[发明专利]一种CO2盐水层埋存的实验装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及CO₂盐水层埋存的实验装置及方法，属于温室气体地质埋存领域。

背景技术

当前，以气温升高为主要特征的全球气候变化在很大程度上是由于人为活动导致的温室气体排放造成的，而CO₂是其中最主要的温室气体。为应对全球气候变暖问题，科学家提出了多种削减CO₂排放量的方案，但在未来的几十年中，随着工业的发展，人类仍将大量依赖化石燃料获取能量，CO₂的大量排放仍将无可避免。如何切实有效地控制和削减CO₂的排放量已成为一个亟待深入研究的课题。

最有效的减排途径是进行大规模的CO₂捕集和埋存，其中，地下埋存被认为是最有效和最可行的埋存方式。可用于CO₂地下埋存的场所主要有废弃的油气藏、深部盐水层以及不能开采的煤层。深部盐水层因其覆盖面积广，埋藏潜能大，正作为埋存CO₂的主力储层受到越来越多的重视。盐水层CO₂埋存过程是一个复杂的水文地质作用过程，其埋存机制有构造圈闭埋存、残余气埋存、溶解埋存和矿物埋存等。

目前，CO₂在深部盐水层的埋藏机理与埋藏选址方面已经具有一定的理论与技术支持，很多国家也进行了有关CO₂埋存的理论研究和矿场试验，但国内外对于CO₂深部盐水层埋存的物理模拟方法以及地层岩石—盐水—CO₂反应的仿真模拟实验装置进行的研究非常少，不能满足实验需求，因此，研究一种模拟CO₂在地层水中，特别是盐水层中溶解埋存和化学埋存(矿物埋存)的装置及方法有极大的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种CO₂盐水层埋存的实验装置及方法，该装置及方法可以有效研究CO₂在深部盐水层中的埋存机理，分析CO₂在深部盐水层中溶解埋存和化学埋存(矿物埋存)过程中CO₂—地层水(盐水)—岩石体系相互作用以及相态变化。该方法及装置具有实验周期短、模拟精度高和灵活性强等特点，可广泛用于各大可进行CO₂埋存作业的油气田，能为后期现场的大型实验和数值模拟技术提供有效的参考数据，市场推广和应用潜力巨大，同时推动我国CO₂深部盐水层埋存技术迈上新的台阶。

为了达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案：

一种CO₂盐水层埋存实验装置，包括控制系统、检测系统和实验系统，所述检测系统包括扫描电镜、压力和温度记录表、气量计、电子天平、离子色谱仪；所述实验系统包括地层水样中间容器、纯CO₂中间容器、样品筒、气液分离装置、高压驱替泵；地层水样中间容器和纯CO₂中间容器并排安装，一端连接高压驱替泵，另一端连接样品筒上端，样品筒下端分别连接气液分离装置和温压记录表，气液分离装置连接气量计；所述控制系统通过电路连接检测系统和试验系统。

优选的，所述检测系统的扫描电镜、电子天平和离子色谱仪，作为气、液、固样品在实验前后的分析仪器使用。

优选的，所述样品筒为圆柱形不锈钢高温高压反应釜，包括反应釜体、顶部进样口、加热装置、隔热层、温压测试口、底部出样口和可转动支架；顶部进样口安装在反应釜体顶部，温压测试口和底部出样口并排安装在反应釜底部。

优选的，所述反应釜体内部填充地层岩样。

优选的，所述顶部进样口、温压测试口和底部出样口内都填充纱布。如此设计，可让起到阻挡地层岩样堵塞管线的作用。

优选的，所述反应釜体壳体内安装有加热装置和隔热层，加热装置包裹在反应釜体壳体内壁外侧，隔热层包裹在加热装置外部。如此设计，可在实验过程中对样品筒进行加热和保温。

优选的，所述样品筒配合可转动支架使用，采用不同的角度固定，模拟各种实际地层的倾角。

优选的，所述地层岩样为岩心碎屑，所述岩心碎屑具有一定粒度。如此设计，目的在于增大岩样外表面积，加快CO₂化学埋存的速度。