一种自动式页岩吸附解吸试验中的视电阻率测量装置的制作方法

1.本发明属于页岩分析技术领域，具体是一种自动式页岩吸附解吸试验中的视电阻率测量装置。


背景技术：

2.我国页岩气具有巨大的资源潜力，尤其是四川盆地及其周缘、鄂尔多斯盆地、西北地区主要盆地等，但是勘探还处于探索阶段。页岩气主要吸附在富有机质泥页岩及其夹层的孔隙和裂隙中，以吸附或游离状态存在的非常规天然气，成分以甲烷为主，页岩-围岩体系在页岩气压力和页岩共同应力下处于相对平衡状态。页岩是一种非均匀多相介质，其视电阻率值会随着页岩吸附和解吸过程而改变。所有页岩的吸附、解吸都是在一定应力条件下发生，页岩储层所处深度越深，所受压力(地应力)一般越大，页岩气的吸附和解吸过程也越复杂。很多学者做了大量关于泥页岩电性参数的研究工作，准确测定并分析不同加载条件下页岩吸附解吸含量和页岩视电阻率的关系，对于评价页岩储层开采工作面页岩气涌出量预测以及降低开采风险等均是重要的依据。
3.目前，测量受载页岩吸附解吸含量和页岩电阻率的仪器研究在我国基本处于空白领域，该装置的缺乏严重阻碍页岩气含量对页岩地层视电阻率变化影响机理研究。限于研究手段，一些学者单独通过页岩视电阻率测量装置和页岩气解吸附试验装置进行试验，这些装置中的页岩试件很难做到持续加载，导致实验载荷不稳定，此外该方法很难得到页岩吸附、解吸随页岩电阻率变化的实时数据，所取得数据往往误差较大，因此急需一种自动式页岩吸附解吸试验中的视电阻率测量装置，为页岩气灾害的发生机理研究以及指导页岩气安全开采提供技术支持。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于克服现有技术的缺陷，提供一种自动式页岩吸附解吸试验中的视电阻率测量装置。
5.为实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
6.一种自动式页岩吸附解吸试验中的视电阻率测量装置，包括压力室，所述压力室底部设置有下压板，所述压力室顶部设置有上压板，所述压力室内设置有页岩试件，所述页岩试件上下两端均通过限位卡环分别与上压板和下压板固定，页岩试件两侧对称设置有铜片电极，所述铜片电极通过信号传输线与电阻率仪连接，压力室一侧设置有压力指示灯，所述压力室侧壁设置有热阻丝，热阻丝与温控系统电连接；所述压力室一侧通过进气管连接有页岩气储存罐，所述压力室另一侧通过出气管连接有页岩废气回收罐；
7.所述压力室外侧设置有框架，所述框架底部设置有底座，所述框架顶部设置有顶板，顶板中心处穿插设置有固定台，所述固定台底部设置有液压千斤顶，液压千斤顶通过导液管连接有电液伺服压力试验机，电液伺服压力试验机通过控制导线电连接有试验机控制终端。
8.优选的，所述进气管上设置有第一气体质量流量计和第一真空泵，所述出气管上设置有第二气体质量流量计和第二真空泵。
9.优选的，所述进气管上还设置有第一控制阀门，所述出气管上还设置有第二控制阀门。
10.优选的，所述第一气体质量流量计、第二气体质量流量计、电阻率仪和试验机控制终端分别通过信号传输线与计算机终端28电连接。
11.优选的，所述铜片电极外侧套设有弹性橡胶圈。
12.优选的，所述压力室密闭设置，其顶端设置有固定螺钉和密封环。
13.优选的，所述上压板和下压板相对的侧面上均铺设有绝缘垫。
14.综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：
15.本发明中，通过设置液压千斤顶、伺服压力试验机和试验机控制终端对页岩试件自动施加可连续变化的载荷，实现对页岩试件在连续变化的加载下，不同荷载下的模拟。
16.本发明中，通过设置铜片电极，能够页岩试件视电阻率值的变化过程进行实时监测；通过设置限位卡环，能够有效固定页岩试件；通过设置绝缘垫，能够提高页岩试件的视电阻率测量精度。
附图说明
17.图1是本发明一种自动式页岩吸附解吸试验中的视电阻率测量装置的整体结构示意图；
18.图2是本发明一种自动式页岩吸附解吸试验中的视电阻率测量装置中压力室结构示意图。
19.附图标记：1、页岩气储存罐；201、第一气体质量流量计；202、第二气体质量流量计；3、压力室；4、页岩试件；5、压力指示灯；601、第一控制阀门；602、第二控制阀门；701、第一真空泵；702、第二真空泵；8、铜片电极；9、电阻率仪；10、下压板；11、上压板；12、限位卡环；13、温控系统；14、热阻丝；15、框架；16、底座；17、顶板；18、固定台；19、液压千斤顶；20、电液伺服压力试验机；21、导液管；22、信号传输线；23、页岩废气回收罐；24、进气管；25、试验机控制终端；26、控制导线；27、出气管；28、计算机终端。
具体实施方式
20.以下结合附图1-2，进一步说明本发明一种自动式页岩吸附解吸试验中的视电阻率测量装置的具体实施方式。本发明一种自动式页岩吸附解吸试验中的视电阻率测量装置不限于以下实施例的描述。
21.实施例1：
22.本实施例给出一种自动式页岩吸附解吸试验中的视电阻率测量装置的具体实施方式，如图1-2所示，包括压力室3，压力室3底部设置有下压板10，压力室3顶部设置有上压板11，压力室3内设置有页岩试件4，页岩试件4上下两端均通过限位卡环12分别与上压板11和下压板10固定，页岩试件4两侧对称设置有铜片电极8，铜片电极8通过信号传输线22与电阻率仪9连接，压力室3一侧设置有压力指示灯5，压力室3侧壁设置有热阻丝14，热阻丝14与温控系统13电连接；压力室3一侧通过进气管24连接有页岩气储存罐1，压力室3另一侧通过
出气管27连接有页岩废气回收罐23；
23.压力室3外侧设置有框架15，框架15底部设置有底座16，框架15顶部设置有顶板17，顶板17中心处穿插设置有固定台18，固定台18底部设置有液压千斤顶19，液压千斤顶19通过导液管21连接有电液伺服压力试验机20，电液伺服压力试验机20通过控制导线26电连接有试验机控制终端25。
24.进一步的，进气管24上设置有第一气体质量流量计201和第一真空泵701，出气管27上设置有第二气体质量流量计202和第二真空泵702。
25.进一步的，进气管24上还设置有第一控制阀门601，出气管27上还设置有第二控制阀门602。
26.进一步的，第一气体质量流量计201、第二气体质量流量计202、电阻率仪9和试验机控制终端25分别通过信号传输线22与计算机终端28电连接。
27.进一步的，铜片电极8外侧套设有弹性橡胶圈。
28.进一步的，上压板11和下压板10相对的侧面上均铺设有绝缘垫。
29.进一步的，第一真空泵701和第二真空泵702均为直流dc12v微型真空泵，第一真空泵701和第二真空泵702底部的正负极通过导线与电机以及相配套的控制开关、电源电连接，第一气体质量流量计201和第二气体质量流量计202为lzb-3wb玻璃转子流量计，第一气体质量流量计201实时测量页岩气储存罐1中流出的页岩气并通过信号传输线22将数据传递给计算机终端28，第二气体质量流量计202实时测量页岩试件4解吸的页岩气体并通过信号传输线22将数据传递给计算机终端28。
30.进一步的，压力室3密闭设置，其顶端设置有固定螺钉和密封环；通过压力室3顶端的螺纹以及相对应的固定螺钉固定压力室3；在压力室3顶端设置密封环，保证压力室3处于封闭环境中。
31.进一步的，热阻丝14设置在压力室3侧壁并通过导线与温控系统13连接，热阻丝14的外部还设置有包裹在压力室3的侧壁面上的保温层，温控系统13通过热阻丝14和保温层调节并控制压力室3内部的温度。
32.进一步的，上压板11和下压板10相对的侧面上铺设有绝缘垫。由于铜片电极8会向页岩试件4通电，通过设置绝缘垫，能够避免上压板11和下压板10影响电阻率仪9的测量，从而能够提高页岩试件4的视电阻率测量精度。
33.进一步的，上压板11和下压板10相对的侧面上对称设置有限位卡环12以及配套使用的限位卡环螺钉，不仅可以有效固定页岩试件4，保证测量的准确性，而且通过移动限位卡环12和限位卡环螺钉可以固定不同规格和不同形状的页岩试件4。
34.进一步的，电阻率仪9的型号为yd-2型电阻率测定仪，电阻率仪9通过铜片电极8和信号传输线22将测得页岩试件4的视电阻率值实时传递给计算机终端28。
35.进一步的，铜片电极8外侧套设有弹性橡胶圈，防止测量页岩试件4电阻率时出现接触不稳引起误差。
36.其中，铜片电极、压力指示灯等均为本领域现有的常规技术，其具体结构不再详述。
37.工作原理：如图1-2所示，自动式受载页岩的吸附解吸试验和视电阻率测量的具体操作步骤为：
38.(1)在实际使用中，首先预制符合试验要求的页岩试件3，其尺寸可控制在φ100mm
×
150mm左右，然后检查液压千斤顶19的加载和卸荷是否正常。
39.(2)将页岩试件4两端挖孔放入铜片电极8并引出信号传输线22，用煤粉铺平压实，再用密封试剂固定好页岩试件4，防止测量页岩试件4电阻率时出现接触不稳引起误差，再将页岩试件4放到下压板10上并通过限位卡环12固定；再将上压板11放到页岩试件4顶端并通过限位卡环12固定，通过压力室3顶端的螺纹以及相对应的固定螺钉固定压力室3并在其顶端设置密封环，把上垫块14设置在压力室3上部。
40.(3)启动计算机终端28，打开第一控制阀门601，第一真空泵701将页岩气储存罐1中的页岩气体抽入到压力室3中，第一气体质量流量计201实时测量流入的页岩气体并通过信号传输线22将数据传递给计算机终端28，电阻率仪9通过铜片电极8实时测量页岩试件4的视电阻率值并将其传递给计算机终端28；当压力室5内的页岩浓度超过一定范围时，压力指示灯10开始闪烁，当其持续闪烁超过3s时，说明页岩试件4已经吸附饱和，关闭第一控制阀门601。
41.(4)打开第二控制阀门602，第二真空泵702启动后将页岩试件4解吸的页岩气体抽到页岩废气回收罐23中，第二气体质量流量计202实时测量流入的页岩气体并通过信号传输线22将数据传递给计算机终端28，电阻率仪9通过铜片电极8实时测量页岩试件4的视电阻率值并将其传递给计算机终端28。
42.(5)温控系统13和热阻丝14可以调节压力室3的温度以模拟不同的温度，电液伺服压力试验机20以及相配套的试验机控制终端25通过控制液压千斤顶19对页岩试件4施加荷载以模拟不同的应力条件，重复上述操作，直至页岩试件4无解吸气体产生，或人工中止。
43.(6)最后从计算机终端28中提取相关试验数据，并对试验数据进行分析。
44.以上内容是结合具体的优选实施方式对本发明所作的进一步详细说明，不能认定本发明的具体实施只局限于这些说明。对于本发明所属技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干简单推演或替换，都应当视为属于本发明的保护范围。