一种可控温微波激励页岩解吸实验装置的制作方法

1.本发明涉及页岩试件解吸甲烷实验装置技术领域，具体为一种可控温微波激励页岩解吸实验装置。


背景技术：

2.页岩气是一种非常规清洁能源，主要以吸附状态储存在孔隙、裂缝中。页岩气表现出极高的热值，是普通页岩的1～4倍，燃烧洁净几乎不产生有毒有害废气。
3.页岩气主要是以吸附状态储存于页岩层的孔隙和裂隙中，在开采页岩气过程中，瓦斯不断从吸附状态转化为游离态。页岩体-围岩体系在瓦斯压力于岩体应力共同作用下处于相对静止的平衡状态，进行页岩气开采过程中，利用微波对页岩进行干涉，瓦斯的解吸过程会提前打乱该平衡状态。
4.对页岩试件进行微波处理，会使页岩试件的温度升高，而升高温度是一种有效可行的页岩气增产技术。由于微波场有独特的加热方式，页岩在微波场下的升温更加迅速、高效、均匀，是为一种新型的有效增产页岩气方法。
5.然而现有的设备在进行微波场下的页岩岩瓦斯解吸实验处理时，没有一个能够控制环境温度与可视化测量数据的系统，导致实验过程较为繁琐，对实验者的专业要求较高，不利于实验的简单化进行，因此十分有必要设计高效的一种可控温微波激励页岩解吸实验装置。


技术实现要素：

6.本发明的目的在于提供一种可控温微波激励页岩解吸实验装置，具有可控环境温度、一体化操作、结构简单等优点，以克服现有技术的不足。
7.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种可控温微波激励页岩解吸实验装置，包括水浴恒温箱，在水浴恒温箱顶部设置有玻璃盖用于开、闭水浴恒温箱，在水浴恒温箱内设置有微波发生系统，在玻璃盖上设置三个连通孔，其中一个连接孔通过管道与设置在水浴恒温箱外部的高压瓦斯瓶连通，另一个连接孔通过导管与设置在水浴恒温箱外部的瓦斯解吸装置连通，在水浴恒温箱和瓦斯解吸装置之间的导管上设置有截止阀，第三个连接孔通过管道与设置在水浴恒温箱外部的真空泵连通，所述真空泵通过中控系统控制，将样页岩罐内空间进行抽空8h，使样页岩罐内达到真空状态；所述水浴恒温箱中空部分形成样页岩罐24，所述样页岩罐为主要实验空间，内部能够承受较大压强，并能承受较高温，样页岩罐内与导管连接处有密封圈保证不会泄露，在实验结束后，样页岩罐底部有导管将瓦斯排出，用收集装置将甲烷收集。
8.作为本发明的进一步方案：所述水浴恒温箱外壳为隔层结构，在隔层内充满水，在隔层内外壁设置加热管，所述加热管通过管线与外部的电源连通，在水浴恒温箱上设置有温度控制仪，通过中控系统对温度控制仪的调节，可将整个实验调置于需要的温度。
9.作为本发明的进一步方案：所述微波发生系统正下方设置有升降平台，在升降平
台顶部设置有测重台，且该升降平台通过液压仪控制其升降，通过液压仪与中控系统连接，可实现液压控制平台的升降，且该升降平台位于水浴恒温箱内，在测重台和微波发生系统之间放置有页岩岩试样。
10.作为本发明的进一步方案：在水浴恒温箱上设置有冷却系统实现对在水浴恒温箱内部温度控制，所述冷却系统可设置在微波发生系统后部，用于工作时排除多余热量，在水浴恒温箱内设置有压力计一。
11.作为本发明的进一步方案：在水浴恒温箱一侧设置有收集装置，所述收集装置通过管道与水浴恒温箱内部连通，在管道上设置截止阀一。
12.作为本发明的进一步方案：在水浴恒温箱和高压瓦斯瓶之间的管道上设置有压力监测控制器，所述压力监测控制器对导管中的气体压力进行监测，通过中控系统将高压瓦斯罐稳定注入样页岩罐中。
13.作为本发明的进一步方案：所述瓦斯解吸装置包括箱体，在箱体顶部的玻璃盖一周围封满密封圈，在箱体内部设置有含有带色彩液体的玻璃瓶，在玻璃瓶出口端设置有带刻度的玻璃导管，在玻璃导管的顶部设置又内部为真空的玻璃活塞，通过测出不同时带刻度的玻璃导管中的体积差，通过计算可以得到甲烷解吸量与时间的曲线关系。
14.作为本发明的进一步方案：在瓦斯解吸装置内设置有压力计二，在瓦斯解吸装置一侧设置有收集装置一并通过管道连通，在管道上设置有截止阀二。
15.作为本发明的进一步方案：在水浴恒温箱一侧设置有中控系统，其中压力监测控制器、温度控制仪和测重台的信号输出端通过导线连接中控系统的输入端，所述中控系统的输出端通过导线分别连接真空泵、液压仪、微波发生系统、冷却系统和加热管电源。
16.与现有技术相比，本发明的有益效果是：本发明降温结构简单，与中控系统直连，操作简便；样页岩罐处于水浴恒温箱中，能够保证实验在需要温度下进行，避免造成实验误差。
附图说明
17.图1为本发明的结构示意图。
18.图中：1-高压瓦斯瓶，2-压力监测控制器，3-中控系统，4-玻璃盖，5-微波发生系统，6-冷却系统，7-真空泵，8-升降平台，9-液压仪，10-水浴恒温箱，11-页岩岩试样，12-测重台，13-温度控制仪，14-导管，15-截止阀，16-密封圈，17-玻璃盖，18-玻璃活塞，19-压力计二，20-玻璃瓶，21-玻璃导管，22-截止阀二，23-收集装置一，24-样页岩罐，25-压力计一，26-截止阀一，27-收集装置，28-导线，29-解吸装置。
具体实施方式
19.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
20.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种可控温微波激励页岩解吸实验装置，包括水浴恒温箱10，所述水浴恒温箱10外壳为隔层结构，在隔层内充满水，在隔层内外壁设
置加热管，所述加热管通过管线与外部的电源连通，在水浴恒温箱10上设置有温度控制仪13，通过中控系统对温度控制仪的调节，可将整个实验调置于需要的温度；在水浴恒温箱10顶部设置有玻璃盖4用于开、闭水浴恒温箱10；在水浴恒温箱10一侧设置有收集装置27，所述收集装置27通过管道与水浴恒温箱10内部连通，在管道上设置截止阀一26；在水浴恒温箱10内设置有微波发生系统5，所述微波发生系统5正下方设置有升降平台8，在升降平台8顶部设置有测重台12，且该升降平台8通过液压仪9控制其升降，通过液压仪与中控系统连接，可实现液压控制平台的升降，且该升降平台8位于水浴恒温箱10内，在水浴恒温箱10上设置有冷却系统6实现对在水浴恒温箱10内部温度控制，所述冷却系统可设置在微波发生系统后部，用于工作时排除多余热量，在水浴恒温箱10内设置有压力计一25，在测重台12和微波发生系统5之间放置有页岩岩试样11，在玻璃盖4上设置三个连通孔，其中一个连接孔通过管道与设置在水浴恒温箱10外部的高压瓦斯瓶1连通，在水浴恒温箱10和高压瓦斯瓶1之间的管道上设置有压力监测控制器2，所述压力监测控制器对导管中的气体压力进行监测，通过中控系统将高压瓦斯罐稳定注入样页岩罐中；另一个连接孔通过导管14与设置在水浴恒温箱10外部的瓦斯解吸装置29连通，在水浴恒温箱10和瓦斯解吸装置29之间的导管14上设置有截止阀15，第三个连接孔通过管道与设置在水浴恒温箱10外部的真空泵7连通，所述真空泵通过中控系统控制，将样页岩罐内空间进行抽空8h，使样页岩罐内达到真空状态；所述水浴恒温箱10中空部分形成样页岩罐24，所述样页岩罐为主要实验空间，内部能够承受较大压强，并能承受较高温，样页岩罐内与导管连接处有密封圈保证不会泄露，在实验结束后，样页岩罐底部有导管将瓦斯排出，用收集装置将甲烷收集。
21.所述瓦斯解吸装置29包括箱体，在箱体顶部的玻璃盖一17周围封满密封圈16，在箱体内部设置有含有带色彩液体的玻璃瓶20，在玻璃瓶20出口端设置有带刻度的玻璃导管21，在玻璃导管21的顶部设置又内部为真空的玻璃活塞18，通过测出不同时带刻度的玻璃导管21中的体积差，通过计算可以得到甲烷解吸量与时间的曲线关系；在瓦斯解吸装置29内设置有压力计二19，在瓦斯解吸装置29一侧设置有收集装置一23并通过管道连通，在管道上设置有截止阀二22。
22.在水浴恒温箱10一侧设置有中控系统3，其中压力监测控制器2、温度控制仪13和测重台12的信号输出端通过导线28连接中控系统3的输入端，所述中控系统3的输出端通过导线28分别连接真空泵7、液压仪9、微波发生系统5、冷却系统6和加热管电源
23.本实施例微波发生系统5、瓦斯解吸装置29、样页岩罐24、真空泵7、高压瓦斯瓶1、气压传感器2、温度传感器13、中控系统3、升降平台8、测重台12；所述微波发生系统5后置有冷却系统6，置于样页岩罐24中，升降平台8的正上方；所述瓦斯解吸装置，与样页岩罐通过导管相连，导管中有截止阀用于紧急情况，瓦斯解吸装置中有水准瓶、玻璃活塞、玻璃瓶；所述样页岩罐内右侧置有升降平台，升降平台上放置有测重台；所述升降平台由液压仪控制升降，通过液压仪与中控系统连接，可实现液压控制平台的升降；所述的中控系统与压力监测控制器、微波发生系统、温度控制仪、液压仪、瓦斯加压瓶、真空泵连接；所述的样页岩罐置于恒温水浴缸中，通过中控系统对温度控制仪的调节，可将整个实验调置于需要的温度；
24.具体工作过程：
25.(1)把样页岩罐24的玻璃盖4打开，并且将升降平台8调低，页岩试件11放置于测重台12上，调整升降平台，使页岩上表面与微波发生系统5接触；
26.(2)关闭玻璃盖4，关闭样页岩罐24下方的截止阀；
27.(3)通过中控系统启动真空泵7对样页岩罐24抽空8h，使样页岩罐24达到真空状态；
28.(4)通过中控系统启动高压瓦斯瓶1，控制流速将瓦斯稳定注入样页岩罐24中，当达到需要压力1～5mpa时，中控系统3控制高压瓦斯瓶1停止注入瓦斯，使页岩试件吸附甲烷24h达至吸附平衡状态；
29.(5)打开截止阀15，使样页岩罐24中气压与解吸装置29中的气压保持一致；
30.(6)打开样页岩罐24中下方的截止阀，让样页岩罐24与大气接通20s，将游离甲烷从样页岩罐中排除；
31.(7)通过中控系统3启动温度控制仪13，将恒温水浴箱10温度调节至合适温度；
32.(8)通过中控系统3启动微波发生系统2，实现微波对页岩试件11的激励作用。
33.(9)通过观察瓦斯解吸装置29中液柱的液面差，通过计算可以得到甲烷解吸量与时间关系曲线。
34.本说明书中未作详细描述的内容属于本领域专业技术人员公知的现有技术。
35.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。