[发明专利]一种多因素耦合模拟二氧化碳驱替地层深部热卤水试验系统

说明书

本发明涉及一种多因素耦合模拟二氧化碳驱替地层深部热卤水试验系统，包括驱替模拟装置、进气装置和进液装置，进气装置通过进气管路与驱替模拟装置连通，且进液装置通过进液管路与驱替模拟装置连通。本发明的有益效果是结构简单，设计合理，提供一种利用于二氧化碳驱替地层深部热卤水工程的耦合应力场、温度场、地层物理化学作用等因素的试验装置，用于工程中注入效率、驱替效率、排卤量、封存安全性的研究，为实际工程提供有效可靠的试验参照。

技术领域

本发明涉及环境工程技术领域，具体涉及一种多因素耦合模拟二氧化碳驱替地层深部热卤水试验系统。

背景技术

我国宣布2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的目标，其中，二氧化碳捕集、利用、封存即CCUS为实现该目标的重要方法，用于二氧化碳地质封存的场所有地下油气田、深部热卤水层、页岩层等。将二氧化碳注入地层深部热卤水层以驱替地层深部热卤水，同时将二氧化碳封存于地层深部热卤水层是实现碳达峰、碳中和的重要方法之一。

地层深部热卤水具有广泛的利用价值。首先热能不同于传统的石油、天然气能源，其生产与利用的过程中不会产生环境有害气体；再者，热能相较于太阳能、风能具有稳定性，利用时可靠性高；最后，随着科技发展，原盐需求量持续上涨，盐水资源的合理开发利用十分重要。地层深部热卤水广泛分布于我国西南、西北、中南、华北等地区，总资源量大，使得二氧化碳驱替地层深部热卤水的试验研究至关重要。

目前二氧化碳驱替地层深部热卤水的方法为：将二氧化碳由注入井注入地层深部热卤水层，驱替地层深部热卤水，高热卤水由抽采井采出，经气液分离后，二氧化碳回注地层循环驱替。

二氧化碳驱替地层深部热卤水尚未得到广泛运用，因为其仍然存在许多问题需要研究与解决。在地应力、二氧化碳-卤水-地层相互反应等因素耦合作用下，深部热卤水层的稳定性、地球物理化学性质等将随时间而产生变化。因此，多因素耦合下的深部热卤水层稳定性研究对保障二氧化碳驱替与封存、地层深部热卤水的开采具有重要的理论意义和工程价值。

地层深部热卤水层受初始应力场、初始温度场作用；二氧化碳的温度、压力、相态对驱替效率有着一定影响；同时，在二氧化碳注入过程中，因卤水具有一定浓度，注入过程中可能产生大量盐沉淀现象，从而影响后续注入、驱替工程的进行；在驱替、封存过程中，二氧化碳-卤水-地层相互反应对地层地球物理化学性质产生影响，地层孔隙度、渗透率等性质发生变化，可能导致驱替效率降低、封存安全性降低，造成不良的工程效应。

为探究二氧化碳驱替地层深部热卤水工程的注入效率、驱替效率、封存安全性等，进行软件模拟为目前常用手段，而室内多因素耦合试验研究还鲜有报道，存在技术空缺。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种多因素耦合模拟二氧化碳驱替地层深部热卤水试验系统，旨在解决现有技术中的问题。

本发明解决上述技术问题的技术方案如下：

一种多因素耦合模拟二氧化碳驱替地层深部热卤水试验系统，包括驱替模拟装置、进气装置和进液装置，所述进气装置通过进气管路与所述驱替模拟装置连通，且所述进液装置通过进液管路与所述驱替模拟装置连通。

本发明的有益效果是：试验时，首先，通过本领域技术人员所能想到的方式将岩样置于驱替模拟装置内；然后，通过进液装置将卤水送至驱替模拟装置内，使得卤水浸入岩样内以模拟地层中卤水的分布情况；最后，通过进气装置将气体送入驱替模拟装置内，以模拟工程中二氧化碳的注入情况，并利用二氧化碳驱替岩样中的卤水以模拟工程中卤水注入的实际过程，以探究其注入效率、驱替效率、排卤量、封存安全性等。

本发明结构简单，设计合理，提供一种利用于二氧化碳驱替地层深部热卤水工程的耦合应力场、温度场、地层物理化学作用等因素的试验装置，用于工程中注入效率、驱替效率、排卤量、封存安全性的研究，为实际工程提供有效可靠的试验参照。

在上述技术方案的基础上，本发明还可以做如下改进。