[實用新型]用于沉積層中水合物驅替形成各向異性研究的盤式反應釜

有效

• 申請號: 201520690317.2
• 申請日: 2015-09-08
• 公開（公告）號: CN204933476U
• 公開（公告）日: 2016-01-06
• 發明（設計）人: 孫始財;孔亞運;張勇
• 申請（專利權）人: 山東科技大學
• 主分類號: B01J19/24
• 分類號: B01J19/24;G01N33/00
• 代理公司: 濟南舜源專利事務所有限公司 37205
• 代理人: 申傳曉

技術領域

本實用新型涉及一種用于沉積層中水合物驅替形成各向異性研究的盤式反應釜。

背景技術

CO₂海洋封存技術是減少大氣CO₂的主要措施之一，它通過管道將捕獲富集的CO₂直接注入海洋水柱體或海底沉積物中，CO₂以液態或固態水合物的形式封存。其中海底沉積層內CO₂封存是將CO₂注儲于海底多孔床層內，液態的CO₂在沉積層孔隙中溶解、擴散，在物理、化學和礦化作用下大量聚集在沉積層蓋層之下，從而形成一個圈閉空間。由于和人類生存空間有海水層的間隔，相對于一般的內陸地質封存方式具有更高的安全性。如果發生海底地質災害、地殼運動導致儲層裂隙，CO₂將沿著裂隙向上運移、泄漏(水合物也可能分解成CO₂)。當CO₂再次滲流進入水合物穩定區域，水合物又在儲層內形成和不斷長大，使得沉積層孔隙度和滲透率急劇減小，從而封閉CO₂的泄漏通道。即使還有部分CO₂滲透過水合物蓋層繼續運移、上升擴散到海洋中，也會由于CO₂與海水密度差異，形成CO₂的“湖泊型”海洋封存。

由此可見，海底沉積層為CO₂的捕集提供了永久儲庫，重力作用、水合物覆蓋層及其它地質化學作用的多重俘獲機理可以防止CO₂發生大量逸出。近年來有不少學者提出CO₂置換開采海底天然氣水合物，不但CO₂水合物的生成熱可用于分解天然氣水合物，而且CO₂水合物有助于穩固虧空的儲層，防止因水合物開采造成海底滑坡等自然災害^[5]。CO₂置換開采方法具有經濟和環境上的雙重意義，與傳統的水合物開采方法相比具有明顯的優勢。

無論CO₂海底封存還是置換開采天然氣水合物，其本質都是多孔介質中CO₂-孔隙水驅替形成水合物并伴有熱擴散效應的CO₂滲流過程。CO₂與孔隙水兩相競爭驅替、溶解、運移，并在溫度、壓力、鹽度和孔隙毛細管壓力共同約束下形成水合物并繼續向周圍滲流；CO₂水合物形成又會降低地層孔隙度和滲透率，從而影響CO₂在海底沉積層中的運移。同時，CO₂水合物形成過程中釋放大量相變潛熱(約65kJ/mol)，而地層多孔骨架、水合物和孔隙流體(CO₂、海水)具有不同的熱力學性質(如比熱容和導熱系數)，這些熱量在非均相中的熱擴散效應不能忽略。因此，深入研究沉積層中水合物驅替形成和CO₂運移過程，對CO₂海底封存、天然氣水合物置換開采以及評估水合物藏失穩分解都具有重要的意義。從目前報道的文獻來看，有關沉積物中CO₂水合物研究主要集中在CO₂-孔隙水靜置模式(這里的“靜置模式”是指CO₂與孔隙水處于宏觀靜止狀態)形成水合物熱力學、動力學實驗或數值模擬，缺乏對海底沉積層中液態CO₂-孔隙水兩相競爭驅替模式形成水合物動力學和熱擴散效應研究。因此，獲得結論或者模型尚無法直接應用。但現有技術中的反應釜一般是采用線性反應釜，其結構簡單，反應釜內運行狀況簡單，無法實現模擬海底二氧化碳水合物的形成分布規律。

實用新型內容

鑒于上述現有技術的不足，本實用新型提供的一種用于沉積層中水合物驅替形成各向異性研究的盤式反應釜，以獲取模擬海底二氧化碳水合物的形成分布規律與相關參數。

為解決上述技術問題，本實用新型方案包括：

一種用于沉積層中水合物驅替形成各向異性研究的盤式反應釜，其中，該盤式反應釜包括釜體，釜體中部設置有總進管，釜體配置有一釜蓋，釜蓋與釜體為卡箍式結構，釜蓋與釜體形成反應室，反應室通過隔板形成多個反應腔，總進管與每個反應腔的對應處設置有一個進口，每個反應腔的側壁上設置有一個出口，每個出口配置有一個分支出管，每個分支出管與總出管的連接處均設置有控制閥；每個反應腔內配置有一組時域反射探針、一組溫度傳感器、一組壓力傳感器、一組聲學換能器與一組鉑電極；時域反射探針、溫度傳感器、壓力傳感器、聲學換能器、鉑電極均與一控制中心通信連接。