Интегрированный газонепроницаемый измерительный прибор для измерения содержания газа Российский патент 2019 года по МПК G01N7/16 G01N33/24 

Изобретение относится к области измерения содержания газа, в частности к интегрированному газонепроницаемому измерительному прибору для измерения содержания газа, основанному на принципе восстановления температуры и давления и его применение.

С непрекращающимся развитием нетрадиционных нефтяных и газовых месторождений сланцевый газ стал глобальной энергетической точкой. Газосодержание является прямым выражением существования ресурсов сланцевого газа и имеет значение для экономического развития. Оно связано с оценкой ресурсов, благоприятными условиями, анализом месторождения, разработкой и проектированием, прогнозом производственных мощностей и экономической оценкой. Поэтому необходимым параметром ресурсов сланцевого газа является производственная мощность резервов. Таким образом, поиск содержания газа в сланце является важнейшей текущей задачей.

В настоящее время экспериментальные методы испытаний на содержание газа в сланцевом газе в основном включают два метода: изотермическая адсорбция и десорбция на месте. Метод изотермической адсорбции в основном измеряет максимальную адсорбционную способность сланца, а метод десорбции на месте собирает и измеряет десорбционный газ керна на месте бурения, однако до и после десорбционной работы часть газа теряется во время извлечения керна, а другая часть газа (остаточный газ) все еще сохраняется в керне и не может быть десорбирована. Два газа не могут пройти метод десорбции совместно.

При этом уже существуют некоторые методы, которые были предложены для использования в сочетании с десорбцией для количественного измерения этих двух газов. Например, метод CBM-USBM для расчета потери газа предполагает разделение образца в лаборатории для измерения количества остаточного газа.

Недостатками существующих методов и применяемого к ним оборудования являются:

1) Существующее испытательное оборудование на рынке в основном основано на оборудовании для испытаний на содержание газа в угольном пласте. Такое оборудование в основном применимо к другим нетрадиционным месторождениям природного газа, таким как сланцевый газ и газ плотного песчаника. Но несмотря на то, что оборудование было улучшено, оно обладает низкой точностью измерения.

2) В настоящее время потеря газа получается в основном за счет теоретической регрессии кривой десорбции, полученной при десорбции на месте. На результаты такого измерения влияют скорость десорбции, нагрев, временной интервал десорбции и метод теоретической регрессии. При этом теоретическая регрессия почти исключает потери газа. Однако точные потери газа при использовании данного метода определить очень сложно, что приводит к низкой применимости результатов данного метода.

3) Температура и давление являются двумя важными факторами, которые влияют на истинное содержание газа в образце в условиях пласта. В существующем процессе измерения содержания газа пренебрегают моделированием температуры пласта и давления пласта. В следствие чего результаты измерений не могут отразить истинное содержание газа в образце в условиях пласта.

4) В существующем процессе измерения содержания газа объем десорбированного и остаточного газа измеряют с помощью различного экспериментального оборудования и методов, которые являются двумя независимыми процессами. Так же, в данном случае невозможно обеспечить полной воздухонепроницаемости в процессе измерения, что означает неизбежность смешивания воздуха или газовой дисперсии, вызванной заменой экспериментального оборудования в процессе измерения, приводящее к ошибке эксперимента.

5) Процесс работы на существующем на рынке испытательном оборудовании относительно трудоемкий. Более того экспериментальное оборудование, необходимое для разных фаз испытаний, также различно. Слабая интеграция между различными устройствами создает дополнительные сложности. Решение данного вопроса требует немалых трудовых и материальных ресурсов.

Можно видеть, что, хотя существуют различные методы измерения нетрадиционного природного газа, все еще имеются дефекты и неудобства в точности измерений, экспериментальном оборудовании и методах, особенно при точном измерении объема потерянного и остаточного газа. В то же время его необходимо анализировать и рассматривать целевым образом для дальнейшего его улучшения. Таким образом, необходимо создать измерительное устройство и метод измерения, который прост в эксплуатации и может точно измерять содержание газа, является важной темой исследования в нетрадиционных месторождениях природного газа.

Краткое описание изобретения

Целью настоящего изобретения является создание интегрированного полномасштабного воздухонепроницаемого измерителя содержания газа, основанного на принципе восстановления температуры и давления пласта, который может точно получать содержание газа в нетрадиционных месторождениях природного газа, таких как сланцы, уголь и плотный песчаник.

Другой целью настоящего изобретения является создание интегрированного воздухонепроницаемого измерительного прибора для измерения содержания газа, основанного на принципе восстановления температуры и давления.

Для достижения вышеуказанной цели в настоящем изобретении используются следующие технические решения:

Изобретение обеспечивает интегрированный газонепроницаемый измерительный прибор для измерения содержания газа, основанный на принципе восстановления температуры и давления, который используется для измерения содержания газа в образце горной породы резервуара. Измерительный прибор включает в себя следующие системы:

1. Дробильная воздухонепроницаемая система, предназначенная для измельчения образца горной породы;

2. Система давления, используемая для моделирования пластового давления посредством впрыскивания метанового газа высокого давления в систему исследуемых образцов;

3. Система нагрева, включающая нагревательный элемент, выполняющий функцию нагрева образца горной породы с целью имитации температуры пласта;

4. Система сбора и измерения газа, предназначенная для получения данных о газе образца горной породы и объеме остаточного газа измельченного образца горной породы;

5. Вакуумная система, используемая с целью создания герметичной вакуумной среды в дробильной системе образцов.

Дробильная система состоит из дробильного резервуара, представляющего собой цилиндрическую емкость, где дробление породы образца происходит посредством воздействия шаровой мельницы – металлических шариков различного диаметра.

Система перемешивания включает в себя перемешивающий элемент, вращающийся вал и систему передачи для управления вращением вращающегося вала. Один конец вращающегося вала соединен с системой передачи, а другой конец вращающегося вала неподвижно соединен с перемешивающим элементом.

Кроме того, система передачи представляет собой бесконтактную систему передачи крутящего момента. Соответственно, вал вращения представляет собой магнитный вал. Бесконтактная система передачи крутящего момента включает в себя трансмиссионную муфту и двигатель для управления магнитным валом. Так же используется векторный преобразователь для управления двигателем.

Кроме того, внешние части двигателя, магнитный вращающийся вал и магнитная приводная муфта соответственно закрыты герметичными оболочками, соединенными друг с другом. Соединительная часть корпуса и дробящего резервуара герметизирована и соединена.

Кроме того, система повышения давления включает в себя баллон с метановым газом высокого давления и газовый вспомогательный насос, соединенный с баллоном метанового газа высокого давления. Метановый газ вводится в дробильный резервуар через газовый дожимный насос;

Кроме того, насос для повышения давления газа включает в себя клапан регулирования давления для впрыска метанового газа в дробящий резервуар. В соответствии с заданной скоростью форсирования, клапан регулирует давление для имитации пластового давления.

Кроме того, система сбора и дозирования газа включает в себя емкости разных спецификаций для сбора газа, а выходное отверстие для воздуха и односторонний клапан, предусмотренные на выпускном отверстии для воздуха, расположены на дробильном баке, а выходное отверстие для сбора газа и выходное отверстие для выпуска газа расположены в емкости для сбора газа.

Кроме того, вакуумная система включает в себя вакуумную машину, газовый баллон с гелием и эталонную камеру. Вакуумная машина соединена с эталонной камерой и дробильным резервуаром через двухходовой клапан. Эталонная камера и газовая баллон с гелием используются для определения степени градуировки и расчета вакуума.

Кроме того, измеритель дополнительно включает в себя передаточную систему для переноса дробильного резервуара, причем система передачи предназначена для перемещения дробильного резервуара в систему нагрева для увеличения температуры внутри него.

Кроме того, система переноса представляет собой подъемную систему. Подъемная система включает вертикальный стержень и горизонтальный стержень для крепления дробильного резервуара, а вертикальный стержень снабжен передающей проволокой для перемещения горизонтального стержня вверх и вниз. Прут, нагревательный элемент высокотемпературной камеры, а дробильный резервуар входит и выходит из высокотемпературной камеры через подъемную систему.

Изобретение предназначено для измерения объема газа в исследуемом образце горной породы (керна или шлама), основанное на восстановлении температуры и давления, аналогично первоначальной среде добытого образца.

Измерительный прибор включает в себя следующие секции:

1. Секция дробления образца, используемая для измельчения горных пород в герметичной среде для получения остаточного объема газа образца.

2. Секция моделирования пластового давления, где в систему образцов вводится метан высокого давления для моделирования пластового давления;

3. Секция нагрева, включающая нагревательные элементы, используемая для нагрева образцов, имитирующие температуру пласта;

4. Секция сбора и подсчета объемов газа, применяемая для сбора и измерения газа, выделяемого из образцов;

5. Вакуумная секция, используемая для определения герметичности и создания вакуума в системе образца.

Весь процесс измерения строго герметизирован и проводится в одном контейнере. Это позволяет избежать потери газа и теоретических разногласий, что значительно повышает точность эксперимента.

2. Прибор для измерения объемов газа, основанный на принципе изменения температуры и давления по п.1, отличается тем, что секция, измельчающая образец, содержит дробильный резервуар для измельчения образца породы в дробильном резервуаре.

Секция дробления образца содержит дробящий элемент, вращающийся вал и привод для управления вращением вращающегося вала. В системе один конец вращающегося вала соединен с передающей системой, а другой конец вращающегося вала входит в дробильный резервуар и неподвижно соединен с дробящим элементом. Вращающийся вал герметично соединен с дробящим баком. Передача крутящего момента осуществляется бесконтактным способом через магнитные силы.

Бесконтактная система передачи крутящего момента включает в себя трансмиссионную муфту для привода магнитного вала и двигателя, векторный преобразователь для соединения и управления двигателем.

5. Интегрированный измерительный прибор для измерения количества газа, основанный на принципе изменения температуры и давления по п.2, отличается тем, что система моделирования давления состоит из баллона высокого давления наполненный метановым газом, бустерный насос, с помощью которого метановый газ из баллона высокого давления поступает в дробящий резервуар;

Насос для подачи газа включает в себя клапан регулирования давления для впрыска метанового газа в резервуар для дробления в соответствии с заданными параметрами, внутри цилиндра нагнетается давление, аналогичное пластовому давлению.

6. Интегрированный измерительный прибор для измерения количества газа, основанный на принципе изменения температуры и давления по п.2, отличающийся тем, что система (секция) сбора и дозирования газа включает в себя емкость для сбора газа, а дробильный резервуар снабжен воздуховыпускным отверстием и односторонним клапаном. Емкость для сбора воздуха плотно соединена с выпускным отверстием для выхода воздуха.

7. Интегрированный измерительный прибор для измерения газонепроницаемого газа, основанный на принципе изменения температуры и давления по п.2, отличающийся тем, что вакуумная система содержит вакуумную машину, газовый баллон гелия и эталонную камеру. Вакуумная машина и эталонная камера подключается к дробильному резервуару через двухходовой клапан. Эталонная камера и гелиевый баллон используются для определения допустимости степени вакуума и расчета объема пор в дробящем резервуаре.

8. Интегрированный измерительный прибор для измерения полного объема газа, основанный на принципе изменения температуры и давления по любому из пп.2-7, отличающийся тем, что измерительный прибор дополнительно содержит передаточную систему для переноса дробильного резервуара, система переноса используется для перемещения дробильного резервуара в систему нагрева для увеличения температуры внутри него.

9. Интегрированный измерительный прибор для измерения полного объема газа, основанный на принципе изменения температуры и давления по п.8, отличающийся тем, что указанная система переноса является подъемной системой, причем упомянутая подъемная система содержит вертикальный стержень и фиксирующее устройство. Предусмотрен горизонтальный стержень дробильного резервуара, а на вертикальном стержне расположен шнек для передачи горизонтального стержня вверх и вниз;

Нагревательный элемент представляет собой высокотемпературную камеру с регулируемой температурой, а дробильная камера входит и выходит из высокотемпературной камеры через подъемную систему.

10. Применение встроенного измерительного прибора для измерения содержания воздуха в габаритах в полном объеме на основе принципа обратной и обратной температуры и давления по любому из пп.2-9, отличающийся тем, что встроенный полномасштабный газонепроницаемый измеритель содержания газа используется для измерения содержания газа горной породы. Применение изобретения включает в себя следующие этапы:

1) Образцы твердых пород пласта добавляются в дробящий резервуар, а контроль герметичности и вакуумирование осуществляется через вакуумную систему до тех пор, пока вакуумные условия не будут полностью сформированы и стабильны в течение длительного периода времени;

2) Через систему отопления дробильный резервуар запрограммирован на прогрев до температуры пласта и стабилизацию;

3) Впрыскивать метановый газ высокого давления в дробящий резервуар через систему повышения давления, чтобы давление в дробильном резервуаре достигало пластового давления и было стабильным;

4) Установите давление в дробильном резервуаре, скорость снижения температуры и время десорбции в соответствии со скоростью дробления керна образца и давлением бурового раствора, соберите и измерьте объем метана, выпускаемого из дробильного резервуара через систему сбора и измерения газа для всего объема дробящего резервуара. Значительное различие в скорости газового разряда между расширением газа и десорбцией газа в образце горной породы, соответственно, обеспечивало объем Q объема сжатого воздуха, содержащийся в полом объеме дробильного резервуара, и Q-потери газа породы образца;

5) После завершения сбора газа, температура и давление в раздаточной емкости уменьшается до фактической температуры и давления предварительной десорбции на месте, метан в раздаточной емкости собирается и измеряется системой сбора до тех пор, пока не будет наблюдаться полного прекращения процесса десорбции газа. Будет получен Q- объем десорбции образцов горных пород;

6) Отсоедините систему сбора и измерения газа и запустите систему дробления образца, раздробите образец породы в дробильном резервуаре, снова нагрейте дробильный резервуар через систему подогрева и снова введите газ. Система сбора и измерения собирает и измеряет газ в резервуаре и получает объем остаточного газа Q образца горной породы; Сумма потерь объема газа Q, Q объема десорбированного газа и объем Q остаточного газа представляет собой общее содержание газа в образце горной породы.

В другом аспекте предложено применение интегрированного измерительного прибора для измерения содержания воздуха в широком диапазоне, основанного на принципе восстановления температуры и давления, в котором встроенный полномасштабный газонепроницаемый измеритель содержания газа используется для измерения содержания газа в образцах горных пород, а так же предложен метод измерения, включающий следующие шаги:

1) добавление в резервуар дробилки твердого образца горной породы и проведение воздухонепроницаемого контроля и вакуумирования через вакуумную систему;

2) нагрев дробильного резервуара через систему нагрева до температуры резервуара;

3) Впрыскивание метанового газа под высоким давлением в дробильный резервуар через систему повышения давления до давления в резервуаре;

4) Установление давления в дробильном резервуаре, скорость замедления температуры и время десорбции в соответствии со скоростью дробления керна и давлением бурового раствора, соберите и измерьте метан, получаемый из резервуара через систему сбора и измерения газа. Значительные различия в скорости газового разряда между расширением и десорбцией газа в образцах горных пород были получены, соответственно, количеством сжатого воздуха, содержащегося в полом объеме пространства Q дробильного резервуара и Q-потерей газа горной породы;

5) После завершения сбора газа, температура и давление в дробильном резервуаре снижаются до фактической температуры и давления десорбции на месте, метан в дробильном резервуаре собирается и измеряется системой сбора и дозирования газа до тех пор, пока не будет наблюдаться полне прекращение процесса десорбции газа. Получен Q-объем десорбции образцов горных пород;

6) Отсоедините систему сбора и измерения газа и запустите систему дробления образца, раздробите образец породы в дробильном резервуаре, снова нагрейте дробильный резервуар через систему нагрева и снова введите газ. Система сбора и измерения собирает и измеряет газ в резервуаре и получает объем остаточного газа Q образца горной породы;

Сумма потерь объема газа Q, Q десорбированного газа и Q остаточного газа представляет собой общее содержание газа в образцах горных пород.

На протяжении всего процесса измерения этапы B, C, D и E могут в совокупности упоминаться как процесс восстановления температуры и давления, то есть процесс, при котором внутренняя часть дробильного резервуара отходит от условий поверхности до условий пласта, путем повышения давления впрыскиваемого газа и нагрева посредством внешнего нагревателя.

Благодаря вышеуказанному техническому решению настоящее изобретение имеет по меньшей мере следующие преимущества:

(1) Настоящее изобретение использует принцип восстановления температуры, то есть внешнее нагревание и газовый инжектор создают давление в образце горной породы, соответствующей температуре от поверхности земли до температуры и давления в месторождении. Считается, что содержание газа в образце горной породы является образцом фактического содержания газа в пластовых условиях. Кроме того, предполагается, что адсорбция молекул газа на твердой поверхности породы является физической адсорбцией, и процесс адсорбции является обратимым во время всего измерения содержания газа образца.

(2) Настоящее изобретение также обеспечивает интегрированное измерительное устройство и метод измерения, который является газонепроницаемым, и может точно получать содержание газа в образце, полученного из нетрадиционного месторождения природного газа, таким как сланцы, угольные породы и плотный песчаник. Для получения объема остаточного газа весь процесс измерения строго герметизирован и не требует смены экспериментального оборудования, что помогает избежать перемешивание газа, которое может быть вызвано заменой экспериментального оборудования, что значительно улучшает точность эксперимента.

(3) Настоящее изобретение решает проблему, согласно которой влияние давления не может быть рассмотрено в процессе измерения содержания газа в образцах горных пород в прошлом, что позволяет дополнительно обсудить взаимосвязь между температурой, давлением, временем и содержанием газа в образце горной породы и реализовать природный газ в образце горной породы. Осуществляется углубленная характеристика процесса десорбции.

(4) Настоящее изобретение реализует переход от качественного описания к количественному дискуссионному процессу десорбции природного газа и может более точно получить коэффициент диффузии, коэффициент поглощения, коэффициент извлечения, прогноз производительности и другие параметры.

(5) Используя многофункциональную интегрированную конструкцию, от отслеживания потерянного газа до измерения остаточного газа все завершено в одном и том же экспериментальном оборудовании, что значительно улучшает интеграцию между различными функциональными измерительными устройствами. Кроме того, предотвращается смешивание воздуха или газообразование, вызванное заменой экспериментального оборудования, что значительно улучшает точность измерения содержания газа образца.

(6) В качестве основного носителя измерения содержания газа является емкость дробилки, которая плотно закрыта во время измерения содержания газа во всем образце горной породы и соответствует требованиям полной газонепроницаемости и высокой точности измерений.

(7) Благодаря многофункциональному интегрированному дизайну весь процесс измерения содержания газа удобен, эффективен и прост в использовании, что упрощает процесс измерения газа в полевых условиях и обеспечивает переносимость измерительного прибора.

Описание чертежей

Вышеупомянутое представляет собой просто обзор технического решения настоящего изобретения. Чтобы более четко понимать технические средства настоящего изобретения, настоящее изобретение будет дополнительно подробно описано ниже в сочетании с прилагаемым чертежом и конкретными вариантами осуществления.

Фиг.1 представляет собой схематический структурный вид интегрированного полностью воздухонепроницаемого измерителя содержания газа, основанного на принципе восстановления температуры и давления по настоящему изобретению;

Подробное описание

В настоящем изобретении представлен вариант осуществления интегрированного измерительного прибора для измерения содержания газа с полным диапазоном измерений, основанного на принципе восстановления температуры и давления. Как показано на фиг.1, он используется для измерения содержания газа в образце горной породы. Измерительный прибор включает:

Воздухонепроницаемый дробильный резервуар 1 для дробления образцов горной породы;

Система подогрева 2, включающая нагревательный элемент, используется для нагрева образцов горной породы резервуара для моделирования температуры пласта;

Система повышения давления 3 для закачки метанового газа высокого давления в систему образцов для моделирования пластового давления;

Система сбора и измерения газа 4 используется для сбора и измерения газа, накопленного из образца горной породы, полученного в процессе пробоотбора, а так же объема остаточного газа образца после его измельчения до порошкообразной кондиции в дробильной емкости;

Вакуумная система 5 используется для определения герметичности и вакуумирования дробильной системы.

Предпочтительно, образцы горных пород включают сланец, угольную породу, плотный песчаник и тому подобное.

Предпочтительно, чтобы вся обработка образцов горных пород в системе дробления образцов (включая нагрев, повышение давления, измерение и т. д.) должна поддерживать герметичность.

При использовании настоящее изобретения, 1) в систему дробления пробы добавляется твердый образец горной породы, контроль герметичности и вакуумирование осуществляется вакуумной системой; 2) восстановление температуры и давления осуществляется через систему нагрева и систему повышения давления: через систему нагрева образец нагревается до температуры пласта, метановый газ высокого давления вводится в систему дробления через систему повышения давления до пластового давления; 3) Затем метан, испускаемый из дробильной системы пробы, собирают и измеряют с помощью системы сбора и измерения газа. Значительное различие в скорости газового разряда между расширением газа в полом объеме дробильного резервуара и десорбцией газа в образце породы, соответственно, обеспечивало количество пространства Q сжатого воздуха, содержащегося в полом объеме мелющего резервуара, и Q-потерю объема потерянного газа образца горной породы; После того, как температура и давление в баке были восстановлены до фактической температуры и давления на месте перед десорбцией, метан в резервуаре собирается и измеряется до тех пор, пока не будет замечен последний десорбированный газ. Был получен объем Q десорбции образца горной породы; Сумма десорбционного газа Q и остаточного газа Q представляет собой общее содержание газа в образце горной породы.

Восстановление температуры и давления относится к способу, в котором внутренняя часть системы дробильного резервуара позволяет вернуться назад от условий поверхности до условий пласта путем повышения давления впрыскиваемого газа и нагрева путем внешнего нагревателя.

Кроме того, дробильная установка 1 включает в себя дробящий резервуар и систему перемешивания для измельчения образцов породы в дробильном баке. Барабан дробилки представляет собой шаровой мельничный резервуар.

Кроме того, система перемешивания включает в себя перемешивающий элемент, вращающийся вал и систему трансмиссии для управления вращением вращающегося вала. Один конец вращающегося вала соединен с передающей системой, а другой конец вращающегося вала проходит в дробильный резервуар и неподвижно соединен с перемешивающим элементом.

Кроме того, система передачи представляет собой бесконтактную систему передачи крутящего момента. Соответственно, вал вращения представляет собой магнитный вал, бесконтактная система передачи крутящего момента включает в себя трансмиссионную муфту и двигатель для привода магнитного вала, а также векторный преобразователь.

Кроме того, внешние части двигателя, магнитный вращающийся вал и магнитная приводная муфта соответственно закрыты оболочками, герметично соединенными друг с другом.

Кроме того, система повышения давления включает в себя баллон с метановым газом высокого давления и газовый вспомогательный насос, подключенный к баллону с метановым газом высокого давления; газ метана в баллоне с метановым газом высокого давления вводится в раздаточный резервуар через газовый дожимный насос;

Кроме того, насос для повышения давления газа включает в себя клапан регулирования давления для впрыска метанового газа в дробящий резервуар; в соответствии с заданной скоростью форсирования, клапан регулирует подачу давления для имитации пластового давления.

Кроме того, система сбора и дозирования газа включает в себя емкости для сбора газа разных спецификаций. Воздуховыпускное отверстие и односторонний клапан расположены на дробильном резервуаре, а отверстие для сбора воздуха в емкости для сбора газа плотно соединено с воздуховыпускным отверстием.

Кроме того, вакуумная система включает в себя вакуумную машину, газовый баллон с гелием и эталонную камеру. Вакуумная машина и эталонная камера соединены с дробильным резервуаром через двухходовой клапан. Эталонная камера и газовая баллон с гелием используются для определения того, соответствует ли степень вакуума надлежащим параметрам и вычисляет объем пор в дробильном резервуаре.

Кроме того, изобретение также включает в себя систему переноса для перемещения дробильного резервуара в систему нагрева для нагрева образцов породы.

Кроме того, система переноса представляет собой подъемную систему. Подъемная система включает вертикальный стержень и горизонтальный стержень для крепления дробильного резервуара. Вертикальный стержень снабжен приводным винтовым штоком для перемещения горизонтального стержня вверх и вниз, а нагревательный элемент регулируется температурой. Дробильный резервуар может войти и выйти из камеры высокой температуры через подъемную систему.

Применение комплексного газонепроницаемого измерительного прибора для измерения газа, основанного на принципе восстановления температуры и давления, в основном используется для измерения содержания газа в образцах горных пород, а метод измерения включает в себя следующие этапы:

1) Образцы твердых пород пласта добавляются в дробильный резервуар, далее используется вакуумная система для герметичного вакуумирования образца;

2) Нагрев дробильного резервуара через систему нагрева до температуры пласта;

3) Вводится метановый газ высокого давления в дробильный резервуар через систему повышения давления до пластового давления;

4) После, следует установить давление в дробильном баке, температуру и время десорбции в соответствии со скоростью дробления образца горной породы и давлением бурового раствора. Затем необходимо собрать и измерить объем метана, полученного из дробильного резервуара через систему сбора и измерения. Значительное различие в скорости газового разряда между десорбцией газа в образцах горных пород, соответственно, дает объем Q объема сжатого воздуха, содержащийся в полом объеме резервуара дробилки, а Q - потеря объема газа горного образца;

5) После завершения сбора газа, температура и давление в дробильном резервуаре снижаются до фактической температуры и давления десорбции на месте, метан в дробильном резервуаре собирается и измеряется системой сбора и дозирования газа до тех пор, пока не будет наблюдаться полного прекращения процесса десорбции газа.

6) Далее следует отсоединить систему сбора и измерения газа и запустить систему дробления образца. После завершения дробления образца породы в дробильном резервуаре, следует снова нагреть дробильный резервуар через систему подогрева и снова ввести газ. Система сбора и измерения позволяет собирать и измерить газ в дробильном резервуаре и получает объем остаточного газа образца горной породы;

Сумма потерь газа Q, Q десорбированного газа и Q остаточного газа представляет собой общее содержание газа в образцах горной породы.

Вышеупомянутое описание является предпочтительным вариантом осуществления настоящего изобретения и не предназначено для ограничения настоящего изобретения в любой форме. Специалисты в данной области техники могут делать некоторые простые модификации, эквивалентные изменения или модификации, основанные на вышеописанном техническом содержании.

Изобретение относится к области измерения содержания газа, в частности к интегрированному газонепроницаемому измерительному прибору для измерения содержания газа, основанному на принципе температурного и избыточного давления и его применения. Изобретение предназначено для измерения объема газа в исследуемом образце горной породы (керна или шлама), основанное на восстановлении температуры и давления, аналогично первоначальной среде добытого образца. Целью настоящего изобретения является создание интегрированного полномасштабного воздухонепроницаемого измерителя содержания газа, основанного на принципе обратного возврата теплового давления, который может точно получать содержание газа в нетрадиционном природном газе, таком как сланцы, угольная скала и плотный песчаник. Другой целью настоящего изобретения является создание интегрированного воздухонепроницаемого измерительного прибора для измерения содержания газа, основанного на принципе обратной перемотки теплого давления. Технический результат – повышение точности получаемых данных. 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 1 ил.

1. Интегрированный газонепроницаемый измерительный прибор для измерения содержания газа, основанный на принципе восстановления температуры и давления, отличающийся тем, что он используется для измерения содержания газа в образце горной породы, причем измерительный прибор состоит из: нагревательной системы, содержащей нагревательный элемент для нагрева образца горной породы с целью имитации температуры пласта; дробильной воздухонепроницаемой системы, предназначенной для измельчения образца горной породы, при этом дробильная воздухонепроницаемая система и нагревательная система соединены с возможностью перемещения дробильного резервуара дробильной воздухонепроницаемой системы в нагревательную систему;; системы повышения давления для впрыскивания метанового газа высокого давления в дробильную воздухонепроницаемую систему для моделирования пластового давления, при этом система повышения давления и дробильная воздухонепроницаемая система соединены с возможностью передачи газа из системы повышения давления в дробильную воздухонепроницаемую систему; системы сбора и дозирования газа для сбора и измерения газа, высвободившегося из образца горной породы и объема остаточного газа порошкообразного образца породы, встроенного в дробильную воздухонепроницаемую систему, при этом дробильная воздухонепроницаемая система и система сбора и дозирования газа соединены с возможностью передачи газа из дробильной воздухонепроницаемой системы в систему сбора и дозирования газа; вакуумной системы для испытания герметичности и вакуумирования системы образцов, при этом вакуумная система и дробильная воздухонепроницаемая система соединены с возможностью откачивания газа из дробильной воздухонепроницаемой системы в вакуумную систему.

2. Интегрированный газонепроницаемый измерительный прибор для измерения полного объема газа, основанный на принципе восстановления температуры и давления по п.1, в котором система дробления содержит дробящий резервуар для измельчения образца горной породы, а также систему смешивания.

3. Интегрированный газонепроницаемый измерительный прибор для измерения полного объема газа, основанный на принципе восстановления температуры и давления по п.2, в котором система перемешивания содержит перемешивающий элемент, вращающийся вал и трансмиссию для управления вращением вращающегося вала, при этом система имеет один конец вращающегося вала, соединенный с передающей системой, а другой конец вращающегося вала проходит в дробильный резервуар и неподвижно соединен с перемешивающим элементом, причем вращающийся вал герметично соединен с дробильным резервуаром.

4. Интегрированный газонепроницаемый измерительный прибор для измерения полного объема газа, основанный на принципе восстановления температуры и давления по п.3, в котором система передачи представляет собой бесконтактную систему передачи крутящего момента, при этом вал вращения представляет собой магнитный вал, а бесконтактная система передачи крутящего момента включает в себя трансмиссионную муфту и двигатель для управления магнитным валом, кроме того в системе используется векторный преобразователь для управления двигателем, при этом двигатель, магнитный вращающийся вал и внешняя часть магнитной приводной муфты соответственно закрыты кожухом, а соединительная часть корпуса и дробящего бака находятся в герметичном соединении.

5. Интегрированный газонепроницаемый измерительный прибор для измерения полного объема газа, основанный на принципе восстановления температуры и давления по п.2, в котором система повышения давления содержит баллон с метановым газом высокого давления, соединенный с баллоном метанового газа высокого давления, при этом для впрыска метанового газа из баллона с метановым газом высокого давления в дробящий резервуар используется бустерный насос, который включает в себя клапан регулирования давления, причем клапан регулирует давление для имитации пластового давления в соответствии с заданной скоростью форсирования.

6. Интегрированный газонепроницаемый измерительный прибор для измерения полного объема газа, основанный на принципе восстановления температуры и давления по п.2, в котором система сбора и дозирования газа содержит емкости разных спецификаций для сбора газа, причем дробильный резервуар снабжен воздуховыпускным отверстием и односторонним клапаном расположенным на выходе воздуха, а отверстие для сбора воздуха в емкости для сбора воздуха герметично соединено с выпускным отверстием для воздуха.

7. Интегрированный газонепроницаемый измерительный прибор для измерения полного объема газа, основанный на принципе восстановления температуры и давления по п.2, в котором вакуумная система содержит вакуумную машину, газовый цилиндр гелия и эталонную камеру, причем камера подключается к дробящему резервуару через двухходовой клапан, а эталонная камера и гелиевый цилиндр используются для проверки приемлемости степени вакуума и расчета объема пор в дробильном баке.

8. Интегрированный газонепроницаемый измерительный прибор для измерения полного объема газа, основанный на принципе восстановления температуры и давления по любому из пп.2-7, в котором измерительный прибор дополнительно содержит систему переноса для перемещения дробильного резервуара, при этом система переноса используется для перемещения дробящего резервуара в систему подогрева.

9. Интегрированный газонепроницаемый измерительный прибор для измерения полного объема газа, основанный на принципе восстановления температуры и давления по п.8, в котором система переноса представляет собой подъемную систему, а система подъема содержит вертикальный стержень и крепежное основание, при этом горизонтальный стержень дробильного резервуара, в котором вертикальный стержень снабжен приводным винтом для перемещения горизонтального стержня вверх и вниз, а нагревательный элемент представляет собой температурно-регулируемую камеру с высокой температурой, в которую может входить и выходить дробильный резервуар.

10. Использование интегрированного газонепроницаемого измерительного прибора для измерения полного газа, основанного на принципе восстановления температуры и давления по п.1, отличающееся тем, что встроенный измерительный прибор для измерения газа используется для измерения полного газа горной породы образца, при этом для применения содержания газа метод измерения включает следующие этапы:

1) В дробящий резервуар помещается твердый образец горной породы, после чего в дробильном резервуаре создается вакуумная среда через вакуумную систему;

2) Далее производится нагрев дробильного резервуара посредством системы подогрева до требуемой температуры, соответствующей температуре горного пласта;

3) Далее обеспечивается впрыскивание метанового газа под высоким давлением в дробильный резервуар через систему повышения давления до давления, соответствующему давлению горного пласта;

4) После, следует установить давление в дробильном баке, температуру и время десорбции в соответствии со скоростью дробления образца горной породы и давлением бурового раствора, после чего осуществляются сбор и измерение объема метана, полученного из дробильного резервуара через систему сбора и измерения газа, причем разница в скорости газового разряда между расширением газа и десорбцией газа в образце породы соответственно дает объем Q сжатого газа, содержащегося в полом объеме дробящего резервуара, и Q-потерю объема потерянного газа образца горной породы; 5) После завершения сбора газа, температура и давление в дробильном резервуаре снижаются до фактической температуры и давления десорбции на месте, метан в дробильном резервуаре собирается и измеряется системой сбора и дозирования газа до тех пор, пока не будет наблюдаться полного прекращения процесса десорбции газа. Производится получение объема Q десорбционного газа образца горной породы; 6) Далее следует отсоединить систему сбора и измерения газа и запустить систему дробления образца в дробильном резервуара, после чего следует снова нагреть дробильный резервуар через систему подогрева и снова ввести газ, причем система сбора и измерения быстро соединяет дробильный резервуар, собирает и измеряет газ в резервуаре и получает объем Q остаточного газа образца горной породы, при этом сумма потерь Q газа, десорбционного газа Q и остаточного Q объема газа представляет собой общее содержание газа в образце горной породы.