[發明專利]一種多孔介質內流體溫度可視化測量裝置

有效

• 申請號: 201310274807.X
• 申請日: 2013-07-01
• 公開（公告）號: CN103344354A
• 公開（公告）日: 2013-10-09
• 發明（設計）人: 宋永臣;蔣蘭蘭;劉瑜;趙越超;楊明軍;朱寧軍;周欣歡
• 申請（專利權）人: 大連理工大學
• 主分類號: G01K7/36
• 分類號: G01K7/36
• 代理公司: 大連理工大學專利中心 21200
• 代理人: 梅洪玉;李寶元

技術領域

本發明屬于二氧化碳封存技術領域，涉及到一種多孔介質內流體溫度可視化測量裝置。

背景技術

隨著全球溫室氣體的排放，溫室效應導致的全球變暖已成了引起世人關注的焦點問題。政府間氣候變化專業委員會(IPCC)于2005年向各國提出了碳捕捉與封存（Carbon?Capture?and?Storage，CCS）技術以大幅減少溫室氣體的排放。二氧化碳封存是減少溫室氣體排放的有力措施。目前已經存在著多種二氧化碳封存技術，主要包括地質封存，海洋封存，工業利用和礦石碳化四種途徑。CCS目前已經受到了全球各國的廣泛研究和廣泛應用。二氧化碳捕集與封存過程中地層水溫度測量對于二氧化碳在地層擴散過程具有非常重要的影響作用，因此測量水溫具有實用意義。

目前科研人員在二氧化碳驅水過程的溫度測量技術領域取得了一定成果，但是現有溫度測量技術在實施過程中仍存在如下問題，無法實現可視化實時測量、測量精度低難度大等。目前溫度測量中使用的方法包括接觸式測量和非接觸式測量兩大類。接觸式測量包括膨脹式測溫，熱電偶、熱電阻測溫，熱色測溫等;非接觸式測量包括輻射測溫方法，激光干涉測溫方法，聲波微波測溫方法，光譜測溫方法，核磁共振成像測溫方法等。膨脹式測溫法存在著精度低，難以實現自動化且易于損壞的缺點。熱電偶、熱電阻測溫只能得到幾個離散點的溫度，安裝費時復雜，難以確定非常規物體的傳熱模型，并且會對溫度場造成一定干擾。熱色測溫法會干擾測溫對象溫度從而帶來誤差。輻射測溫法受被測對象發射率和中間介質影響較大，不適用于測量低發射率目標并且測溫誤差較大。而光譜測溫法存在測溫信號處理相當復雜的缺點。相比之下核磁共振測溫方法可以得到無擾動的流場溫度，成像中多個成像參數與溫度相關，包括擴散系數、自旋晶格弛豫時間，質子共振頻率，磁化傳遞，分子間量子相干和溫度造影劑等。核磁共振測量溫度具有以下優點：是一種非接觸測量，不會對流場產生擾動，沒有離子輻射，能夠任何方向高分辨成像，并且由于核磁成像的多個參數隨溫度變化可以靈活選擇成像參數，在工業領域得到了廣泛應用。

發明內容

本發明提供了一種多孔介質內流體溫度可視化測量裝置，解決二氧化碳封存過程中溫度的無法可視化測量、精度低等問題。

本發明的技術方案是：

一種多孔介質內流體溫度可視化測量裝置，包括核磁共振系統、注入回收系統、溫度壓力控制系統和計算機數據采集系統四個部分。

第一個為核磁共振系統：包括有核磁共振成像儀和巖芯樣品管。巖芯樣品管包括第一熱電偶口、第二熱電偶口、溫控液注入口、溫控液出口、端蓋、內管、外管、端蓋、封頭、多孔介質、濾網、壓板和保溫層；封頭與內管由錐度螺紋連接，端蓋與封頭、端蓋與外管靠密封圈密封；內管內填充多孔介質；外管供溫控液循環；外管外側有保溫層，以隔絕核磁共振成像儀與巖芯樣品管之間的熱傳導，達到良好的隔熱效果，能保護核磁共振成像儀，更精確地維持巖芯樣品管內的溫度。

第二個為注入回收系統：包括有氣體注入回收系統、液體注入回收系統和真空泵。液體注入回收系統包括液體瓶、第一恒溫恒壓泵和回收瓶；氣體注入回收系統包括氣瓶和第二恒溫恒壓泵；液體和氣體分別注入巖芯樣品管中，從巖芯樣品管所排出的液體進入回收瓶，氣體排放到大氣中；注入回收系統與巖芯樣品管經銅管連接。

第三個是溫度壓力控制系統：包括有第一恒溫槽、第二恒溫槽、第三恒溫槽、背壓閥、第一壓力表和第二壓力表。第一恒溫槽控制第一恒溫恒壓泵的溫度，第二恒溫槽控制第二恒溫恒壓泵的溫度；第三恒溫槽控制巖芯樣品管的溫度、第一壓力表測量氣瓶壓力，第二壓力表監控真空泵壓力,調節背壓閥壓力，使實驗系統達到所需壓力；

第四個是計算機數據采集系統：包括測量溫控液溫度的第一熱電偶、測量流體溫度的第二熱電偶、壓差傳感器、天平和流量計，采集系統能夠實時采集并處理溫度、壓力、質量和流量數據。

本發明的效果和益處是一種多孔介質內流體溫度可視化測量裝置，解決二氧化碳封存過程中溫度的無法可視化測量、精度低等問題。樣品巖芯管的外管采用保溫層設計，良好的阻隔了核磁共振成像儀與巖芯樣品管外管之間的熱傳導，達到良好的隔熱效果，保護核磁共振成像儀，維持了巖芯樣品管的溫度；巖芯樣品管采用聚酰亞胺材料制成，無磁性且滿足耐高壓的要求，結構緊湊，使用方便；通過調節溫控液溫度，控制巖芯樣品管內樣品的溫度，背壓閥調節整個系統的壓力，模擬地層二氧化碳封存的真實環境。在二氧化碳封存實驗過程中通過對流體的核磁共振成像掃描獲得流體溫度場。

附圖說明

圖1是一種多孔介質內流體溫度可視化測量裝置結構框圖。