[發明專利]多相態CO2及混合氣驅替吸附儲層中CH4的實驗裝置

無效

• 申請號: 201210518836.1
• 申請日: 2012-12-06
• 公開（公告）號: CN102967525A
• 公開（公告）日: 2013-03-13
• 發明（設計）人: 姜永東;周軍平;辜敏;鮮學福;王維忠;劉國軍;張樹文;劉浩;郭擎;段碩;崔悅震;徐程峙
• 申請（專利權）人: 重慶大學
• 主分類號: G01N7/04
• 分類號: G01N7/04
• 代理公司: 北京同恒源知識產權代理有限公司 11275
• 代理人: 趙榮之

技術領域

?本發明涉及一種氣體驅替吸附儲層中CH₄的實驗裝置，特別涉及一種多相態CO₂及混合氣驅替吸附儲層中CH₄的實驗裝置。

背景技術

國民經濟建設過程中排放的大量二氧化碳所產生的溫室效應，已經嚴重威脅到整個自然的生態和生命安全，二氧化碳減排已成為全人類必須共同面對并急需解決的重大問題。在諸多二氧化碳減排的方法中，CO₂地下永久封存是最有效最現實的方法之一。用于二氧化碳的地下封存場所主要有油氣田、不可采煤層、深部鹽水層和頁巖氣儲層等。將二氧化碳注入油氣田，其主要以提高采收率為目的，大部分CO₂會隨油氣重返地面，封存潛力有限；將二氧化碳封存于深部鹽水層，成本昂貴；將二氧化碳封存于不可采煤層，可以在封存的同時提高煤層氣采收率，獲取附加經濟效益；對于頁巖而言，頁巖本身既是烴源巖又是儲層、甚至蓋層，結構致密，滲透率極低，并且頁巖體對CO₂的吸附能力遠遠大于對CH₄的吸附，因此頁巖層也非常有利于二氧化碳長期地下封存，并且在CO₂封存的同時能提高頁巖氣的采收率，產生附加經濟效益，實現CO₂資源化利用與地下封存的最佳結合，具有社會、經濟和環境上的多重效益。另外，我國頁巖氣儲量豐富，分布廣泛，具備大規模封存CO₂的潛力，因此，將CO₂注入頁巖層進行規模化封存與資源化利用是國家實現CO₂減排戰略目標的重要舉措。

現有資料表明，已進行了一些CO₂驅替吸附儲層（煤層、頁巖氣儲層）中CH₄的試驗研究，梁衛國等（“CO₂驅替煤層CH₄試驗研究”，巖石力學與工程學報，第29卷第4期：665-673，2010年4月）設計出一種三軸室試驗裝置（參見其圖2），采用?100?mm×100?mm×200mm?的立方體大尺寸煤樣試件，利用該裝置在給定壓力及驅替壓力條件下進行注CO₂驅替煤層CH₄試驗。

研究發現，當CO₂的溫度和壓力分別處于31.1℃和7.38?MPa以上時，CO₂將達到超臨界狀態（簡稱SC-?CO₂），超臨界CO₂的性質介于氣體與液體之間，既有氣體的低粘度和易擴散性，也有液體的高密度和溶解性好的特點，具有超強的流動、滲透和傳遞性能；通過改變壓力和溫度使從工業排放源捕集到的二氧化碳處于介于氣態與液態之間的超臨界狀態，再將其用于驅替吸附儲層中CH₄，已經逐漸成為研究的熱點。而現有的實驗裝置僅能進行注CO₂氣體驅替吸附儲層中CH₄實驗，不能有效控制CO₂相態，特別是不能進行超臨界CO₂驅替吸附儲層中CH₄的實驗研究，大大制約了相關技術的研究進展。另外，采用CO₂與N₂等混合氣體驅替吸附儲層中CH₄的研究，由于能夠減少CO₂的分離成本也逐漸受到重視，但是現有的實驗裝置缺乏相應的混合配氣裝置，因此不能方便快捷的進行相關實驗。

發明內容

有鑒于此，本發明提供了一種多相態CO₂及混合氣驅替吸附儲層中CH₄的實驗裝置，該裝置能夠模擬不同相態CO₂（超臨界態、氣態）驅替吸附儲層中CH₄的過程，?并且還能夠模擬不同混合氣體驅替吸附儲層中CH₄的過程。

本發明的多相態CO₂及混合氣驅替吸附儲層中CH₄的實驗裝置，包括氣源供應系統、液態CO₂供應系統、增壓裝置、油浴加熱槽、配氣罐、三軸室、氣體收集分析系統和抽真空系統，所述氣源供應系統直接與配氣罐連通，所述液態CO₂供應系統通過增壓裝置與配氣罐連通，所述配氣罐與三軸室的注氣口連通，三軸室的出氣口分別與氣體收集分析系統和抽真空系統連通，所述配氣罐和三軸室均置于油浴加熱槽內。?

進一步，所述氣源供應系統包括并聯的CO₂氣瓶、CH₄氣瓶、He氣瓶和N₂氣瓶。