[实用新型]纳米尺度气体流动规律实验系统

说明书

技术领域

本实用新型涉及页岩气开发技术领域，尤其涉及纳米尺度气体流动规律实验系统，主要用于研究不同压差条件下纳米尺度气体流动规律和纳米尺度不同稀薄程度的气体流动规律。

背景技术

页岩气藏是一种具有丰富纳米尺度孔隙的特低渗储层，内部纳米尺度孔隙极度发育。气体分子平均自由程（一个气体分子在连续两次碰撞之间可能通过的各段自由程的平均值，微粒的平均自由程是指微粒与其他微粒碰撞所通过的平均距离。用符号λ表示，单位为米）与孔隙尺寸相当，在此条件下有着较大的Knudsen数，气体流动存在渗流、滑流、扩散等多种流动机制，所以具有低渗特征的页岩气藏产气机制十分复杂，研究纳米尺度气体流动特征对页岩气的开发具有重要的意义。

阳极氧化铝薄膜具有孔隙分布均匀且孔径可控，每张氧化铝薄膜上孔径统一特征，为简化研究本实用新型提出以具有统一孔径的纳米孔隙的阳极氧化铝薄膜为试样进行纳米尺度气体流动规律研究。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种纳米尺度气体流动规律实验系统，该实验系统能够稳定可靠地夹持试样，既能够进行常压实验，又便于进行负压实验，可以测试不同压差条件下纳米尺度气体流动特征，也能够实现纳米尺度不同稀薄程度的气体流动规律的实验。

为实现上述目的，本实用新型的纳米尺度气体流动规律实验系统，其特征在于：包括置于恒温箱内的夹持器、压力控制系统、抽真空系统、压力压差测量系统、稳压系统、流量测量系统和数据采集控制系统；

所述夹持器包括左罐体和右罐体，左罐体的右端沿径向凸起设有左连接盘，右罐体的右端沿径向凸起设有右连接盘，左连接盘和右连接盘通过螺栓可拆卸压接在一起；左连接盘的右端面上开设有左卡槽，右连接盘的左端面上开设有右卡槽，左卡槽和右卡槽相对应并组成孔板卡槽；孔板卡槽内卡接有孔板结构；

孔板结构包括卡接配合的左孔板和右孔板，左孔板和右孔板的径向外端部卡接在孔板卡槽内，左孔板和右孔板的中部对应开设有气孔，左孔板上的气孔和右孔板上的气孔对应连通并左右贯通左孔板和右孔板；左孔板和右孔板之间压接有由阳极氧化铝薄膜制成的圆形试样；孔板结构将夹持器的内腔分为左腔体和右腔体；

所述压力控制系统包括入口压力控制单元和出口压力控制单元；入口压力控制单元包括用于储存天然气的高压气瓶、减压阀、入口压力表和入口调速阀；以气流方向为前向，高压气瓶的出口通过管路由后向前依次连接所述减压阀、入口压力表和入口调速阀；

出口压力控制单元包括由后向前依次通过管路相连接的压力真空表、出口调速阀和第一手动阀；

抽真空系统包括真空泵，真空泵的吸入口连接有抽真空管路，抽真空管路上设有第二手动阀；

压力压差测量系统包括精密压力传感器和压差传感器，压差传感器的一端通过测量管与所述左腔体相连通，压差传感器的另一端通过测量管与所述右腔体相连通；

流量测量系统包括并联连接的第一支路、第二支路和第三支路；第一支路上串联连接有第一电磁阀和量程为0~100SCCM的第一质量流量计，第二支路上串联连接有第二电磁阀和量程为0~500SCCM的第二质量流量计，第三支路上串联连接有第三电磁阀和量程为0~5000SCCM的第三质量流量计；

稳压系统包括压力缓冲罐和稳压容器，压力缓冲罐通过连通管连接稳压容器，稳压容器连接有用于排空负压的第四电磁阀，压力缓冲罐上设有第一压力传感器和温度传感器；

数据采集控制系统包括计算机和与计算机相连接的信号线路；

所述夹持器的左腔体连通有进气管，进气管连接所述入口调速阀，进气管上串联连接有第一三通阀，第一三通阀的第三个接口连接所述精密压力传感器，所述精密压力传感器、压差传感器、第一至第四电磁阀、第一至第三质量流量计、第一压力传感器和温度传感器分别通过所述信号线路连接所述计算机；

所述夹持器的右腔体连通有出气管，出气管连接所述出口压力控制单元的压力真空表；所述出气管上设有第二三通阀，第二三通阀的第三个接口连接所述抽真空管路；

所述流量测量系统与出口压力控制单元之间设有第一四通阀，所述流量测量系统的气体流出端设有第二四通阀；

以气流方向为前向，所述第一支路、第二支路和第三支路的后端分别连接所述第一四通阀的一个接口，第一四通阀的第四个接口连接所述出口压力控制单元的管路的前端；