水直至集氣筒中氣體排空。
全文摘要
本發(fā)明涉及氣體快速測量分析儀及其測量方法，該分析儀包括集氣筒、紅外氣體探測傳感器和流量傳感器，所述的集氣筒上設有進氣孔和排氣孔，紅外氣體探測傳感器和流量傳感器均設置在進氣孔處。該測量方法包括打開排氣孔，將手動孔徑流量調節(jié)轉盤的最小孔對準排水孔，由進水孔向集氣筒內注入飽和鹽水；待飽和鹽水注滿后，關閉進水孔和排氣孔的控制開關，確定飽和鹽水剛好不會流出時手動孔徑流量調節(jié)轉盤上與排水孔對應的小孔，之后關閉排水孔；打開進氣孔，將進氣孔連接于巖樣密封罐內，將上一步確定的小孔對準排水孔；氣體進入集氣筒，同體積的飽和鹽水自排水孔排出；收集并記錄數據。本發(fā)明氣樣采集操作更加簡便，更適于攜帶到現場實驗使用。
文檔編號G01N7/14GK103196785SQ20131014907
公開日2013年7月10日 申請日期2013年4月26日 優(yōu)先權日2013年4月26日
發(fā)明者張金川, 黃瀟, 唐玄 申請人:張金川, 黃瀟, 唐玄