(19)国家知识产权局 (12)实用新型专利 (10)授权公告 号 (45)授权公告日 (21)申请 号 202122893138.7 (22)申请日 2021.11.22 (73)专利权人 中国地质大 学 （武汉） 地址 430000 湖北省武汉市洪山区鲁磨路 388号 (72)发明人 王任　彭宇　张晓明　 (74)专利代理 机构 武汉知产时代知识产权代理 有限公司 42 238 专利代理师 吴晓茜 (51)Int.Cl. G01N 21/84(2006.01) G01N 21/01(2006.01) (54)实用新型名称 一种页岩气储层碳同位素测量装置 (57)摘要 本实用新型提供一种页岩气储层碳同位素 测量装置， 反应管的进气 端用于通入 氧气或通入 惰性气体； 石英舟放置于反应管内； 加热设备位 于第一加热状态时， 加热设备与石英舟相对， 且 以第一分解温度对石英舟进行加热； 加热设备位 于第二加热状态时， 加热设备与石英舟相对， 且 以第二分解温度对石英舟进行加热； 同位素光谱 仪一端与反应管的出气端通过连接管连通， 另一 端连接尾气管。 本实用新型采用多级热解， 减少 了繁琐复杂的干酪根和碳酸盐矿物的分离， 也避 免了干酪根和碳酸盐的磷酸法二氧化碳制备产 生的废酸液， 实现了环保的要 求； 结构较为简单， 设备搭建成本相对较小， 并适合现场快速搭建使 用。 权利要求书1页 说明书7页 附图1页 CN 216594800 U 2022.05.24 CN 216594800 U 1.一种页岩气储层碳同位素测量装置， 其特 征在于， 包括： 反应管， 所述反应管的进气端用于通入氧气或通入惰性气体； 石英舟， 用于承载待测样品， 放置 于所述反应管内； 加热设备， 具有第一加热状态和第 二加热状态； 所述加热设备位于第 一加热状态时， 所 述加热设备与所述石英舟相对， 且以第一分解温度对石英舟进行加热； 所述加热设备位于 第二加热状态时， 所述加热设备与所述石英舟相对， 且以第二分解温度对石英舟进 行加热； 以及， 同位素光谱仪， 一端与所述反应管的出气端通过 连接管连通， 另一端连接尾气管。 2.如权利要求1所述的页岩气储层碳同位素测量装置， 其特征在于， 所述加热设备包 括： 第一加热设备， 具有对所述反应管内石英舟加热的加热位置和远离石英舟的远离位 置， 所述第一加热设备用于以第一分解温度对石英舟加热； 以及， 第二加热设备， 具有对所述反应管内石英舟加热的加热位置和远离石英舟的远离位 置， 所述第二加热设备用于以第二分解温度对石英舟加热。 3.如权利要求2所述的页岩气储层碳同位素测量装置， 其特征在于， 所述第 一加热设备 和所述第二加热设备为管式炉， 所述管式炉可沿所述反应管延伸方向移动。 4.如权利要求3所述的页岩气储层碳同位素测量装置， 其特征在于， 所述石英舟位于所 述反应管左端， 所述第一加热设备和所述第二加热设备位于所述远离位置时， 所述第一加 热设备和所述第二加热设备位于所述反应管右端。 5.如权利要求1所述的页岩气储层碳同位素测量装置， 其特征在于， 还包括预热设备， 所述预热设备具有对所述反应管内石英舟加热的加热位置和远离石英舟的远离位置， 所述 预热设备用于以预 热温度对石英舟加热。 6.如权利要求5所述的页岩气储层碳同位素测量装置， 其特征在于， 所述预热设备为管 式炉， 所述管式炉可沿所述反应管延伸方向移动。 7.如权利要求1所述的页岩气储层碳同位素测量装置， 其特征在于， 还包括氧气瓶和惰 性气瓶， 所述氧气瓶和所述惰性气瓶分别连接有出气管， 两个所述出气管通过换向装置与 所述反应管的进气端连接， 所述换向装置用于控制所述反应管与所述氧气瓶连通或与所述 惰性气瓶连通。 8.如权利要求7所述的页岩气储层碳同位素测量装置， 其特征在于， 两个所述出气管上 分别设有气体质量 流量控制器。 9.如权利要求1所述的页岩气储层碳同位素测量装置， 其特征在于， 所述连接管上设有 气体脱水装置； 和/或， 所述尾气管 上设有尾气脱硫 装置。 10.如权利要求1所述的页岩气储层碳同位素测量装置， 其特征在于， 还包括温度控制 器， 所述加热设备与所述温度控制 器连接， 所述温度控制器用于控制所述加热设备 的加热 温度； 和/或， 还包括数据读取及处理设备， 所述数据读取及处理设备与所述同位素光谱仪连接， 用 于读取所述同位素光谱仪中的光谱数据并对其进行处 理。权　利　要　求　书 1/1 页 2 CN 216594800 U 2一种页岩气储层碳同位素测量装 置 技术领域 [0001]本实用新型涉及石油地质测试技术领域， 尤其涉及一种页岩气储层碳同位素测量 装置。 背景技术 [0002]页岩气是一种赋存在页岩层系内纳 米孔隙及裂缝中非常规天然气资源， 已经成为 世界油气勘探领域的热点， 我国页岩气勘探主要集中在四川盆地， 页岩气主要存在于古生 届的海相页岩中， 陆相及 海陆过渡相的页岩虽也有产出， 但资源规模较小。 四川盆地页岩气 主要集中在志留系龙马溪组和下寒武统的牛蹄塘组， 页岩气为干气， 甲烷含量95%以上， 干 酪根演化程度高。 碳同位素测试技术作为石油地质测试的重要技术， 根据待测物的不同， 又 可以细分为有机的天然气碳同位素测试， 原油碳同位素测试， 干酪根碳同位素测试， 无机的 碳酸盐碳同位素测试， 其中原油碳同位素又可以分为饱和烃碳同位素， 芳烃碳同位素， 单体 烃碳同位素。 目前针对页岩气的碳同位素测试主要是天然气碳同位素和干酪根碳同位素以 及无机碳同位素三种， 天然气的碳同位素可以判断成因来源， 干酪根碳同位素可以判别生 油母质类型， 并且可以联合区域性的碳同位素数值的分布还可以解释区域内的油气资源保 存情况， 无机的碳酸盐碳同位素可以作为有机质脱羧和岩石反应的程度的判断依据， 可以 间接反映母质的排烃情况， 对页岩气的勘探和开发有重要的指示 意义。 [0003]目前页岩气储层的碳同位素测试方法主要采用的是抽提分离再测试的方法， 干酪 根样品的制备相对繁琐耗时较长主要是将样品进行粉碎后按照 《GB/T  19144‑2010 沉积岩 中干酪根分离方法》 中阐述的用盐酸和氢氟酸对其中的无机碳酸盐进行去除， 如方解石和 白云石类矿物。 分离出来的干酪根和碳酸盐主要通过 《SY∕ T  5238‑2019 有机物和碳酸盐岩 碳氧同位素分析方法》 进 行操作， 离线法采用管式炉通氧气进 行燃烧， 收集的二氧化碳纯化 后手动进入质谱中测试， 在线法将样品装入锡舟放入元素分析仪中氧化炉氧化生成二氧化 碳后测试； 碳酸盐矿物如方解石等需要用磷酸去反应和收集二氧化碳， 反应可以通过离线 或带磷酸注入泵的在线设备进 行， 离线制备的二氧化碳通过手动进样方式到质谱中进 行测 试， 在线法可以与自动进样装置连接进入质谱测试， 离线法对 人员要求较高， 容易产生人为 导致的分馏， 在线法设备较为昂贵。 激光烧蚀法亦可以用来测试碳酸盐的碳同位素， 由于设 备价格昂贵和激光升温过程中同位素分馏模型还未完全建立， 所以目前仅仅用在微区和包 裹体的研究上， 并未替代行业标准中的方法和操作。 由于干酪根和碳酸盐矿物在处理上 的 方法， 和测试所需要的质量不一样， 故现在基本是将其作为两项独立的测试。 综上所述， 碳 同位素测试过程相对繁琐且耗时较长， 主要表现为有机的干酪根的分离制备， 碳酸盐矿物 的分离和磷酸法制备和纯化收集 二氧化碳， 以及不同的进样方式。 实用新型内容 [0004]有鉴于此， 为解决上述问题， 本实用新型的实施例提供了一种页岩气储层碳 同位 素测量装置 。说　明　书 1/7 页 3 CN 216594800 U 3