[发明专利]一种页岩气逸散速率测量装置与方法

权利要求书

1.页岩气逸散速率测量方法，利用页岩气逸散速率测量装置实现，测量装置包括气瓶(1)，气瓶(1)通过导管一(2)与质量流量计(3)一端接口相接，质量流量计(3)的另一端接口通过导管二(4)、阀门一(5)和导管三(6)连接到集气瓶一(7)的一个接口，集气瓶一(7)的另一个接口依次通过导管四(8)、阀门二(10)和导管五(11)与斜向设置的测速玻璃管(12)的底端接口相接，导管四(8)上外接压力计(9)，测速玻璃管(12)的顶端接口依次通过导管六(13)、阀门三(14)和导管七(15)与集气瓶二(16)的一个接口相接，集气瓶二(16)的另一接口通过导管八(17)与大气相通，测速玻璃管(12)的底部悬挂重锤(18)和量角仪(19)，测量装置正面平行放置摄录仪(20)；其特征在于，步骤为：

步骤1，检测各部件外观是否完好无损，组装实验仪器；

步骤2，检测测试装置气密性；

步骤3，测量测速玻璃管(12)总长度及倾角

测量测速玻璃管(12)边缘与重锤(18)间的夹角，进而推算测速玻璃管(12)的倾角θ；同时，测量测速玻璃管(12)可灌液体部分的总长度L，并记录；

步骤4，在测试装置正面放置摄录装置(20)

在与测速玻璃管(12)平行的位置摆放摄录装置(20)，摄录装置(20)距测量装置的距离以刚好可以录下整个测速玻璃管(12)为准；

步骤5，打开阀门一(5)、阀门二(10)和阀门三(14)，利用气瓶(1)和质量流量计(3)向集气瓶一(7)中预先注入甲烷气体；

步骤6，逐渐降低注入气体速率，启动摄录装置(20)，开始测量页岩气逸散速率；

步骤7，从摄录装置中读取测速玻璃管(12)中甲烷气泡的出现与消失时间，计算该倾角θ下的页岩气逸散速率；

从摄录装置中读取测速玻璃管(12)中甲烷气泡的出现时刻T₁和消失时刻T₂，利用公式

可计算出该倾角θ下的页岩气逸散速率；

步骤8，改变实验条件，重复以上步骤，得到不同条件下页岩气的逸散速率；通过测试液体介质中的气体逸散速率，模拟实际地质条件下页岩气逸散速率的相对大小关系和变化规律；

步骤9，实验后处理，排除残液，清洗管路和设备。

2.根据权利要求1所述测量方法，其特征在于：

所述步骤1中，实验仪器组装方式如下：

气瓶(1)内为甲烷气体，集气瓶一(7)下部为液体介质，集气瓶一(7)液面以上为甲烷气体，测速玻璃管(12)内充满液体介质，且已排尽管内所有残余气体，集气瓶二(16)内最初为空气；

所述步骤6中，当测速玻璃管(12)内出现的气泡不超过3个、气泡不存在明显的初速度并且质量流量计(3)上示数基本稳定、压力计(9)上示数不高于0.5kPa时，认为甲烷气体在测速玻璃管(12)内为自由逸散，此时可启动摄录装置(20)，开始测量气体逸散速率；

所述步骤8中，改变实验设定的测试玻璃管倾角θ，重复以上步骤，获得不同倾角条件下的页岩气逸散速率；通过对比分析，即可得知地层倾角θ和页岩气逸散速率v之间的对应关系；通过更换液体介质，模拟不同介质粘度对气体逸散速率的影响规律。

3.根据权利要求1所述测量方法，其特征在于：

所述的气瓶(1)总容量为250ml，所述的质量流量计(3)的流量测试范围为0-10cm³/min，耐压1MPa，出口压力0.1MPa，所述的压力计(9)最大量程为0.5MPa，测量精度为0.01MPa。

4.根据权利要求1所述测量方法，其特征在于：

所述的集气瓶一(7)直立放置，瓶内的气体压力不超过0.1MPa，导管三(6)伸入集气瓶一(7)底部，导管四(8)伸入靠近瓶口位置。

5.根据权利要求1所述测量方法，其特征在于：

所述的测速玻璃管(12)倾斜放置，总长度不短于0.5m，放置倾角介于0-90°之间，可承重质量在5kg以上。