一種損失氣量測定系統的制作方法
【技術領域】
[0001] 本實用新型涉及地層含氣量測定技術領域，特別是涉及一種損失氣量測定系統。
【背景技術】
[0002] 地層含氣量是計算地層原地氣量的關鍵參數，對含氣性評價、資源儲量預測具有 重要的意義。而準確獲取損失氣量又是決定地層含氣量可靠性的關鍵。解吸法中地層含氣 量由解吸氣量、損失氣量和殘余氣量三部分組成。其中損失氣量是地層總含氣量中不可或 缺的重要組成部分，是指鉆頭鉆遇巖層到巖芯從井口取出裝入解吸罐之前釋放出的氣體總 量。目前無法直接測定地層的損失氣量，一般采用類比法、線性回推估算法及專家賦值法獲 得。但現有方法主要存在以下問題：1.由于缺乏理論研究，目前沒有對損失氣進行直接測 定的方法，只能憑經驗進行估計、按比例進行估算或采用二次取芯方法進行時間逼近法推 算，導致損失氣量賦值隨機性較強，數值缺乏可比性。2.目前的損失氣量測定均是基于煤層 氣的物理脫吸附理論假設，對于不完全符合這一假設的頁巖氣和致密砂巖氣等，損失氣量 的獲取缺乏可靠性。3.直線回推法對損失氣量的假設是基于完全擴散方程早期時間的近似 假設，即擴散速率與時間平方根成線性相關。該方法以自然解吸過程中擴散速率恒定的假 設，但實際解吸過程中擴散速率是隨時間而變化的函數，致使與實際存在較大誤差。并且目 前尚沒有專門用于測定損失氣量的儀器。
[0003] 由此可見，上述現有的損失氣量估算法顯然仍存在有不足，而亟待加以進一步改 進。如何能創設一種簡單、可靠、精確的損失氣量測定系統，成為當前業界極需改進的目標。 【實用新型內容】
[0004] 本實用新型提供一種快速、精確的測定巖芯樣品損失氣量的損失氣量測定系統， 使其克服現有的損失氣量測定的不足。
[0005] 為解決上述技術問題，本實用新型提供一種損失氣量測定系統，包括復式取芯裝 置和損失氣量測定裝置，所述復式取芯裝置包括樣品夾持器和與其配合使用的取芯鉆機， 所述損失氣量測定裝置包括加熱解吸裝置、集氣裝置、數據采集裝置及處理裝置，所述加熱 解吸裝置用于加熱解吸所述取芯鉆機所取的取樣樣品，其解吸氣體被集氣裝置收集，數據 采集裝置采集集氣裝置收集到的解吸氣體數據并傳送至數據處理裝置。
[0006] 進一步改進，所述樣品夾持器包括支撐平臺和位于支撐平臺上的兩個相對設置的 固定垛，所述固定垛至少有一個為可活動固定垛，所述可活動固定垛還連接有固定垛調節 機構，所述兩個固定垛相對立面均設置為凹面，所述取芯鉆機的支撐桿固定在所述支撐平 臺上，其鉆頭設置在所述兩個固定垛之間區域的上方。
[0007] 進一步改進，所述固定垛調節機構包括調節螺桿、旋轉手柄和咬合虎口，所述調節 螺桿的一端與所述可活動固定垛連接，另一端與旋轉手柄連接，其中部穿過咬合虎口的咬 合孔，所述咬合虎口固定在支撐平臺上，其咬合孔為可開合式，且咬合孔的內壁上設有與調 節螺桿配合的螺紋。
[0008] 進一步改進，所述樣品夾持器的兩個固定垛均為可活動式，所述兩個可活動固定 垛的外側分別連接兩個對稱設置的固定垛調節機構。
[0009] 進一步改進，所述加熱解吸裝置包括加熱解吸部分和電控部分，所述加熱解吸部 分包括用于容納被測取樣樣品的解吸罐和用于容納解吸罐的加熱裝置，所述電控部分包括 可編程溫控元件。
[0010] 進一步改進，所述加熱裝置包括加熱槽體和位于其內部的加熱元件，所述解吸罐 包括腔體和與其密封連接的頂蓋，所述解吸罐腔體的外壁與所述加熱槽體的內壁緊密接 觸，所述解吸罐頂蓋上開設有出氣孔，該出氣孔與集氣裝置連接。
[0011] 進一步改進，所述加熱槽體中的介質為水、油或空氣中的一種，所述加熱槽體上部 開設有壓力平衡孔和與其配合的壓力平衡孔蓋。
[0012] 進一步改進，所述集氣裝置包括集氣杯、用于調節集氣杯中氣液壓力平衡的壓力 平衡調節器和用于采集解吸氣量數據的計量元件，所述壓力平衡調節器通過多功能連接閥 與所述解吸罐出氣孔連接。
[0013] 進一步改進，所述加熱解吸裝置包括多個相互分隔的加熱解吸部分和與其相對應 的電控部分。
[0014] 采用上述的技術方案，本實用新型至少具有以下優點：
[0015] 1.本實用新型損失氣量測定系統采用快速穩定的夾持器和具有多個加熱解吸部 分的加熱解吸裝置，對同一巖芯樣品在相同條件下進行等時間間隔重復取樣及測試，再利 用數據處理裝置自動計算該巖芯樣品的損失氣量，保證損失氣量獲取的可靠性和精確性， 適用于不同巖性、不同鉆井型號、不同巖芯直徑的損失氣量直接測量，可滿足7000米鉆井 深度要求。
[0016] 2.本實用新型損失氣量測定系統具有攜帶方便、操作簡單、測定快速、準確、且體 積小、功能多等適合室內外作業的優點。
【附圖說明】
[0017] 上述僅是本實用新型技術方案的概述，為了能夠更清楚了解本實用新型的技術手 段，以下結合附圖與【具體實施方式】對本實用新型作進一步的詳細說明。
[0018] 圖1是本實用新型中樣品夾持器夾持樣品的俯視示意圖；
[0019] 圖2是本實用新型中樣品夾持器夾持樣品的主視示意圖；
[0020] 圖3是本實用新型中含氣量測定的原理示意圖；
[0021] 圖4是本實用新型中加熱解吸裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0022] 本申請基于目前的技術現狀和實際需求，提出了損失氣量獲取的直接測量思路， 建立了損失氣量直接測定的方法，實用新型了損失氣量直接測量儀器，保證了損失氣量獲 取的可靠性和精確性，可用于煤巖、頁巖、致密砂巖等地層損失氣量的高精度準確獲取，為 天然氣勘探和開發提供了重要的評價參數。
[0023] 本申請利用氣體逸散總量與溫度、壓力和時間的關系，在理論上提出并建立了基 于參數遞變條件下損失氣量與時間的"t"函數關系，假設巖芯解吸氣量q是溫度T、壓力P、 時間t及其他因素x的函數，即q = f (T，P，t，x)(式1)，同等時間間隔條件下解吸氣量的 差值△ q按一定規律變化，且與時間有關，SI
式2)，則損失氣量Q可由"t"函 數，Sf(式3)獲得，所以本申請可通過直接測量和計算的方式對損失氣量進 行獲取。
[0024] 本申請損失氣量測定方法的測定步驟如下：
[0025] 1、獲取參數值：在相同條件下，對同一地層深度的巖芯樣品進行等時間間隔的重 復取樣，對各次取樣樣品中含氣量q進行測定，記錄各取樣樣品的含氣量測定值；
[0026] 2、求解損失氣量：根據步驟1獲得的取樣樣品含氣量測定值和下述公式計算單位 巖芯樣品的損失氣量值，
[0027] q=f(T,P,t,x)(式 1)
[0028]
[0029]
[0030] 其中，q為各取樣樣品的含氣量，ql、q2、q3分別為第一、第二、第三取樣樣品的含 氣量，T為溫度、P為壓力、t為時間、x為其他因素，Q為損失氣量值，A q為同等時間間隔條 件下含氣量的差值，At為取樣時間間隔值，m為巖芯樣品的質量。
[0031] 上述步驟中，盡量縮短固定巖芯樣品、鉆取小巖芯及被放入含氣測定儀的時間，以 提高結果的精確性。且采用自動記錄含氣量值和程序算法，直接獲得損失氣量結果。
[0032] 為了實現上述測定方法，本實用新型提供一種損失氣量測定系統，主要包括復式 取芯裝置和損失氣量測定裝置。
[0033] 復式取芯裝置包括樣品夾持器和與其配合使用的取芯鉆機。
[0034] 參照附圖1和2可見，樣品夾持器包括支撐平臺1、固定垛2、咬合虎口 3、調節螺 桿4、旋轉手柄5,其中固定垛2、咬合虎口 3、調節螺桿4和旋轉手柄5均有兩個，且均設置 在支撐平臺1上。支撐平臺1優選鐵架臺。
[0035] 兩個固定垛2相對設置，其相對立面均設置為凹面，即兩個固定垛2在夾持住樣品 6時，與夾持樣品6的外表面為多點式接觸，優選為半圓形設置。該固定垛2采用上述包裹 式設計，可有效防止在夾持過程中對夾持樣品6造成的"傷害"，特別是對于易碎或脆性較 強的煤和頁巖樣品的破壞，起到了防滑和防破碎的作用，更好地保護了樣品的完整性和保 證實驗的精度。
[0036] 固定垛2的外側固定連接調節螺桿4的一端，調節螺桿4的另一端與旋轉手柄5 連接，且調節螺桿4的中部穿過咬合虎口 3的咬合孔。咬合虎口 3的咬合孔為可開合式，其 咬合孔內壁上設有與螺桿配合的螺紋。兩個固定垛2相對設置，兩個咬合虎口 3分別設置 在支撐平臺1上的兩端。即咬合虎口 3、調節螺桿4和旋轉手柄5組合成固定垛調節機構對 固定垛2進行宏微觀位置雙側調節。
[0037] 當然，上述兩個固定垛中一個固定垛可為固定狀態，即與支撐平臺1為固定連接， 只有一個固定垛為可活動式，該可活動固定垛與一個固定垛調節機構連接，進行可活動固 定垛的單側調節。
[0038]本實用新型樣品夾持器在夾持樣品6時，將樣品6放于支撐平臺1上的兩個固定 垛2之間，先打開咬合虎口 3的卡扣，根據夾持樣品6的需要直接通過推進調節螺桿4對固 定垛的位置進行宏觀調節，使兩個固定垛2夾住樣品6,然后關閉咬合虎口 3的卡扣，通過 旋轉手柄5的旋轉，調節螺桿4與咬合孔內壁的螺紋配合，實現固定垛2與夾持樣品6的微 調，使該夾持器穩固的夾住樣品6。
[0039]取芯鉆機的支撐桿可固定在樣品夾持器的支撐平臺1上，其鉆頭設置在夾持器兩 個固定垛之間區域的上方，形成復式取芯裝置。本實用新型樣品夾持器與取芯鉆機配合使 用，可快速夾持固定各種直徑的巖芯，方便