[发明专利]一种测量CO2/盐水/岩石体系接触角的实验装置

摘要

本发明提供了一种测量CO₂/盐水/岩石体系接触角的实验装置，属于温室气体地质封存技术领域。该实验装置包括高温高压釜、加热带、高速摄像仪、图像分析仪、温度控制台、CO₂注射器、溶液瓶、真空泵、压力表、温度采集器和岩石等。本发明可实现温度采集器的有级调节，精确测量接触界面的温度；测量岩石表面不同位置的接触角；无级调节CO₂气泡在盐水中脱离位置与岩石表面垂直距离，研究气泡脱离位置对接触角的影响以及测量动态接触角；研究温度、压力、岩石表面粗糙度、盐水组成成分、离子强度和岩石种类等因素对CO₂气泡与岩石表面接触角的影响规律，为CO₂地质封存提供可靠的实验依据。

主权项

一种测量CO₂/盐水/岩石体系接触角的实验装置，其特征在于，该实验装置包括光源、封头、高温高压釜、环形特氟龙密封圈、蓝宝石视镜、环形紫铜垫片、加热带、高速摄像仪、图像分析仪、温度控制台、CO₂气瓶、CO₂泵、流量控制阀、CO₂注射器、锥面接头、泄液阀、溶液瓶、真空泵、双手柄三通针阀、压力表、载物片、插槽、温度采集器和岩石；所述的高温高压釜内部为水平圆柱形腔体，腔体内部竖直方向2/3处焊接插槽，插槽位置水平，腔体左右两侧均分布有台阶孔，高温高压釜两侧端口处为内螺纹结构；高温高压釜左右对称截面上分布四个螺纹孔，分别位于高温高压釜的顶部、底部、前下方和后方；所述的温度采集器包括堵头、压紧螺母、热电偶和卡套；卡套用于固定热电偶，固定部位不可调节；压紧螺母将卡套压在堵头内，堵头与高温高压釜后方的螺纹孔配合连接；热电偶贯穿于堵头，其前端伸入高温高压釜腔体内；堵头长度为3个系列，长度差依次为3mm，通过更换不同长度堵头，热电偶前端在高温高压釜腔体内的位置发生有级移动，实现温度采集器的有级调节，精确测量接触界面的温度；所述的CO₂注射器包括针头、环形特氟龙密封圈、螺筒、凸台、螺杆把和针管；针头安装在针管前端，凸台焊接在针管中部，针管前端穿过螺筒，凸台被套入螺筒内；螺杆把从针管末端套入，螺杆把的外螺纹和螺筒的内螺纹配合连接，螺杆把的前端顶着针管中部的凸台，旋转螺杆把，凸台上下移动，带动针头上下移动，实现无级调节CO₂气泡在盐水中脱离位置与岩石表面垂直距离；针头伸入高温高压釜腔体内，螺筒的外螺纹与高温高压釜底部螺纹孔配合连接，并将环形特氟龙密封圈压在高温高压釜底部的螺纹孔内，实现密封；针头为直型针头和偏心距弯型针头，偏心距为3mm和6mm；岩石粘贴在载物片下表面，载物片卡在高温高压釜的插槽内，用于固定岩石；环形特氟龙密封圈位于蓝宝石视镜的侧面，带有通孔的封头与高温高压釜两侧端口处内螺纹啮合连接，并依次将环形紫铜垫片和侧面套有环形特氟龙密封圈的蓝宝石视镜压在高温高压釜的台阶孔内，环形紫铜垫片位于台阶孔端面和蓝宝石视镜间，实现高温高压釜两侧端口密封；双手柄三通针阀的下端口通过锥面接头与高温高压釜顶部螺纹孔连接，双手柄三通针阀的上左端口与真空泵连接，双手柄三通针阀的上右端口依次连接压力表和流量控制阀后，与CO₂泵的出口连接；CO₂注射器的针管通过流量控制阀与CO₂泵的出口连接；CO₂泵的入口依次连接流量控制阀和CO₂气瓶；溶液瓶与流量控制阀连接，并分出两条支路，一条支路通过锥面接头与高温高压釜前下方螺纹孔连接，以注液；另一条支路连接泄液阀，以泄液；温度控制台分别与加热带和温度采集器的热电偶末端相连，加热带缠绕在高温高压釜外壁，以加热；光源和高速摄像仪置于高温高压釜左右两侧封头处，光源、高速摄像和高温高压釜的中心轴线位于同一水平线上，高速摄像仪与图像分析仪相连接，以处理图像，测量接触角。