【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二氧化碳封存与利用，更具体地说，涉及一种基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置及方法。
技术介绍
1、二氧化碳地质封存（carbon geological storage，简称 cgs）是一种将超临界状态的二氧化碳（co2）以高压形式注入并永久地封存在深层地质储层中，防止其进入大气层，从而有效地减少co2向大气中的排放量，进而降低温室效应的技术。
2、然而，注入到地层的高压co2可能改变储层的岩石力学特性和渗透性，影响岩石的强度、孔隙结构以及岩石内部流体的流动特性，导致储层的稳定性下降，甚至引发微震动或泄漏风险。
3、公开号为cn114088684a的专利技术专利公开了一种二氧化碳封存实验模拟装置及方法，能够模拟以不同方式封存在海底的二氧化碳的扩散以及水合物形成等动力学过程，还可以通过对温度控制实现对已封存的二氧化碳的泄露研究。然而上述技术方案只能针对某一类储层来模拟二氧化碳地质封存的工艺流程；仅考虑不同温压条件下岩石与地层流体（主要是地层水）之间的渗流作用（物理、化学作用），并没有考虑两相（水+气）或三相（油+水+气）与岩石之间的物理和化学相互作用，也不能评估co2封存中对岩石的稳定性。
技术实现思路
1、有鉴于此，本专利技术的目的是提供一种基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置及方法，以解决现有二氧化碳封存模拟装置无法考虑两相（水+气）或者三相（油+水+气）与岩石之间的物理和化学相互作用，同时也无法从岩石力学特性来探讨二氧化碳地质封存中盖层
2、为实现上述目的，本专利技术的第一目的在于提供一种基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置，所述模拟装置包括：
3、压力容器，包括竖直设置的压力筒、可拆卸安装在所述压力筒内的x方向移动块、y方向移动块和z方向移动块以及位于所述压力筒内的岩心样品中的位移传感器，所述x方向移动块、所述y方向移动块和所述z方向移动块分别用于限制岩心样品在对应方向的位置；
4、三相供应系统，包括分别与所述压力容器相连接的供水管路、供油管路和供气管路；
5、载荷系统，用于施加载荷压力作用于位于所述压力筒内的x方向移动块、y方向移动块和z方向移动块上，进而给所述岩心样品提供xyz方向上的应力和形变量，所述形变量通过所述位移传感器测量得到；
6、采集系统，包括核磁数据采集系统和温压数据采集系统，所述核磁数据采集系统用于测量观察所述岩心样品的孔隙结构及流体变化特征，所述温压数据采集系统用于记录co2注入所述岩心样品的压力和温度；
7、控温系统，用于控制co2注入所述岩心样品时的温度。
8、优选的，所述z方向移动块包括位于所述岩心样品顶端面的第一z方向移动块、位于所述岩心样品底端面的第二z方向移动块以及分别位于所述岩心样品相邻侧面的第三z方向移动块与第四z方向移动块，所述第三z方向移动块与所述第四z方向移动块分别固定设置在所述压力筒与所述岩心样品之间，所述第一z方向移动块与所述第二z方向移动块分别嵌设在所述压力筒的顶端盖与底端盖当中，并适于被外力载荷作用沿z轴方向移动，进而传递载荷作用于所述岩心样品的顶端与底端；
9、所述x方向移动块与所述y方向移动块分别位于所述岩心样品的另外相邻侧面，所述x方向移动块紧贴在所述岩心样品与所述压力筒的侧面之间，并适于在水平面内沿x方向作微幅滑移，所述y方向移动块紧贴在所述岩心样品与所述压力筒的侧面之间，并适于在水平面内沿y方向作微幅滑移。
10、优选的，所述供水管路包括通过第一水管顺次连通的第一气泵、第一储水罐和调温阀，所述调温阀远离所述第一储水罐的一端通过所述第一水管连通至所述岩心样品的内部。
11、优选的，所述供油管路包括通过第一油管顺次连通的第二气泵和第一储油罐，所述第一油管远离所述第一储油罐的一端连通至所述岩心样品的内部。
12、优选的，所述供气管路包括通过气管顺次连通的第一储气罐、第一调压阀、第一开关阀、co2液体储罐、第一调速阀和co2气体储罐，所述气管远离所述co2气体储罐连通至所述岩心样品的内部。
13、优选的，还包括与所述压力容器内部连通的气液收集系统，所述气液收集系统包括液体收集管路和气体收集管路，所述液体收集管路包括液体收集管和液体收集罐，所述液体收集管的一端与所述液体收集罐连通，另一端插设在所述压力容器内的岩心样品当中；所述气体收集管路包括气体收集管和气体收集罐，所述气体收集管的一端与所述气体收集罐连通，另一端插设在所述压力容器内的岩心样品当中。
14、优选的，所述载荷系统包括x轴液压泵、y轴液压泵和z轴液压泵，所述x轴液压泵通过第一压力传感器施加x方向载荷于所述x方向移动块上，所述、y轴液压泵通过第二压力传感器施加y方向载荷于所述y方向移动块上，所述z轴液压泵通过第三压力传感器施加z方向载荷于所述z方向移动块上。
15、优选的，所述控温系统包括安装于所述压力筒外圆周上的加热带和温度传感器，所述加热带适于加热控制所述岩心样品的温度，所述温度传感器适于实时监测所述岩心样品的温度。
16、优选的，所述核磁数据采集系统包括安装于所述压力筒外周的核磁共振仪和与所述核磁共振仪电性连接的核磁图像数据采集端，所述核磁图像数据采集端适于采集所述岩心样品的孔隙结构及流体变化特征数据。
17、优选的，所述温压数据采集系统包括温压数据采集端，所述温压数据采集端分别与所述第一压力传感器、所述第二压力传感器、所述第三压力传感器和所述温度传感器电性连接。
18、本专利技术的第二目的在于提供一种基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟方法，采用上述所述的基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置，所述方法包括步骤：
19、步骤s1：制备来源于目标储层的长方体结构的岩心样品，并测量记录所述岩心样品的初始孔隙分布情况、渗透率以及孔隙结构特征；
20、步骤s2：将岩心样品和方向移动块设置放入压力筒中，在超过20mpa的压力下，进行时间t的地层流体饱和；
21、步骤s3：通过载荷系统对压力容器内的岩心样品施加目标储层的压力，并通过控温系统对压力筒进行加热至所述目标储层的温度，放置一段时间至所述压力容器内实现压力平衡，并处于恒温恒压状态；
22、步骤s4：控制三相供应系统的供水管路、供油管路和供气管路，使所述供水管路、所述供油管路和所述供气管路中的水、油和气体流经所述岩心样品，并以每分钟0.01-2mm的形变率提高所述载荷系统的载荷压力，通过采集系统观察记录所述岩心样品的形变与载荷压力之间的关系；
23、步骤s5：在进行二氧化碳封存实验时，当气体或液体注入所述岩心样品后，通过核磁数据采集系统观察岩心样品中的流体变化特征以及孔隙特征；
24、步骤s6：通过气液收集系统中的液体收集管路和气体收集管路，对整个实验流程的产物进行测试分析。
25、本专利技术相对于现有技术，具有如下的优本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置，用于模拟二氧化碳封存于岩心样品的内部过程，所述岩心样品设置为方形柱结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置，其特征在于，所述Z方向移动块包括位于所述岩心样品顶端面的第一Z方向移动块、位于所述岩心样品底端面的第二Z方向移动块以及分别位于所述岩心样品相邻侧面的第三Z方向移动块与第四Z方向移动块，所述第三Z方向移动块与所述第四Z方向移动块分别固定设置在所述压力筒与所述岩心样品之间，所述第一Z方向移动块与所述第二Z方向移动块分别嵌设在所述压力筒的顶端盖与底端盖当中，并适于被外力载荷作用沿Z轴方向移动，进而传递载荷作用于所述岩心样品的顶端与底端；
3.根据权利要求1所述的基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置，其特征在于，所述供水管路包括通过第一水管顺次连通的第一气泵、第一储水罐和调温阀，所述调温阀远离所述第一储水罐的一端通过所述第一水管连通至所述岩心样品的内部。
4.根据权利要求1所述的基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置，其特征在于，所述供油管路包括通过
5.根据权利要求1所述的基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置，其特征在于，所述供气管路包括通过气管顺次连通的第一储气罐、第一调压阀、第一开关阀、CO2液体储罐、第一调速阀和CO2气体储罐，所述气管远离所述CO2气体储罐连通至所述岩心样品的内部。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置，其特征在于，还包括与所述压力容器内部连通的气液收集系统，所述气液收集系统包括液体收集管路和气体收集管路，所述液体收集管路包括液体收集管和液体收集罐，所述液体收集管的一端与所述液体收集罐连通，另一端插设在所述压力容器内的岩心样品当中；所述气体收集管路包括气体收集管和气体收集罐，所述气体收集管的一端与所述气体收集罐连通，另一端插设在所述压力容器内的岩心样品当中。
7.根据权利要求6所述的基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置，其特征在于，所述载荷系统包括X轴液压泵、Y轴液压泵和Z轴液压泵，所述X轴液压泵通过第一压力传感器施加X方向载荷于所述X方向移动块上，所述Y轴液压泵通过第二压力传感器施加Y方向载荷于所述Y方向移动块上，所述Z轴液压泵通过第三压力传感器施加Z方向载荷于所述Z方向移动块上。
8.根据权利要求7所述的基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置，其特征在于，所述控温系统包括安装于所述压力筒外圆周上的加热带和温度传感器，所述加热带适于加热控制所述岩心样品的温度，所述温度传感器适于实时监测所述岩心样品的温度。
9.根据权利要求8所述的基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置，其特征在于，所述核磁数据采集系统包括安装于所述压力筒外周的核磁共振仪和与所述核磁共振仪电性连接的核磁图像数据采集端，所述核磁图像数据采集端适于采集所述岩心样品的孔隙结构及流体变化特征数据；
10.一种基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟方法，采用权利要求1-9中任一所述的基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置，其特征在于，所述方法包括步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置，用于模拟二氧化碳封存于岩心样品的内部过程，所述岩心样品设置为方形柱结构，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置，其特征在于，所述z方向移动块包括位于所述岩心样品顶端面的第一z方向移动块、位于所述岩心样品底端面的第二z方向移动块以及分别位于所述岩心样品相邻侧面的第三z方向移动块与第四z方向移动块，所述第三z方向移动块与所述第四z方向移动块分别固定设置在所述压力筒与所述岩心样品之间，所述第一z方向移动块与所述第二z方向移动块分别嵌设在所述压力筒的顶端盖与底端盖当中，并适于被外力载荷作用沿z轴方向移动，进而传递载荷作用于所述岩心样品的顶端与底端；
3.根据权利要求1所述的基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置，其特征在于，所述供水管路包括通过第一水管顺次连通的第一气泵、第一储水罐和调温阀，所述调温阀远离所述第一储水罐的一端通过所述第一水管连通至所述岩心样品的内部。
4.根据权利要求1所述的基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置，其特征在于，所述供油管路包括通过第一油管顺次连通的第二气泵和第一储油罐，所述第一油管远离所述第一储油罐的一端连通至所述岩心样品的内部。
5.根据权利要求1所述的基于原位条件的二氧化碳封存实验模拟装置，其特征在于，所述供气管路包括通过气管顺次连通的第一储气罐、第一调压阀、第一开关阀、co2液体储罐、第一调速阀和co2气体储罐，所述气管远离所述co2气体储罐连通至所述岩心样品的内部。
6.根据权利要求1-5任意一项所述的基于原...
【专利技术属性】
技术研发人员：魏豪，钟志，李成龙，孙璐，赵锐锐，成建梅，李骞一，曾先景，邓文，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：
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