[發明專利]超臨界CO2

在審

• 申請號: 202210794687.5
• 申請日: 2022-07-07
• 公開（公告）號: CN115165587A
• 公開（公告）日: 2022-10-11
• 發明（設計）人: 趙高峰;楊浩;芮福鑫
• 申請（專利權）人: 天津大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/06;G01N29/04;G01N29/07;G01N29/44;G06F30/23
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 吳學穎

1.一種超臨界CO₂地熱開采縮小尺度物理實驗系統，其特征在于，包括S-CO₂生成系統、S-CO₂溫度壓力控制系統、小尺度地熱模擬系統、S-CO₂回收系統、S-CO₂壓力溫度測量系統、巖石物理力學性質測試系統、安全防護系統；

所述S-CO₂生成系統由超臨界反應裝置構成，用于提供實驗所需的超臨界二氧化碳；

所述S-CO₂溫度壓力控制系統由低溫恒壓槽、背壓閥門組成，用于將生成的S-CO₂轉換成特定溫度壓力狀態；所述低溫恒壓槽輸入口通過運輸管道連接至超臨界反應裝置輸出口，所述背壓閥門設置于低溫恒壓槽輸出口連接的運輸管道上；

所述小尺度地熱模擬系統包括高溫爐、K系列溫度控制器、K型雙支熱電偶，用于將巖石試樣加熱至特定溫度壓力和將溫度信息傳輸至計算機內的NI分析軟件；所述高溫爐的爐膛內設置有內部帶裂隙的巖石試樣，裂隙的兩端分別設置有S-CO₂注入管和S-CO₂采集管，所述S-CO₂注入管通過運輸管道連接至低溫恒壓槽輸出口，所述S-CO₂采集管通過運輸管道連接至S-CO₂回收系統；所述K系列溫度控制器用于控制高溫爐內的溫度壓力；所述K型雙支熱電偶用于監測巖石試樣的溫度；

所述S-CO₂回收系統由CO₂儲罐組成，用于將實驗后的二氧化碳存貯并回收實現再利用；所述CO₂儲罐進口通過運輸管道連接至S-CO₂采集管，所述CO₂儲罐出口通過運輸管道連接至低溫恒壓槽輸入口；

所述S-CO₂壓力溫度測量系統由電壓力閥、流量傳感器和溫度傳感器組成，用于測量S-CO₂壓力、流速和溫度；所述電壓力閥設置于低溫恒壓槽輸入口和超臨界反應裝置輸出口之間連接的運輸管道上；所述流量傳感器設置兩個，分別設置于低溫恒壓槽輸出口和S-CO₂注入管之間連接的運輸管道、CO₂儲罐進口和S-CO₂采集管之間連接的運輸管道上；所述溫度傳感器設置兩個，分別設置于低溫恒壓槽輸出口和S-CO₂注入管之間連接的運輸管道、CO₂儲罐進口和S-CO₂采集管之間連接的運輸管道上；

所述巖石物理力學性質測試系統由聲發射系統、超聲波測量系統和TJW-1000電液伺服壓縮試驗機組成，用于測量巖石試樣的模量、應變、裂隙發育情況和承載能力變化；所述聲發射系統由波導桿、聲發射傳感器、前置放大器、NI采集分析系統組成，用于對試驗過程中巖石試樣的聲發射現象實時監測和收集分析；所述波導桿一端貼在巖石試樣表面，另一端延伸至高溫爐外部，通過數據線依次與聲發射傳感器、前置放大器、NI采集分析系統連接起來，將聲發射信號傳至NI采集分析系統；所述超聲波測量系統由PXI系統、功率分配器和超聲波接收系統組成，用于研究聲波信號在試驗前后巖石試樣中傳播的波速、波頻變化，從而間接的反應巖石物力力學參數；所述TJW-1000電液伺服壓縮試驗機用于測量巖石試樣實驗前后的單軸抗壓強度力學性質變化，進而分析巖石試樣模量粘聚力的變化情況；

所述安全防護系統由安全閥和電壓力閥組成；所述安全閥設置兩個，分別設置于超臨界反應裝置輸出口和低溫恒壓槽輸入口之間連接的運輸管道、低溫恒壓槽輸出口和S-CO₂注入管之間連接的運輸管道上，在實驗系統內壓力達到規定值時，自動排放CO₂，保護人身安全和實驗設備正常運行；所述電壓力閥用于設定CO₂泵上限保護壓力，當泵的壓力達到上限值時，自動停泵保護。

2.根據權利要求1所述的超臨界CO₂地熱開采縮小尺度物理實驗系統，其特征在于，所述S-CO₂注入管一端設置于裂隙的其中一個端部，另一端通過運輸管道連接至低溫恒壓槽輸出口；所述S-CO₂采集管一端設置于裂隙的另外一個端部，另一端通過運輸管道連接至CO₂儲罐進口。