[發明專利]一種多因素耦合模擬二氧化碳驅替地層深部熱鹵水試驗系統

在審

• 申請號: 202211234826.5
• 申請日: 2022-10-10
• 公開（公告）號: CN115639344A
• 公開（公告）日: 2023-01-24
• 發明（設計）人: 楊國棟;郭天晴;呂好;喻兆琴;劉思雨
• 申請（專利權）人: 武漢科技大學
• 主分類號: G01N33/24
• 分類號: G01N33/24
• 代理公司: 北京輕創知識產權代理有限公司 11212
• 代理人: 王澎

本發明涉及一種多因素耦合模擬二氧化碳驅替地層深部熱鹵水試驗系統，包括驅替模擬裝置、進氣裝置和進液裝置，進氣裝置通過進氣管路與驅替模擬裝置連通，且進液裝置通過進液管路與驅替模擬裝置連通。本發明的有益效果是結構簡單，設計合理，提供一種利用于二氧化碳驅替地層深部熱鹵水工程的耦合應力場、溫度場、地層物理化學作用等因素的試驗裝置，用于工程中注入效率、驅替效率、排鹵量、封存安全性的研究，為實際工程提供有效可靠的試驗參照。

技術領域

本發明涉及環境工程技術領域，具體涉及一種多因素耦合模擬二氧化碳驅替地層深部熱鹵水試驗系統。

背景技術

我國宣布2030年前實現碳達峰、2060年前實現碳中和的目標，其中，二氧化碳捕集、利用、封存即CCUS為實現該目標的重要方法，用于二氧化碳地質封存的場所有地下油氣田、深部熱鹵水層、頁巖層等。將二氧化碳注入地層深部熱鹵水層以驅替地層深部熱鹵水，同時將二氧化碳封存于地層深部熱鹵水層是實現碳達峰、碳中和的重要方法之一。

地層深部熱鹵水具有廣泛的利用價值。首先熱能不同于傳統的石油、天然氣能源，其生產與利用的過程中不會產生環境有害氣體；再者，熱能相較于太陽能、風能具有穩定性，利用時可靠性高；最后，隨著科技發展，原鹽需求量持續上漲，鹽水資源的合理開發利用十分重要。地層深部熱鹵水廣泛分布于我國西南、西北、中南、華北等地區，總資源量大，使得二氧化碳驅替地層深部熱鹵水的試驗研究至關重要。

目前二氧化碳驅替地層深部熱鹵水的方法為：將二氧化碳由注入井注入地層深部熱鹵水層，驅替地層深部熱鹵水，高熱鹵水由抽采井采出，經氣液分離后，二氧化碳回注地層循環驅替。

二氧化碳驅替地層深部熱鹵水尚未得到廣泛運用，因為其仍然存在許多問題需要研究與解決。在地應力、二氧化碳-鹵水-地層相互反應等因素耦合作用下，深部熱鹵水層的穩定性、地球物理化學性質等將隨時間而產生變化。因此，多因素耦合下的深部熱鹵水層穩定性研究對保障二氧化碳驅替與封存、地層深部熱鹵水的開采具有重要的理論意義和工程價值。

地層深部熱鹵水層受初始應力場、初始溫度場作用；二氧化碳的溫度、壓力、相態對驅替效率有著一定影響；同時，在二氧化碳注入過程中，因鹵水具有一定濃度，注入過程中可能產生大量鹽沉淀現象，從而影響后續注入、驅替工程的進行；在驅替、封存過程中，二氧化碳-鹵水-地層相互反應對地層地球物理化學性質產生影響，地層孔隙度、滲透率等性質發生變化，可能導致驅替效率降低、封存安全性降低，造成不良的工程效應。

為探究二氧化碳驅替地層深部熱鹵水工程的注入效率、驅替效率、封存安全性等，進行軟件模擬為目前常用手段，而室內多因素耦合試驗研究還鮮有報道，存在技術空缺。

發明內容

本發明所要解決的技術問題是提供一種多因素耦合模擬二氧化碳驅替地層深部熱鹵水試驗系統，旨在解決現有技術中的問題。

本發明解決上述技術問題的技術方案如下：

一種多因素耦合模擬二氧化碳驅替地層深部熱鹵水試驗系統，包括驅替模擬裝置、進氣裝置和進液裝置，所述進氣裝置通過進氣管路與所述驅替模擬裝置連通，且所述進液裝置通過進液管路與所述驅替模擬裝置連通。

本發明的有益效果是：試驗時，首先，通過本領域技術人員所能想到的方式將巖樣置于驅替模擬裝置內；然后，通過進液裝置將鹵水送至驅替模擬裝置內，使得鹵水浸入巖樣內以模擬地層中鹵水的分布情況；最后，通過進氣裝置將氣體送入驅替模擬裝置內，以模擬工程中二氧化碳的注入情況，并利用二氧化碳驅替巖樣中的鹵水以模擬工程中鹵水注入的實際過程，以探究其注入效率、驅替效率、排鹵量、封存安全性等。

本發明結構簡單，設計合理，提供一種利用于二氧化碳驅替地層深部熱鹵水工程的耦合應力場、溫度場、地層物理化學作用等因素的試驗裝置，用于工程中注入效率、驅替效率、排鹵量、封存安全性的研究，為實際工程提供有效可靠的試驗參照。

在上述技術方案的基礎上，本發明還可以做如下改進。