[发明专利]一种测试多孔介质中CO2扩散浓度和扩散系数的装置及其测试方法

权利要求书

1.一种测试多孔介质中CO₂浓度及扩散系数的装置实现测试多孔介质中CO₂浓度及扩散系数的方法，所述装置包括恒温控制箱、在恒温控制箱内设置的岩心夹持取样器、围压控制装置和CO₂高压储罐；在所述恒温控制箱外设置有计算机：用于监测CO₂的压力和恒温控制箱内的温度；在所述恒温控制箱外还设置有CO₂气源与所述CO₂高压储罐相连；在所述岩心夹持取样器上还配套设置取样口和取样器；所述取样器为针阀取样器，包括由下至上依次设置的采样器针头、采样针阀、液体储集管、气液分离针阀和气体储集袋；

所述CO₂气源通过CO₂冷却循环增压泵与所述CO₂高压储罐相连；

其特征在于，所述测试多孔介质中CO₂浓度及扩散系数的方法具体包括以下步骤：

(1)检测装置气密性；

(2)使CO₂高压储罐提供恒压CO₂；使恒温控制箱内恒温；

(3)对实验用岩心进行抽真空并饱和实验流体；

(4)调节岩心夹持取样器的围压以使所述CO₂扩散只沿多孔介质轴向进行；

(5)将CO₂高压储气罐与岩心加持取样器连通并使两者压力平衡；

(6)在所述岩心加持取样器上选取至少3个取样口并利用所述取样器进行取样；

(7)对取样进行气液分离，并对所得气体进行气相色谱分析得到CO₂浓度；

(8)建立有限大一维轴向扩散模型式①：

式①中，c为CO₂浓度，mol/m³；c₀为实验温度、压力下，CO₂在实验流体中的最大溶解度，mol/m³；t为时间，s；x为取样点处到实验岩心端面的距离，m；D为CO₂在多孔介质中的扩散系数，m²/s；对式①求解，得到式②：

式②中l为实验岩心半长，m，c为CO₂浓度，mol/m³；c₀为实验温度、压力下，CO₂在实验流体中的最大溶解度，mol/m³；

(9)将测量得到的n个不同取样点的CO₂浓度带入式②，对算出的CO₂扩散系数取平均值，即为在实验温度、压力下，CO₂在多孔介质中的扩散系数，n≥3。

2.根据权利要求1所述的一种测试多孔介质中CO₂浓度及扩散系数的装置实现测试多孔介质中CO₂浓度及扩散系数的方法，其特征在于，所述采样器针头与所述岩心夹持取样器的钢制主体采用螺纹连接。

3.根据权利要求1或2所述的一种测试多孔介质中CO₂浓度及扩散系数的装置实现测试多孔介质中CO₂浓度及扩散系数的方法，其特征在于，所述采样器针头与采样针阀采用螺纹连接；液体储集管为钢制，分别与采样针阀、气液分离针阀通过螺纹连接。