[发明专利]一种碳酸盐岩动水压力溶蚀反应试验装置

说明书

一种碳酸盐岩动水压力溶蚀反应试验装置，属于溶蚀试验技术领域，所述装置包括碳酸水制备系统、溶蚀反应系统、溶液接收系统，所述碳酸水制备系统包括供液装置、供气装置、气液混合装置、贮存装置，所述溶蚀反应系统包括压力控制装置、流速控制装置、温度控制装置和样品反应装置，溶液接收系统包括冷凝装置、气液分离装置、减压排气装置和液体接收装置，所述供液装置、供气装置与气液混合装置相连，所述气液混合装置与贮存装置相连，所述贮存装置与样品反应装置经流速控制装置相连，所述样品反应装置经温度控制装置控制，所述样品反应装置与溶液接收系统相连。本发明采用连续流微反应技术，自制碳酸盐岩动水压力溶蚀试验装置，并保证溶液内部气液反应充分且快速的碳酸水制备系统。

技术领域

本发明属于溶蚀试验技术领域，具体涉及一种碳酸盐岩动水压力溶蚀反应试验装置。

背景技术

20世纪以来，在基本溶蚀理论研究方面，国外学者开始使用大理岩岩柱进行旋转溶蚀试验，70年代以来国内外学者陆续开展了碳酸盐岩在模拟地层条件下的溶蚀实验。杨俊杰、王炜、邵东梅、范明、佘敏等均自主设计碳酸盐岩溶蚀试验装置，以探讨不同的流速、温度、pH、压力等环境条件下，碳酸盐岩的水化学动力学参数和微观结构的溶蚀特征。

碳酸盐岩溶蚀试验的原理是：将岩石试样通入含有高浓度CO₂的蒸馏水，控制不同流速、温度、pH、压力等环境条件，使岩石与水互相作用，经过一段时间后，取出试件和溶蚀后溶液，求出试样的总溶解量或测定试样质量的变化，将其与试样的体积相比，得出各试样的比溶解度、比溶蚀度及物理破碎量指标。在此基础上研究岩石试件溶蚀前后的微观结构变化和溶蚀前后水化学成分分析。

但是传统的碳酸盐岩溶蚀试验装置在以下几个方面存在局限性。

（一）试验影响因素及其范围

传统碳酸盐岩溶蚀试验中除了考虑岩性本身以外，在试验装置中仅研究温度、压力、水流速度中的一个或两个变量参数的影响。如邵东梅的试验，研究的是环境温度和水流速度对溶蚀速度的影响；范明的试验，研究的是不同温度、不同粒度及流动与浸泡方式下的溶蚀差别；佘敏的试验，研究碳酸盐岩溶蚀量与温度、压力的关系；陈强的试验研究不同岩性的样品在溶蚀性上的差异；赵岩杰的试验结果表明温度、pH 值对岩样溶蚀率有影响；苏悦的试验研究了岩性、温度、溶液流动状态对溶蚀量的影响；黄尚瑜的试验探索碳酸盐岩溶蚀与温度的关系；杨俊杰的模拟实验研究温度和压力对溶蚀量的影响。试验中常见的温度变化区间为常温—240℃、流速变化区间为1—60ml/min^-1、压力变化区间为0—52.5Mpa。

以往试验无法全面了解多因素影响下碳酸盐岩溶蚀的差异，且由于流速和压力成正比状态，以往试验没有出现流速和压力同时改变的情况。如在流速一定的情况下，同时研究温度和压力两个变量；在压力一定的情况下，同时研究温度和流速两个变量等。

（二）试验岩样及溶蚀液的配置

1、岩样制备

传统试验岩石样品主要为块体或颗粒，块体的形状多为长方形（5×10×20 mm、5x 10x40 mm）和圆柱（直径选取10 mm、25 mm、40 mm，高度选取4 mm、10 mm、15 mm、20 mm、30～50mm）；颗粒尺寸为（0.09～0.5mm、2.8-4.0mm）。尺寸选择较为随意，规律性不强。

2、溶蚀液的制备

试验的溶蚀液大多采用碳酸、乙酸、NaCl、蒸馏水、海水等液体与CO₂气体混合配置。试验选用一个耐腐蚀的反应容器，将准备好的液体放置于水桶里，用水泵将水抽到地平面上的水箱中，再由容器下部向液体中通入CO₂，使其穿过流体并由顶部逸散，增加与流体的接触面，能使CO₂能尽量充分的溶解于水中，但溶蚀液的制备过程会有以下几个方面的问题。

（1）配置时长