一種頁巖含水量測試裝置及方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及頁巖含水量測定技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種頁巖含水量測試裝置及方法。
【背景技術(shù)】
[0002]頁巖空隙(孔隙、裂隙)中存在多種形式的水，按其物理性質(zhì)上的差異，可以分為氣態(tài)水、吸著水、薄膜水、毛細(xì)水、重力水和固態(tài)水。除了上述存在于頁巖空隙中的水以外，還有一些水存在于礦物中，稱為礦物水，如沸石水、結(jié)晶水、結(jié)構(gòu)水等。石油天然氣勘探開發(fā)中沿用束縛水、自由水的概念。
[0003]目前，還沒有用于頁巖含水量精確測試的專用實(shí)驗(yàn)設(shè)備。通常利用常規(guī)實(shí)驗(yàn)室設(shè)備進(jìn)行頁巖含水量測量實(shí)驗(yàn)時，需要將頁巖樣品稱重，然后整塊樣品放置在干燥箱中進(jìn)行脫水，含水量即是干燥前后的重量差。利用上述實(shí)驗(yàn)室常規(guī)設(shè)備，僅在溫度的作用下，并不能將頁巖中各種形式存在的水完全干燥，特別是大部分的束縛水仍殘留在樣品中，并且實(shí)驗(yàn)只能得到水的重量，不能確定水的體積，無法對頁巖中的水進(jìn)行收集，給后續(xù)進(jìn)一步的頁巖水分析工作帶來困難。
[0004]由此可見，如何能創(chuàng)設(shè)一種操作方便、簡單快捷、測量精確，且可專門用于頁巖中水的收集和測量的新的頁巖含水量測試裝置及方法，實(shí)屬當(dāng)前本領(lǐng)域的重要研究課題之
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【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是提供一種頁巖含水量測試裝置，使其操作方便、簡單快捷、測量精確，且可專門用于頁巖中水的收集和測量，從而克服現(xiàn)有的頁巖含水量測試設(shè)備的不足。
[0006]為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種頁巖含水量測試裝置，包括底座機(jī)構(gòu)、加熱粉碎機(jī)構(gòu)和集水機(jī)構(gòu)，
[0007]所述底座機(jī)構(gòu)包括支撐臺、電動機(jī)和電源與溫度控制器，所述電動機(jī)設(shè)置在支撐臺內(nèi)部的中心軸處；
[0008]所述加熱粉碎機(jī)構(gòu)包括粉碎罐和設(shè)置在其外側(cè)的加溫壁，所述粉碎罐包括罐體、蓋體和設(shè)置于罐體底面的粉碎棒，所述蓋體與罐體上端部密封連接，且蓋體上設(shè)有出氣口，所述出氣口處設(shè)有第一單向閥門；所述粉碎棒穿過罐體底面的通孔與所述電動機(jī)可拆卸傳動連接，且粉碎棒與罐體底面的通孔之間可轉(zhuǎn)動、密封連接；
[0009]所述電源與溫度控制器用于控制所述電動機(jī)和加溫壁；
[0010]所述集水機(jī)構(gòu)包括輸導(dǎo)管、冷凝管和集水筒，所述輸導(dǎo)管的一端與所述第一單向閥門連接，其另一端設(shè)有第二單向閥門，所述輸導(dǎo)管的中間段包括U型輸導(dǎo)管，所述U型輸導(dǎo)管的底端設(shè)有第三單向閥門，所述第三單向閥門的下部連接所述集水筒；所述冷凝管設(shè)置在U型輸導(dǎo)管的外側(cè)。
[0011]作為本發(fā)明的一種改進(jìn)，所述粉碎棒為T型結(jié)構(gòu)，包括粉碎葉片和與其垂直連接的粉碎桿，所述粉碎葉片位于所述罐體內(nèi)部，所述粉碎桿穿過所述罐體底面的通孔與所述電動機(jī)傳動連接。
[0012]進(jìn)一步改進(jìn)，所述支撐臺為下部大上部小的圓臺型結(jié)構(gòu)，所述電源與溫度控制器設(shè)置于所述支撐臺的側(cè)壁上。
[0013]進(jìn)一步改進(jìn)，所述加溫壁為圓筒型結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁與所述粉碎罐的罐體外壁緊密貼合，所述加溫壁的底端與所述支撐臺的頂端固定連接。
[0014]進(jìn)一步改進(jìn)，所述冷凝管的管體為U型，設(shè)置在所述U型輸導(dǎo)管的外側(cè)，所述冷凝管內(nèi)裝有冷凝液。
[0015]進(jìn)一步改進(jìn)，所述集水筒采用帶刻度線的透明量筒。
[0016]進(jìn)一步改進(jìn)，還包括設(shè)置于所述粉碎罐內(nèi)部的粉碎球。
[0017]進(jìn)一步改進(jìn)，所述粉碎球的外表面設(shè)有粉碎刺。
[0018]本發(fā)明還提供一種應(yīng)用上述頁巖含水量測試裝置的頁巖含水量測試方法，所述測試方法步驟包括:
[0019](I)打開所述粉碎罐的蓋體，裝入頁巖樣品后密封粉碎罐；
[0020](2)將裝有頁巖樣品的粉碎罐放入加溫壁中，并使粉碎棒與電動機(jī)連接；
[0021](3)開啟電動機(jī)，所述粉碎棒在電動機(jī)的帶動下，粉碎頁巖樣品；
[0022](4)接通加溫壁的電源，分離頁巖中的水分；
[0023](5)接通集水機(jī)構(gòu)，使粉碎罐產(chǎn)生的水汽經(jīng)過U型輸導(dǎo)管，并被所述冷凝管冷凝后，收集在所述集水筒中；
[0024](6)觀察所述集水筒中頁巖水的體積，直至水量不再增加，測試結(jié)束，記錄頁巖水體積，并通過計(jì)算集水筒實(shí)驗(yàn)前后的重量差得到頁巖水重量。
[0025]進(jìn)一步改進(jìn)，所述步驟(I)中，所述粉碎罐內(nèi)還裝入粉碎球。
[0026]采用上述的技術(shù)方案，本發(fā)明至少具有以下優(yōu)點(diǎn):
[0027]1.本發(fā)明通過設(shè)置底座機(jī)構(gòu)和加熱粉碎機(jī)構(gòu)，利用“時溫原理”實(shí)現(xiàn)對頁巖中水分的充分提取，并通過設(shè)置集水機(jī)構(gòu)能準(zhǔn)確的收集和測量頁巖中水分的重量和體積，完成頁巖含水量的精密測試。
[0028]2.本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單、操作方便、測試精確，且可專門用于頁巖中水的收集和測量，從而填補(bǔ)了目前頁巖含水量測試設(shè)備的空白。
【附圖說明】
[0029]上述僅是本發(fā)明技術(shù)方案的概述，為了能夠更清楚了解本發(fā)明的技術(shù)手段，以下結(jié)合附圖與【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明。
[0030]圖1是本發(fā)明頁巖含水量測試裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0031]圖2是本發(fā)明頁巖含水量測試裝置中粉碎球的結(jié)構(gòu)剖視圖。
【具體實(shí)施方式】
[0032]參照附圖1所示，本發(fā)明頁巖含水量測試裝置包括底座機(jī)構(gòu)、加熱粉碎機(jī)構(gòu)和集水機(jī)構(gòu)。
[0033]底座機(jī)構(gòu)包括支撐臺1、位于支撐臺I內(nèi)部的電動機(jī)2和位于支撐臺I側(cè)壁的電源與溫度控制器3。本實(shí)施例中支撐臺I為下部大上部小的圓臺型結(jié)構(gòu)，該結(jié)構(gòu)使得該測試裝置底部重量大、著地面積大，能夠保證測試裝置在粉碎頁巖時不晃動，穩(wěn)定性好。電動機(jī)2為微型電機(jī)，設(shè)置在支撐臺I內(nèi)部的中心軸處，可帶動加熱粉碎機(jī)構(gòu)中的粉碎棒6穩(wěn)定轉(zhuǎn)動，電動機(jī)2與粉碎棒6為可拆卸傳動連接。電源與溫度控制器3可設(shè)置粉碎時間、加溫溫度及控制電源開關(guān)，如控制電動機(jī)2和加溫壁4的電源開關(guān)、電動機(jī)2的轉(zhuǎn)動時間、加溫壁4的加溫溫度。
[0034]加熱粉碎機(jī)構(gòu)包括粉碎罐5和加溫壁4。
[0035]粉碎罐5包括罐體、蓋體7和設(shè)置于罐體底面的粉碎棒6ο蓋體7與罐體上端部密封連接，如通過分別設(shè)置在蓋體7與罐體上端部的相匹配的螺紋扣，以及氣密墊實(shí)現(xiàn)密封可拆卸連接。蓋體7上設(shè)有出氣口，出氣口處設(shè)有第一單向閥門8，該第一單向閥門8能夠保證水蒸氣從粉碎罐5內(nèi)部向外部的單向流通。
[0036]本實(shí)施例中粉碎棒6為T型，包括粉碎葉片和與其垂直連接的粉碎桿。該粉碎葉片位于罐體內(nèi)部，粉碎桿穿過罐體底面的通孔與底座機(jī)構(gòu)中的電動機(jī)2可拆卸傳動連接，且粉碎桿與罐體底面的通孔之間可轉(zhuǎn)動、密封連接。則粉碎棒6在電動機(jī)2的帶動下可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)動，用于粉碎粉碎罐5內(nèi)的頁巖樣品。
[0037]加溫壁4為圓筒型結(jié)構(gòu)，其內(nèi)壁與粉碎罐5的罐體外壁緊密貼合，用于實(shí)現(xiàn)對粉碎罐5的溫度控制。該加溫壁4的底端與支撐臺I的頂端固定連接。
[0038]集水機(jī)構(gòu)包括輸導(dǎo)管9、冷凝管10和集水筒12。輸導(dǎo)管9的一端與上述第一單向閥門8連接，其另一端設(shè)有第二單向閥門11，該第二單向閥門11能避免外界空氣中的水分進(jìn)入輸導(dǎo)管9中，影響測試結(jié)果