【技術(shù)實(shí)現(xiàn)步驟摘要】
本專利技術(shù)涉及二氧化碳封存與利用，更具體地說，涉及一種基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置及方法。
技術(shù)介紹
1、二氧化碳地質(zhì)封存（carbon?geological?storage，簡稱?cgs）是一種將超臨界狀態(tài)的二氧化碳（co2）以高壓形式注入并永久地封存在深層地質(zhì)儲(chǔ)層中，防止其進(jìn)入大氣層，從而有效地減少co2向大氣中的排放量，進(jìn)而降低溫室效應(yīng)的技術(shù)。
2、然而，注入到地層的高壓co2可能改變儲(chǔ)層的巖石力學(xué)特性和滲透性，影響巖石的強(qiáng)度、孔隙結(jié)構(gòu)以及巖石內(nèi)部流體的流動(dòng)特性，導(dǎo)致儲(chǔ)層的穩(wěn)定性下降，甚至引發(fā)微震動(dòng)或泄漏風(fēng)險(xiǎn)。
3、公開號(hào)為cn114088684a的專利技術(shù)專利公開了一種二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置及方法，能夠模擬以不同方式封存在海底的二氧化碳的擴(kuò)散以及水合物形成等動(dòng)力學(xué)過程，還可以通過對溫度控制實(shí)現(xiàn)對已封存的二氧化碳的泄露研究。然而上述技術(shù)方案只能針對某一類儲(chǔ)層來模擬二氧化碳地質(zhì)封存的工藝流程；僅考慮不同溫壓條件下巖石與地層流體（主要是地層水）之間的滲流作用（物理、化學(xué)作用），并沒有考慮兩相（水+氣）或三相（油+水+氣）與巖石之間的物理和化學(xué)相互作用，也不能評估co2封存中對巖石的穩(wěn)定性。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、有鑒于此，本專利技術(shù)的目的是提供一種基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置及方法，以解決現(xiàn)有二氧化碳封存模擬裝置無法考慮兩相（水+氣）或者三相（油+水+氣）與巖石之間的物理和化學(xué)相互作用，同時(shí)也無法從巖石力學(xué)特性來探討二氧化碳地質(zhì)封存中蓋層
2、為實(shí)現(xiàn)上述目的，本專利技術(shù)的第一目的在于提供一種基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，所述模擬裝置包括：
3、壓力容器，包括豎直設(shè)置的壓力筒、可拆卸安裝在所述壓力筒內(nèi)的x方向移動(dòng)塊、y方向移動(dòng)塊和z方向移動(dòng)塊以及位于所述壓力筒內(nèi)的巖心樣品中的位移傳感器，所述x方向移動(dòng)塊、所述y方向移動(dòng)塊和所述z方向移動(dòng)塊分別用于限制巖心樣品在對應(yīng)方向的位置；
4、三相供應(yīng)系統(tǒng)，包括分別與所述壓力容器相連接的供水管路、供油管路和供氣管路；
5、載荷系統(tǒng)，用于施加載荷壓力作用于位于所述壓力筒內(nèi)的x方向移動(dòng)塊、y方向移動(dòng)塊和z方向移動(dòng)塊上，進(jìn)而給所述巖心樣品提供xyz方向上的應(yīng)力和形變量，所述形變量通過所述位移傳感器測量得到；
6、采集系統(tǒng)，包括核磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)和溫壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，所述核磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于測量觀察所述巖心樣品的孔隙結(jié)構(gòu)及流體變化特征，所述溫壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)用于記錄co2注入所述巖心樣品的壓力和溫度；
7、控溫系統(tǒng)，用于控制co2注入所述巖心樣品時(shí)的溫度。
8、優(yōu)選的，所述z方向移動(dòng)塊包括位于所述巖心樣品頂端面的第一z方向移動(dòng)塊、位于所述巖心樣品底端面的第二z方向移動(dòng)塊以及分別位于所述巖心樣品相鄰側(cè)面的第三z方向移動(dòng)塊與第四z方向移動(dòng)塊，所述第三z方向移動(dòng)塊與所述第四z方向移動(dòng)塊分別固定設(shè)置在所述壓力筒與所述巖心樣品之間，所述第一z方向移動(dòng)塊與所述第二z方向移動(dòng)塊分別嵌設(shè)在所述壓力筒的頂端蓋與底端蓋當(dāng)中，并適于被外力載荷作用沿z軸方向移動(dòng)，進(jìn)而傳遞載荷作用于所述巖心樣品的頂端與底端；
9、所述x方向移動(dòng)塊與所述y方向移動(dòng)塊分別位于所述巖心樣品的另外相鄰側(cè)面，所述x方向移動(dòng)塊緊貼在所述巖心樣品與所述壓力筒的側(cè)面之間，并適于在水平面內(nèi)沿x方向作微幅滑移，所述y方向移動(dòng)塊緊貼在所述巖心樣品與所述壓力筒的側(cè)面之間，并適于在水平面內(nèi)沿y方向作微幅滑移。
10、優(yōu)選的，所述供水管路包括通過第一水管順次連通的第一氣泵、第一儲(chǔ)水罐和調(diào)溫閥，所述調(diào)溫閥遠(yuǎn)離所述第一儲(chǔ)水罐的一端通過所述第一水管連通至所述巖心樣品的內(nèi)部。
11、優(yōu)選的，所述供油管路包括通過第一油管順次連通的第二氣泵和第一儲(chǔ)油罐，所述第一油管遠(yuǎn)離所述第一儲(chǔ)油罐的一端連通至所述巖心樣品的內(nèi)部。
12、優(yōu)選的，所述供氣管路包括通過氣管順次連通的第一儲(chǔ)氣罐、第一調(diào)壓閥、第一開關(guān)閥、co2液體儲(chǔ)罐、第一調(diào)速閥和co2氣體儲(chǔ)罐，所述氣管遠(yuǎn)離所述co2氣體儲(chǔ)罐連通至所述巖心樣品的內(nèi)部。
13、優(yōu)選的，還包括與所述壓力容器內(nèi)部連通的氣液收集系統(tǒng)，所述氣液收集系統(tǒng)包括液體收集管路和氣體收集管路，所述液體收集管路包括液體收集管和液體收集罐，所述液體收集管的一端與所述液體收集罐連通，另一端插設(shè)在所述壓力容器內(nèi)的巖心樣品當(dāng)中；所述氣體收集管路包括氣體收集管和氣體收集罐，所述氣體收集管的一端與所述氣體收集罐連通，另一端插設(shè)在所述壓力容器內(nèi)的巖心樣品當(dāng)中。
14、優(yōu)選的，所述載荷系統(tǒng)包括x軸液壓泵、y軸液壓泵和z軸液壓泵，所述x軸液壓泵通過第一壓力傳感器施加x方向載荷于所述x方向移動(dòng)塊上，所述、y軸液壓泵通過第二壓力傳感器施加y方向載荷于所述y方向移動(dòng)塊上，所述z軸液壓泵通過第三壓力傳感器施加z方向載荷于所述z方向移動(dòng)塊上。
15、優(yōu)選的，所述控溫系統(tǒng)包括安裝于所述壓力筒外圓周上的加熱帶和溫度傳感器，所述加熱帶適于加熱控制所述巖心樣品的溫度，所述溫度傳感器適于實(shí)時(shí)監(jiān)測所述巖心樣品的溫度。
16、優(yōu)選的，所述核磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括安裝于所述壓力筒外周的核磁共振儀和與所述核磁共振儀電性連接的核磁圖像數(shù)據(jù)采集端，所述核磁圖像數(shù)據(jù)采集端適于采集所述巖心樣品的孔隙結(jié)構(gòu)及流體變化特征數(shù)據(jù)。
17、優(yōu)選的，所述溫壓數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括溫壓數(shù)據(jù)采集端，所述溫壓數(shù)據(jù)采集端分別與所述第一壓力傳感器、所述第二壓力傳感器、所述第三壓力傳感器和所述溫度傳感器電性連接。
18、本專利技術(shù)的第二目的在于提供一種基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法，采用上述所述的基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，所述方法包括步驟：
19、步驟s1：制備來源于目標(biāo)儲(chǔ)層的長方體結(jié)構(gòu)的巖心樣品，并測量記錄所述巖心樣品的初始孔隙分布情況、滲透率以及孔隙結(jié)構(gòu)特征；
20、步驟s2：將巖心樣品和方向移動(dòng)塊設(shè)置放入壓力筒中，在超過20mpa的壓力下，進(jìn)行時(shí)間t的地層流體飽和；
21、步驟s3：通過載荷系統(tǒng)對壓力容器內(nèi)的巖心樣品施加目標(biāo)儲(chǔ)層的壓力，并通過控溫系統(tǒng)對壓力筒進(jìn)行加熱至所述目標(biāo)儲(chǔ)層的溫度，放置一段時(shí)間至所述壓力容器內(nèi)實(shí)現(xiàn)壓力平衡，并處于恒溫恒壓狀態(tài)；
22、步驟s4：控制三相供應(yīng)系統(tǒng)的供水管路、供油管路和供氣管路，使所述供水管路、所述供油管路和所述供氣管路中的水、油和氣體流經(jīng)所述巖心樣品，并以每分鐘0.01-2mm的形變率提高所述載荷系統(tǒng)的載荷壓力，通過采集系統(tǒng)觀察記錄所述巖心樣品的形變與載荷壓力之間的關(guān)系；
23、步驟s5：在進(jìn)行二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)時(shí)，當(dāng)氣體或液體注入所述巖心樣品后，通過核磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)觀察巖心樣品中的流體變化特征以及孔隙特征；
24、步驟s6：通過氣液收集系統(tǒng)中的液體收集管路和氣體收集管路，對整個(gè)實(shí)驗(yàn)流程的產(chǎn)物進(jìn)行測試分析。
25、本專利技術(shù)相對于現(xiàn)有技術(shù)，具有如下的優(yōu)本文檔來自技高網(wǎng)...
【技術(shù)保護(hù)點(diǎn)】
1.一種基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，用于模擬二氧化碳封存于巖心樣品的內(nèi)部過程，所述巖心樣品設(shè)置為方形柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述Z方向移動(dòng)塊包括位于所述巖心樣品頂端面的第一Z方向移動(dòng)塊、位于所述巖心樣品底端面的第二Z方向移動(dòng)塊以及分別位于所述巖心樣品相鄰側(cè)面的第三Z方向移動(dòng)塊與第四Z方向移動(dòng)塊，所述第三Z方向移動(dòng)塊與所述第四Z方向移動(dòng)塊分別固定設(shè)置在所述壓力筒與所述巖心樣品之間，所述第一Z方向移動(dòng)塊與所述第二Z方向移動(dòng)塊分別嵌設(shè)在所述壓力筒的頂端蓋與底端蓋當(dāng)中，并適于被外力載荷作用沿Z軸方向移動(dòng)，進(jìn)而傳遞載荷作用于所述巖心樣品的頂端與底端；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述供水管路包括通過第一水管順次連通的第一氣泵、第一儲(chǔ)水罐和調(diào)溫閥，所述調(diào)溫閥遠(yuǎn)離所述第一儲(chǔ)水罐的一端通過所述第一水管連通至所述巖心樣品的內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述供油管路包括通過
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述供氣管路包括通過氣管順次連通的第一儲(chǔ)氣罐、第一調(diào)壓閥、第一開關(guān)閥、CO2液體儲(chǔ)罐、第一調(diào)速閥和CO2氣體儲(chǔ)罐，所述氣管遠(yuǎn)離所述CO2氣體儲(chǔ)罐連通至所述巖心樣品的內(nèi)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，還包括與所述壓力容器內(nèi)部連通的氣液收集系統(tǒng)，所述氣液收集系統(tǒng)包括液體收集管路和氣體收集管路，所述液體收集管路包括液體收集管和液體收集罐，所述液體收集管的一端與所述液體收集罐連通，另一端插設(shè)在所述壓力容器內(nèi)的巖心樣品當(dāng)中；所述氣體收集管路包括氣體收集管和氣體收集罐，所述氣體收集管的一端與所述氣體收集罐連通，另一端插設(shè)在所述壓力容器內(nèi)的巖心樣品當(dāng)中。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述載荷系統(tǒng)包括X軸液壓泵、Y軸液壓泵和Z軸液壓泵，所述X軸液壓泵通過第一壓力傳感器施加X方向載荷于所述X方向移動(dòng)塊上，所述Y軸液壓泵通過第二壓力傳感器施加Y方向載荷于所述Y方向移動(dòng)塊上，所述Z軸液壓泵通過第三壓力傳感器施加Z方向載荷于所述Z方向移動(dòng)塊上。
8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述控溫系統(tǒng)包括安裝于所述壓力筒外圓周上的加熱帶和溫度傳感器，所述加熱帶適于加熱控制所述巖心樣品的溫度，所述溫度傳感器適于實(shí)時(shí)監(jiān)測所述巖心樣品的溫度。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述核磁數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括安裝于所述壓力筒外周的核磁共振儀和與所述核磁共振儀電性連接的核磁圖像數(shù)據(jù)采集端，所述核磁圖像數(shù)據(jù)采集端適于采集所述巖心樣品的孔隙結(jié)構(gòu)及流體變化特征數(shù)據(jù)；
10.一種基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M方法，采用權(quán)利要求1-9中任一所述的基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述方法包括步驟：
...【技術(shù)特征摘要】
1.一種基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，用于模擬二氧化碳封存于巖心樣品的內(nèi)部過程，所述巖心樣品設(shè)置為方形柱結(jié)構(gòu)，其特征在于，包括：
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述z方向移動(dòng)塊包括位于所述巖心樣品頂端面的第一z方向移動(dòng)塊、位于所述巖心樣品底端面的第二z方向移動(dòng)塊以及分別位于所述巖心樣品相鄰側(cè)面的第三z方向移動(dòng)塊與第四z方向移動(dòng)塊，所述第三z方向移動(dòng)塊與所述第四z方向移動(dòng)塊分別固定設(shè)置在所述壓力筒與所述巖心樣品之間，所述第一z方向移動(dòng)塊與所述第二z方向移動(dòng)塊分別嵌設(shè)在所述壓力筒的頂端蓋與底端蓋當(dāng)中，并適于被外力載荷作用沿z軸方向移動(dòng)，進(jìn)而傳遞載荷作用于所述巖心樣品的頂端與底端；
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述供水管路包括通過第一水管順次連通的第一氣泵、第一儲(chǔ)水罐和調(diào)溫閥，所述調(diào)溫閥遠(yuǎn)離所述第一儲(chǔ)水罐的一端通過所述第一水管連通至所述巖心樣品的內(nèi)部。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述供油管路包括通過第一油管順次連通的第二氣泵和第一儲(chǔ)油罐，所述第一油管遠(yuǎn)離所述第一儲(chǔ)油罐的一端連通至所述巖心樣品的內(nèi)部。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的基于原位條件的二氧化碳封存實(shí)驗(yàn)?zāi)M裝置，其特征在于，所述供氣管路包括通過氣管順次連通的第一儲(chǔ)氣罐、第一調(diào)壓閥、第一開關(guān)閥、co2液體儲(chǔ)罐、第一調(diào)速閥和co2氣體儲(chǔ)罐，所述氣管遠(yuǎn)離所述co2氣體儲(chǔ)罐連通至所述巖心樣品的內(nèi)部。
6.根據(jù)權(quán)利要求1-5任意一項(xiàng)所述的基于原...
【專利技術(shù)屬性】
技術(shù)研發(fā)人員：魏豪，鐘志，李成龍，孫璐，趙銳銳，成建梅，李騫一，曾先景，鄧文，
申請(專利權(quán))人：中國地質(zhì)大學(xué)武漢，
類型：發(fā)明
國別省市：
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