[發明專利]一種測量超臨界CO2在巖石中滲透系數的試驗裝置

有效

• 申請號: 201310482519.3
• 申請日: 2013-10-16
• 公開（公告）號: CN103592210A
• 公開（公告）日: 2014-02-19
• 發明（設計）人: 葉斌;葉為民
• 申請（專利權）人: 同濟大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 上海天協和誠知識產權代理事務所 31216
• 代理人: 葉鳳

技術領域

???本發明涉及一種在地質工程研究領域，用于測定超臨界CO₂在巖石中滲透系數的試驗裝置。?

背景技術

CO₂地質封存是一種減少溫室氣體排放的有效措施。在地下深處高溫（大于31.26℃）高壓（大于7.38MPa）的環境中，注入地層的CO₂主要處于超臨界狀態。這是一種界于液態和氣態之間的具有獨特性質的狀態。因此，在進行CO₂地質封存之前，需要測定超臨界CO₂在目標儲層（巖石介質）中的滲透系數，以確定CO₂的注入壓力，并預測CO₂注入地下巖層后運移過程，從而評價CO₂地質封存的穩定性和安全性。?

通過專利檢索發現，和本發明比較接近的測量巖土介質滲透系數的儀器有南京水利科學研究院發明的“大型數控雙向滲透儀”（授權公告號CN102507405B）和浙江大學發明的“自循環測量垂直和水平滲透系數的綜合滲透儀”（授權公告號CN100595562C），但是這些裝置是針對液體或氣體設計的，不能用于測量超臨界CO₂的滲透系數。這是因為超臨界CO₂的滲透試驗中存在著相變轉換過程，超出了這些儀器的適用范圍。因此，目前還沒有專門針對超臨界CO₂在巖石中滲透系數的測量裝置。?

發明內容

本發明的目的是為了公開一種能測定超臨界CO₂在巖石中的滲透系數的試驗裝置。?

發明給出的技術方案為：?

一種測量超臨界CO₂在巖石中滲透系數的試驗裝置，其特征在于，該試驗裝置包括高壓滲透室、恒溫水循環裝置、圍壓增壓器、進口緩沖容器、出口壓緩沖容器、背壓調壓閥、出口調壓閥、流量計和CO₂增壓泵。

所述高壓滲透室用于放置巖樣進行滲透試驗，分別與恒溫水循環裝置、圍壓增壓器、進口緩沖容器、出口緩沖容器相連。?

所述圍壓增壓器一端與高壓滲透室相連，另一端連接壓縮空氣源，向高壓滲透室內注入水，并通過液壓傳導向高壓滲透室內的巖樣施加高圍壓。?

所述恒溫水循環裝置與高壓滲透室內部的一根加熱管連接，用于加熱高壓滲透室內的液體，以控制巖樣在滲透試驗過程中的溫度。?

所述進口緩沖容器一端與高壓滲透室的CO₂進口端相連，另一端與CO₂增壓泵相連；CO₂增壓泵送來的CO₂在此緩沖以后再送入高壓滲透室。?

所述出口緩沖容器的一端與高壓滲透室的CO₂出口端相連，另一端與調壓閥相連；從CO₂出口端出來的CO₂在此緩沖以后，經過出口調壓閥降壓，然后通過流量計測量流量；在這個降壓的過程中，超臨界CO₂變成氣態CO₂。此外，出口緩沖容器還有一條通道連向背壓調壓閥，然后通向CO₂增壓泵；這個通路是單向的，只能將CO₂增壓泵送來的CO₂導入出口緩沖器，而不能回流。?

所述高壓滲透室，包括外殼、內腔、安全閥和一個排氣閥。?

所述外殼由底座和頂蓋組成，都是由不銹鋼制成，通過螺栓可以緊密連接在一起。

所述內腔設置有加熱管、巖樣、兩個金屬圓柱體和若干彈簧。高壓滲透室的內腔設置了加熱管，與外部的恒溫水循環裝置相連。內腔中放置的巖樣加工成一個扁圓柱體。巖樣固定兩個金屬圓柱體之間。兩個金屬圓柱體的直徑與巖樣的直徑相同，兩個金屬圓柱體之間用若干彈簧相連，使它們能夠和巖樣緊密接觸。下方圓柱體內部設有CO₂進氣管線，該CO₂進氣管線與進口緩沖容器連接；上方圓柱體內部設有CO₂出氣管線，該CO₂出氣管線與出口緩沖容器連接。?

頂蓋的上部設有一個安全閥和一個排氣閥。?

與現有技術相比，本發明公開了一種能實現測定超臨界CO₂在巖石中的滲透系數的試驗裝置，設計合理，方便使用，效率高，整個裝置成本低。?

附圖說明

圖1?本發明整個試驗裝置結構示意圖?

圖2?高壓滲透室的剖面結構示意圖圖