[发明专利]一种黑色页岩水岩化学反应淋滤试验装置及其试验方法

权利要求书

1.一种黑色页岩水岩化学反应淋滤试验装置，其特征在于，包括内置反应样品（21）的反应容器（18）；反应容器（18）上端连接氮气罐（1）和氧气罐（2），下端连接密闭的第二储水箱（23）；反应容器（18）内反应样品（21）的上部设置有喷头（19），喷头（19）连接密闭的第一储水箱（12）；喷头（19）还连接密闭的反应溶液检测箱（28），反应溶液检测箱（28）还连接第二储水箱（23）；反应溶液检测箱（28）内设置取样管（29）、pH仪（30）、电导率计（31）、第一溶解氧仪（33）和氧化还原电位计（32）；喷头（19）和第一储水箱（12）通过第一蠕动泵（10）连接，喷头（19）和反应溶液检测箱（28）通过第二蠕动泵（27）连接；氮气罐（1）和氧气罐（2）同时还连接第一储水箱（12）；第一储水箱（12）设置有第一排气管（47），反应溶液检测箱（28）设置有第二排气管（49）；所述第一储水箱（12）通过第一排气管（47）连接密闭的第三储水箱（14），第三储水箱（14）内设置有第二溶解氧仪（15），第三储水箱（14）设置有第三排气管（48）；反应溶液检测箱（28）通过第二排气管（49）连接密闭的第四储水箱（35），第四储水箱（35）内设置有第三溶解氧仪（36），第四储水箱（35）上设置有第四排气管（50）。

2.根据权利要求1所述的黑色页岩水岩化学反应淋滤试验装置，其特征在于，所述喷头（19）和反应样品（21）之间设置有第一透水层（20），反应样品（21）下方设置有第二透水层（22）。

3.根据权利要求1所述的一种黑色页岩水岩化学反应淋滤试验装置，其特征在于，所述反应容器（18）设置在支架台（17）上。

4.根据权利要求1所述的一种黑色页岩水岩化学反应淋滤试验装置，其特征在于，还包括第一四通接口（5）；第一四通接口分别通过第一导气管（38）连接氮气罐（1）、通过第二导气管（39）连接氧气罐（2）、通过第一导管（40）连接第一三通接口（11）、通过第二导管（41）连接第二四通接口（9）；第一三通接口（11）和第二四通接口（9）通过第三导管（42）连接；第二四通接口（9）还连接喷头（19）和第四导管（43）的一端，第四导管（43）的另一端连接第二三通接口（25）；第二三通接口（25）还通过第五导管（44）连接第二储水箱（23），通过第六导管（46）连接反应溶液检测箱（28）；第一三通接口（11）还通过第七导管（45）连接第一储水箱（12）；第一导气管（38）上设置有第一阀门（3）；第二导气管（39）上设置有第二阀门（4）；第一导管（40）上设置有第三阀门（6）；第二导管（41）上设置有第四阀门（8）；第三导管（42）上设置有第五阀门（7），同时第一蠕动泵（10）设置在第三导管（42）上；第四导管（43）上设置有第六阀门（26）；第五导管（44）上设置有第七阀门（24）；第二蠕动泵（27）设置在第六导管（46）上；第一排气管（47）上设置有第八阀门（13）；第二排气管（49）上设置有第九阀门（34）；第三排气管（48）上设置有第十阀门（16）；第四排气管（50）上设置有第十一阀门（37）。

5.如权利要求4所述的一种黑色页岩水岩化学反应淋滤试验装置的试验方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1：将反应样品（21）置于反应容器（18）内，在第一储水箱（12）和第三储水箱（14）内装入去离子水，关闭所有阀门；

步骤2：排除装置内氧气，打开第一阀门（3）、第五阀门（7）、第四阀门（8）、第八阀门（13）、第十阀门（16）、第七阀门（24）、第九阀门（34）和第十一阀门（37）；打开氮气罐（1），待第二溶解氧仪（15）和第三溶解氧仪（36）值稳定后，关闭氮气罐（1）和上述阀门；

步骤3：打开第五阀门（7）和第七阀门（24），启动第一蠕动泵（10），第一储水箱（12）中的溶液抽入反应容器（18）进行反应；同时通过取样管（29）取样，通过pH仪（30）测定溶液pH值、通过电导率计（31）测定溶液的电导率值、通过第一溶解氧仪（33）测定溶液中的氧溶解量，通过氧化还原电位计（32）测定溶液的氧化还原电位；待参数稳定后，关闭阀门；

步骤4：打开第六阀门（26），启动第二蠕动泵（27）将反应溶液检测箱（28）中的溶液抽入反应容器（18）进行循环反应；反应结束后关闭第六阀门（26），打开第七阀门（24），启动第二蠕动泵（27）将第二储水箱（23）中的溶液抽到反应溶液检测箱（28）内，同时通过取样管（29）取样，分别记录：pH仪（30）、电导率计（31）、第一溶解氧仪（33）和氧化还原电位计（32）的读数；关闭所有阀门；

步骤5：打开第二阀门（4）、第三阀门（6）、第十阀门（16）和第八阀门（13），打开氧气罐（2）通入氧气；待第二溶解氧仪（15）达到试验设定值，关闭氧气罐（2）、第二阀门（4）、第三阀门（6）、第十阀门（16）和第八阀门（13）；打开第五阀门（7）、第七阀门（24）和第九阀门（34），启动第一蠕动泵（10）将第一储水箱（12）中的水溶液抽入反应容器（18）中进行反应，同时进行取样，分别记录：pH仪（30）、电导率计（31）、第一溶解氧仪（33）和氧化还原电位计（32）的读数；关闭所有阀门；

步骤6：重复步骤4和步骤5即可对不同溶解氧浓度条件下对反应样品（21）进行淋滤试验。