采出水逸散温室气体的原位测定装置及其测定方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种采出水逸散温室气体的原位测定装置及其测定方法，其涉及石油开采行业温室气体控制领域，采出水逸散温室气体的原位测定装置包括：具有开孔的漂浮件；设置在漂浮件上的气体收集件，收集件内具有与开孔连通的空腔，收集件上开设有第一开口和第二开口；温室气体检测器，温室气体检测器具有与第一开口连接的进气口和与第二开口连接的出气口；温度传感器，温度传感器用于对气体收集件内的温度进行测量；信号处理单元，信号处理单元用于记录和存储温度传感器测量的时间和温度数据。本发明专利技术中的采出水逸散温室气体的原位测定装置及其测定方法能够对采出水温室气体的逸散过程进行准确检测，且能实时原位监控逸散温室气体的浓度。

In situ produced water emissions of greenhouse gas measuring device and its measuring method

The present invention discloses a kind of greenhouse gas emission in situ produced water measuring device and measuring method thereof, which relates to greenhouse gas oil exploitation industry control field, greenhouse gas emissions in situ produced water measuring device includes a floating member with open hole; set in the floating on gas collecting device, and the hole communicated with the cavity the collection part, collecting device is arranged on the first and second openings; greenhouse gas detector, greenhouse gas detector has a connection with the first opening and the second opening of the air inlet and outlet connection; the temperature sensor, the temperature sensor for measuring the temperature in the gas collecting device; the signal processing unit, signal processing unit for recording and storage temperature sensor for measuring the temperature and time of the data. Measuring device in the invention produced water emissions of greenhouse gases in situ and its determination method can accurately detect the recovery process of water chamber gas emission, concentration and in situ monitoring of greenhouse gas emissions.

【技术实现步骤摘要】
采出水逸散温室气体的原位测定装置及其测定方法
本专利技术涉及石油开采行业温室气体控制领域，特别涉及一种采出水逸散温室气体的原位测定装置及其测定方法。
技术介绍
在页岩气开发过程中会进行压裂返排作业，在此过程中会使用地表淡水或地下水加入至压裂液中进行压裂操作，在返排过程中会带出页岩缝隙中的部分孔隙水，这部分孔隙水具有高氯根、高碳酸盐等特点。同时，页岩层中的甲烷气体也会部分溶解于返排液中，甲烷气体随着返排液回到地表，由于地下/地表较大的温度、压力差异等因素，返排液中所含的二氧化碳与甲烷会从返排液中溢出。在美国国家环保署2011年公布的估测中，其每年国内压裂返排过程中产生的甲烷气体逸散量已经达到65.4万吨。在我国国内页岩气/煤层气开采区，对于采出水大多采取露天敞口的方式存放，因此，对于采出水产生的温室气体的准确测定将能够准确的评估页岩气开采生命周期的温室气体逸散量，以明确非常规能源开发的清洁能源属性。对于采出水逸散温室气体的检测在国内尚未见相关研究报道，而在美国页岩气生产过程中，部分研究人员在露天返排液池通过加塑料布覆盖，然后在出口处加管路以测定气体逸出速度与气体浓度。上述方法中存在的问题主要在于：由于返排液池面积在4至6m2左右，加布覆盖的方式较为费时费力，且需开展气密性检测，否则无法实现采出水逸散温室气体的快速、准确测定。因此，亟需一种装置以满足现有检测过程中的迫切需求。
技术实现思路
为了克服现有技术的上述缺陷，本专利技术实施例所要解决的技术问题是提供了一种采出水逸散温室气体的原位测定装置及其测定方法，其能够对采出水温室气体的逸散过程进行准确检测，且能实时原位监控逸散温室气体的浓度。本专利技术实施例的具体技术方案是：一种采出水逸散温室气体的原位测定装置，所述采出水逸散温室气体的原位测定装置包括：漂浮件，所述漂浮件具有开孔，所述漂浮件能够漂浮在水面上；设置在所述漂浮件上的气体收集件，所述收集件内具有与所述开孔连通的空腔，所述收集件上开设有第一开口和第二开口；温室气体检测器，所述温室气体检测器具有与所述第一开口连接的进气口和与所述第二开口连接的出气口；温度传感器，所述温度传感器用于对所述气体收集件内的温度进行测量；信号处理单元，所述信号处理单元用于记录和存储所述温度传感器测量的时间和温度数据。在一种优选的实施方式中，所述信号处理单元包括用于计算时间的计时器、用于存储数据的存储器、用于提供电源的电池、用于处理数据的运算器。在一种优选的实施方式中，所述气体收集件的内壁具有聚四氟乙烯涂层或有机玻璃层或不锈钢层。在一种优选的实施方式中，所述温室气体检测器为温室气体激光检测器。在一种优选的实施方式中，所述温室气体检测器的所述进气口通过管路与所述气体收集件的所述第一开口相连接，所述温室气体检测器的所述出气口通过管路与所述气体收集件的所述第二开口相连接，所述管路能对所述气体收集件进行牵引。在一种优选的实施方式中，所述气体收集件上连接有绳体。在一种优选的实施方式中，所述温度传感器设置在所述气体收集件上，所述信号处理单元设置在所述气体收集件上。在一种优选的实施方式中，所述气体收集件由具有密封性的材料制成，所述气体收集件与所述漂浮件相密封连接。一种如上述的采出水逸散温室气体的原位测定装置的测定方法，其包括如下步骤：对所述温度传感器进行校准，并修正所述信号处理单元中的时间；将所述采出水逸散温室气体的原位测定装置放置在采出水储集池的水面上；启动所述采出水逸散温室气体的原位测定装置，采集和记录温度数据和相应温度数据下的时间；通过温室气体检测器对所述气体收集件空腔中的气体进行测量以获取对应时间下的气体浓度数据；基于所述温度数据、所述温度数据下的时间和对应时间下的气体浓度数据获取采出水中逸散温室气体的释放通量。在一种优选的实施方式中，在所述基于所述温度数据、所述温度数据下的时间和对应时间下的气体浓度数据获取采出水中逸散温室气体的释放通量的步骤中，其包括：根据所述温度数据、所述温度数据下的时间和对应时间下的气体浓度数据得到相应时间下标准状态下的气体浓度数据；基于相应时间下标准状态下的气体浓度数据通过一元线性回归模拟得到采出水中逸散温室气体的释放速率；基于所述采出水中逸散温室气体的释放速率计算得到所述采出水中逸散温室气体的释放通量。在一种优选的实施方式中，在所述基于所述采出水中逸散温室气体的释放速率计算得到所述采出水中逸散温室气体的释放通量的步骤中，其具体计算公式为：Gflux＝v*h*24其中，v表示采出水中逸散温室气体的释放速率，单位为mg/(m3·h)，h表示采出水储集池的深度，单位为m，Gflux表示采出水中逸散温室气体的释放通量。在一种优选的实施方式中，在所述基于相应时间下标准状态下的气体浓度数据通过一元线性回归模拟得到采出水中逸散温室气体的释放速率的步骤中，具体为基于相应时间下标准状态下的气体浓度数据通过一元线性回归模拟得到一元线性方程，该一元线性方程如下：an＝v·tn+b其中，an表示相应时间下标准状态下的气体浓度，tn表示相应时间，b表示常数，v表示采出水中逸散温室气体的释放速率。本专利技术的技术方案具有以下显著有益效果：1、在整个检测过程中，通过温室气体检测器测定气体收集件中收集的温室气体的浓度，由于整个检测过程气体收集件能够不断累积的收集采出水储集池中溢出的温室气体，因此，通过温室气体检测器测定后能实时原位监控逸散温室气体的浓度。2、在温室气体检测器测定气体收集件中收集的温室气体的浓度时，其会将测定后的气体收集件中收集的温室气体返排至气体收集件中，不损耗收集件中收集的温室气体，因此该装置可以实现在水面上持续收集固定的水面面积中溢出的温室气体，且能够持续的在测定时间范围内不断的进行测定固定的水面面积中溢出的温室气体的浓度，进而可以准确计算得到采出水中逸散温室气体的释放通量，所以通过本申请中的采出水逸散温室气体的原位测定装置能够对采出水温室气体的逸散过程进行准确检测。参照后文的说明和附图，详细公开了本专利技术的特定实施方式，指明了本专利技术的原理可以被采用的方式。应该理解，本专利技术的实施方式在范围上并不因而受到限制。在所附权利要求的精神和条款的范围内，本专利技术的实施方式包括许多改变、修改和等同。针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。附图说明在此描述的附图仅用于解释目的，而不意图以任何方式来限制本专利技术公开的范围。另外，图中的各部件的形状和比例尺寸等仅为示意性的，用于帮助对本专利技术的理解，并不是具体限定本专利技术各部件的形状和比例尺寸。本领域的技术人员在本专利技术的教导下，可以根据具体情况选择各种可能的形状和比例尺寸来实施本专利技术。图1为本专利技术实施例中采出水逸散温室气体的原位测定装置的结构示意图。图2为本专利技术实施例中采出水逸散温室气体的原位测定装置的剖面示意图。以上附图的附图标记：1、漂浮件；11、开孔；2、气体收集件；21、空腔；3、信号处理单元；4、温度传感器；5、管路；6、温室气体检测器。具体实施方式结合附图和本专利技术具体实施方式的描述，能够更加清楚地了解本专利技术的细节。但是，在此描述的本专利技术的具体实施方式，仅用于解释本专利技术的目的，而不能以本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种采出水逸散温室气体的原位测定装置，其特征在于，所述采出水逸散温室气体的原位测定装置包括：漂浮件，所述漂浮件具有开孔，所述漂浮件能够漂浮在水面上；设置在所述漂浮件上的气体收集件，所述收集件内具有与所述开孔连通的空腔，所述收集件上开设有第一开口和第二开口；温室气体检测器，所述温室气体检测器具有与所述第一开口连接的进气口和与所述第二开口连接的出气口；温度传感器，所述温度传感器用于对所述气体收集件内的温度进行测量；信号处理单元，所述信号处理单元用于记录和存储所述温度传感器测量的时间和温度数据。

【技术特征摘要】
1.一种采出水逸散温室气体的原位测定装置，其特征在于，所述采出水逸散温室气体的原位测定装置包括：漂浮件，所述漂浮件具有开孔，所述漂浮件能够漂浮在水面上；设置在所述漂浮件上的气体收集件，所述收集件内具有与所述开孔连通的空腔，所述收集件上开设有第一开口和第二开口；温室气体检测器，所述温室气体检测器具有与所述第一开口连接的进气口和与所述第二开口连接的出气口；温度传感器，所述温度传感器用于对所述气体收集件内的温度进行测量；信号处理单元，所述信号处理单元用于记录和存储所述温度传感器测量的时间和温度数据。2.根据权利要求1所述的采出水逸散温室气体的原位测定装置，其特征在于，所述信号处理单元包括用于计算时间的计时器、用于存储数据的存储器、用于提供电源的电池、用于处理数据的运算器。3.根据权利要求1所述的采出水逸散温室气体的原位测定装置，其特征在于，所述气体收集件的内壁具有聚四氟乙烯涂层或有机玻璃层或不锈钢层。4.根据权利要求1所述的采出水逸散温室气体的原位测定装置，其特征在于，所述温室气体检测器为温室气体激光检测器。5.根据权利要求1所述的采出水逸散温室气体的原位测定装置，其特征在于，所述温室气体检测器的所述进气口通过管路与所述气体收集件的所述第一开口相连接，所述温室气体检测器的所述出气口通过管路与所述气体收集件的所述第二开口相连接，所述管路能对所述气体收集件进行牵引。6.根据权利要求1所述的采出水逸散温室气体的原位测定装置，其特征在于，所述气体收集件上连接有绳体。7.根据权利要求1所述的采出水逸散温室气体的原位测定装置，其特征在于，所述温度传感器设置在所述气体收集件上，所述信号处理单元设置在所述气体收集件上。8.根据权利要求1所述的采出水逸散温室气体的原位测定装置，其特征在于，所述气体收集件由具有密封性的材料制成，所述气体收集件与所述漂浮件相密封连接。9.一种如权利要求1所述的采出水逸散温室气体的原位测定装置的测定方法，其特征在于，其包括如下步骤：对所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：薛明，宋磊，翁艺斌，李兴春，崔翔宇，范俊欣，徐文佳，
申请(专利权)人：中国石油天然气集团公司，中国石油集团安全环保技术研究院，
类型：发明
国别省市：北京,11