本發(fā)明涉及水巖反應(yīng)過程，具體涉及一種水巖反應(yīng)模擬裝置及其使用方法。

背景技術(shù)：

1、隨經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源的消耗不斷增加，與此同時(shí)二氧化碳的排放量亦在逐步提升，現(xiàn)在處理二氧化碳的優(yōu)選方法為二氧化碳封存技術(shù)，這不僅僅可以將二氧化碳進(jìn)行妥善的處理，同時(shí)可以與提高石油采收率相結(jié)合，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益。二氧化碳注入地下之后，會(huì)與巖石和地層水發(fā)生反應(yīng)，同時(shí)地層的高溫高壓環(huán)境使得二氧化碳的狀態(tài)發(fā)生變化，針對(duì)二氧化碳封存技術(shù)進(jìn)行超臨界二氧化碳與水巖反應(yīng)及作用機(jī)理研究，分析二氧化碳和地層水、地層巖石間的相互作用，引起的地層水和地層巖石性質(zhì)變化，礦物的溶解與生成以及對(duì)儲(chǔ)層巖石孔滲特征的影響，對(duì)評(píng)價(jià)儲(chǔ)層巖石的二氧化碳的封存效果具有積極的意義。

2、目前大部分水巖反應(yīng)的實(shí)驗(yàn)研究都是在常溫下進(jìn)行的，同時(shí)存在水巖反應(yīng)不充分的問題，這與實(shí)際的地層環(huán)境存在巨大的差異，相應(yīng)的結(jié)論并不能很好的應(yīng)用在實(shí)際生產(chǎn)過程中。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明所要解決的技術(shù)問題是提供一種能夠水壓反應(yīng)更充分，更能準(zhǔn)確模擬地下水巖反應(yīng)的水巖反應(yīng)模擬裝置及其使用方法。

2、本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：水巖反應(yīng)模擬裝置，包括反應(yīng)釜、恒溫箱、二氧化碳?xì)馄?、氮?dú)馄?、加液槽、活塞中間容器、恒速恒壓泵和真空泵；所述反應(yīng)釜上設(shè)有排氣管、取液管、進(jìn)氣管以及抽氣管，所述排氣管、取液管、進(jìn)氣管以及抽氣管上均設(shè)有第一通斷閥；

3、所述恒溫箱內(nèi)設(shè)有反應(yīng)釜固定機(jī)構(gòu)，所述反應(yīng)釜固定機(jī)構(gòu)通過水平軸與恒溫箱轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述恒溫箱內(nèi)還設(shè)有與反應(yīng)釜固定機(jī)構(gòu)連接以控制反應(yīng)釜固定機(jī)構(gòu)繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的翻轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)；

4、所述反應(yīng)釜通過反應(yīng)釜固定機(jī)構(gòu)安裝在恒溫箱內(nèi)，所述二氧化碳?xì)馄?、氮?dú)馄恳约盎钊虚g容器的一端分別經(jīng)第二通斷閥、第三通斷閥、第四通斷閥并聯(lián)在進(jìn)氣管上，所述恒速恒壓泵與所述活塞中間容器的另一端連接，所述真空泵與抽氣管連接，所述取液管與加液槽連通。

5、進(jìn)一步地，還包括尾氣吸收系統(tǒng)。

6、進(jìn)一步地，所述尾氣吸收系統(tǒng)包括冷凝器和酸性氣體吸附裝置，所述酸性氣體吸附裝置的進(jìn)氣口經(jīng)冷凝器與排氣管相連接。

7、進(jìn)一步地，所述翻轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)和蝸輪蝸桿減速器，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)通過所述蝸輪蝸桿減速器與水平軸傳動(dòng)連接。

8、進(jìn)一步地，所述反應(yīng)釜上設(shè)有用于測(cè)量反應(yīng)釜內(nèi)氣壓的壓力傳感器。

9、進(jìn)一步地，所述反應(yīng)釜上還設(shè)有用于測(cè)量反應(yīng)釜內(nèi)溫度的溫度傳感器。

10、進(jìn)一步地，所述反應(yīng)釜上還設(shè)有用于測(cè)量反應(yīng)釜內(nèi)陰離子濃度或陽離子濃度的離子濃度傳感器。

11、進(jìn)一步地，所述反應(yīng)釜固定機(jī)構(gòu)為抱箍鎖緊機(jī)構(gòu)。

12、進(jìn)一步地，所述排氣管、取液管、進(jìn)氣管以及抽氣管上均設(shè)有管道連接用快拆連接頭。

13、本發(fā)明還提高一種上述的水巖反應(yīng)模擬裝置的使用方法，包括以下步驟：

14、將巖心放入反應(yīng)釜內(nèi)，打開抽氣管上的第一通斷閥，利用真空泵對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行抽真空處理；

15、待抽真空處理完成后，先關(guān)閉抽氣管上的第一通斷閥再打開取液管上的第一通斷閥，通過加液槽向反應(yīng)釜加入一定量的地層水，最后關(guān)閉取液管上的第一通斷閥；

16、啟動(dòng)恒溫箱，將恒溫箱設(shè)定至實(shí)驗(yàn)溫度，利用恒溫箱對(duì)反應(yīng)釜進(jìn)行加熱；

17、待反應(yīng)釜溫度至實(shí)驗(yàn)溫度后，先打開第二通斷閥以及第四通斷閥，使二氧化碳?xì)馄績?nèi)的二氧化碳進(jìn)入到活塞中間容器的一端內(nèi)，直至充入活塞中間容器的二氧化碳的量達(dá)到要求值后再關(guān)閉第二通斷閥，打開進(jìn)氣管上的第一通斷閥，然后再啟動(dòng)恒速恒壓泵，將活塞中間容器的一端內(nèi)的二氧化碳全部注入到反應(yīng)釜內(nèi)；

18、待二氧化碳注入完成后，先關(guān)閉進(jìn)氣管上的第一通斷閥，再打開第三通斷閥，使氮?dú)馄績?nèi)的氮?dú)膺M(jìn)入到活塞中間容器的一端內(nèi)，直至充入活塞中間容器的氮?dú)獾牧窟_(dá)到要求值后再關(guān)閉第三通斷閥，打開進(jìn)氣管上的第一通斷閥，然后再啟動(dòng)恒速恒壓泵，將活塞中間容器的一端內(nèi)的氮?dú)馊孔⑷氲椒磻?yīng)釜內(nèi)，使反應(yīng)釜內(nèi)的壓力達(dá)到要求壓力；

19、關(guān)閉進(jìn)氣管上的第一通斷閥，啟動(dòng)翻轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)，利用翻轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)控制反應(yīng)釜固定機(jī)構(gòu)繞水平軸來回轉(zhuǎn)動(dòng)，使反應(yīng)釜內(nèi)的二氧化碳、地層水巖心充分反應(yīng)；

20、停止轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)，打開排氣管上的第一通斷閥，將反應(yīng)釜內(nèi)的殘余氣體排出，再打開反應(yīng)釜取出實(shí)驗(yàn)巖心和實(shí)驗(yàn)地層水。

21、本發(fā)明的有益效果是：本發(fā)明的水巖反應(yīng)模擬裝置及其使用方法，反應(yīng)釜設(shè)有抽氣管，抽氣管上設(shè)有真空泵，反應(yīng)釜固定在可繞水平軸轉(zhuǎn)動(dòng)的反應(yīng)釜固定機(jī)構(gòu)上，可以利用真空泵對(duì)反應(yīng)釜內(nèi)部的巖樣進(jìn)行抽真空處理，在反應(yīng)過程中可以利用翻轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)擺動(dòng)反應(yīng)釜固定機(jī)，從而晃動(dòng)反應(yīng)釜，使得反應(yīng)釜內(nèi)的水-氣-巖石充分反應(yīng)；

22、本發(fā)明將反應(yīng)釜設(shè)置在恒溫箱內(nèi)，可以通過恒溫箱控制反應(yīng)溫度，使得裝置的反應(yīng)溫度與真實(shí)地下環(huán)境溫度相等，從而可以準(zhǔn)確的測(cè)試真實(shí)條件下水巖反應(yīng)前后巖石的物性變化，為實(shí)際生產(chǎn)提供更多的數(shù)據(jù)進(jìn)行參考。

技術(shù)特征：

1.水巖反應(yīng)模擬裝置，其特征在于，包括反應(yīng)釜(1)、恒溫箱(2)、二氧化碳?xì)馄?3)、氮?dú)馄?4)、加液槽(5)、活塞中間容器(7)、恒速恒壓泵(6)和真空泵(8)；所述反應(yīng)釜(1)上設(shè)有排氣管(13)、取液管(11)、進(jìn)氣管(12)以及抽氣管(14)，所述排氣管(13)、取液管(11)、進(jìn)氣管(12)以及抽氣管(14)上均設(shè)有第一通斷閥(15)；

2.如權(quán)利要求1所述的水巖反應(yīng)模擬裝置，其特征在于，還包括尾氣吸收系統(tǒng)。

3.如權(quán)利要求2所述的水巖反應(yīng)模擬裝置，其特征在于，所述尾氣吸收系統(tǒng)包括冷凝器(9)和酸性氣體吸附裝置(10)，所述酸性氣體吸附裝置(10)的進(jìn)氣口經(jīng)冷凝器(9)與排氣管(13)相連接。

4.如權(quán)利要求1所述的水巖反應(yīng)模擬裝置，其特征在于，所述翻轉(zhuǎn)控制機(jī)構(gòu)(23)包括驅(qū)動(dòng)電機(jī)(232)和蝸輪蝸桿減速器(231)，所述驅(qū)動(dòng)電機(jī)(232)通過所述蝸輪蝸桿減速器(231)與水平軸(22)傳動(dòng)連接。

5.如權(quán)利要求1所述的水巖反應(yīng)模擬裝置，其特征在于，所述反應(yīng)釜(1)上設(shè)有用于測(cè)量反應(yīng)釜(1)內(nèi)氣壓的壓力傳感器(16)。

6.如權(quán)利要求1或5所述的水巖反應(yīng)模擬裝置，其特征在于，所述反應(yīng)釜(1)上還設(shè)有用于測(cè)量反應(yīng)釜(1)內(nèi)溫度的溫度傳感器(17)。

7.如權(quán)利要求6所述的水巖反應(yīng)模擬裝置，其特征在于，所述反應(yīng)釜(1)上還設(shè)有用于測(cè)量反應(yīng)釜(1)內(nèi)陰離子濃度或陽離子濃度的離子濃度傳感器。

8.如權(quán)利要求1所述的水巖反應(yīng)模擬裝置，其特征在于，所述反應(yīng)釜固定機(jī)構(gòu)(21)為抱箍鎖緊機(jī)構(gòu)。

9.如權(quán)利要求1所述的水巖反應(yīng)模擬裝置，其特征在于，所述排氣管(13)、取液管(11)、進(jìn)氣管(12)以及抽氣管(14)上均設(shè)有管道連接用快拆連接頭(18)。

10.如權(quán)利要求1至9中任一權(quán)利要求所述的水巖反應(yīng)模擬裝置的使用方法，其特征在于，包括以下步驟：

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明是提供一種能夠水壓反應(yīng)更充分，更能準(zhǔn)確模擬地下水巖反應(yīng)的水巖反應(yīng)模擬裝置及其使用方法，涉及水巖反應(yīng)過程技術(shù)領(lǐng)域。水巖反應(yīng)模擬裝置，包括反應(yīng)釜、恒溫箱、二氧化碳?xì)馄俊⒌獨(dú)馄?、加液槽、活塞中間容器、恒速恒壓泵和真空泵；所述反應(yīng)釜上設(shè)有排氣管、取液管、進(jìn)氣管以及抽氣管；所述恒溫箱內(nèi)設(shè)有反應(yīng)釜固定機(jī)構(gòu)，所述反應(yīng)釜固定機(jī)構(gòu)通過水平軸與恒溫箱轉(zhuǎn)動(dòng)連接，所述恒溫箱內(nèi)還設(shè)有與反應(yīng)釜固定機(jī)構(gòu)連接；所述反應(yīng)釜通過反應(yīng)釜固定機(jī)構(gòu)安裝在恒溫箱內(nèi)，所述二氧化碳?xì)馄?、氮?dú)馄恳约盎钊虚g容器的一端分別經(jīng)第二通斷閥、第三通斷閥、第四通斷閥并聯(lián)在進(jìn)氣管上。本發(fā)明能為實(shí)際生產(chǎn)提供更多的數(shù)據(jù)進(jìn)行參考。

技術(shù)研發(fā)人員：吳瀟,肖靜雯,胡學(xué)華,文明,向啟貴,林冬,焦艷軍,唐春凌
受保護(hù)的技術(shù)使用者：中國石油天然氣股份有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2024/12/19