[实用新型]一种地质埋存条件下CO2迁移物理模拟平台

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种实验模型，尤其涉及一种地质埋存条件下CO2迁移物理模拟平台。 

背景技术

如何减少大气中CO2的排放量以减轻温室气体效应已经是人类面临的重大科学问题，实施CO2捕集及地质埋存(也称封存或储存)是目前大多数科学家公认的解决方法之一，开展CO2地质埋存研究具有广泛的科学和社会意义。CO2地质埋存就是把从集中排放源(如火力发电厂，钢铁厂等)分离得到的CO2注入地下深处具有适当封闭条件的地层中埋存起来。一般认为可能的地质埋存方式包括利用衰竭油气藏进行埋存、把CO2注入油气藏以提高石油采收率同时实现CO2埋存、把CO2注入地下深部不可开采煤层、或把CO2注入地下深部咸水含水层等。据政府间气候变化委员会估计，世界范围内CO2地质埋存潜力巨大，深部咸水含水层埋存潜力最大，其次为油气藏，再次为不可开采煤层。一般认为CO2地质埋存地点应该具备如下特点：(1)位于地质构造稳定地区，地震、火山、活断层不发育，所埋存的二氧化碳向大气泄漏的可能性很小；(2)储层的孔隙性和渗透能力达到一定的高度，这样能够达到一定的容量同时能够顺利注入；(3)储层上面覆盖有隔水层(盖层)，形成一个相对密封的条件。除此之外还要求地层埋深达到一定值(通常超过800m)，地层具有较低的地热增温梯度，这样储层压力超过二氧化碳的临界值(临界点31.1℃，7.38Mpa)，二氧化碳能够达到一定的密度。 

我国盆地分布众多，在众多的盆地中分布着大范围的碳酸盐岩地层，许多地层中都埋藏着丰富的油气或咸水，初步判断具备进行CO2地质储存的条件。目前国内对CO2地质埋存的研究还处于起步阶段，尤其对国内具有CO2地质埋存条件的盆地的埋存量评估，还未有人系统的做过研究。 

发明内容

本实用新型为了克服现有技术的不足，而提供的一种结构和控制简单，制造成本低，能够高效、准确地模拟CO2注入地下的地质埋存过程，并得出影响CO2地质埋存量的参数的地质埋存条件下CO2迁移物理模拟平台。 

本实用新型采用的技术方案： 

它包括模型系统，模型系统上端通过阀门连接有注入驱替系统和真空控制系统，注入驱替系统下端通过阀门连接有回压控制系统，回压控制系统下端设有出口计量系统，所述注入驱替系统包括CO₂注入驱替系统和液体注入驱替系统，所述的CO₂注入驱替系统包括CO₂气源，CO₂气源管路上设有CO₂泵，CO₂泵下端连接有密闭缓冲室，密闭缓冲室通过管路与模型系统连接，所述CO₂泵具有变频器和压力数显仪表；所述的液体注入驱替系统包括液体源(5)，液体源上设有液体泵，液体泵通过阀门与液体容器连接，液体容器另一端与模型系统连接；所述的真空控制系统包括真空泵和真空容器；所述模型系统包括内部的模型管和外侧的夹持管，夹持管具有环压控制系统；所述的实验模型具有温度控制系统。 

进一步，上述的出口计量系统包括气液分离器，气液分离器上端设有气体流量计，气液分离器下端设有液体质量计，所述的液体质量计包括电子天平和电子天平上设置的液体容器。 

进一步，上述的回压控制系统包括回压阀、回压容器和控制泵。 

进一步，上述的温度控制系统为恒温箱。 

进一步，上述的液体为水、油或其它有机液体。 

进一步，上述的模型管包括短模型管和长模型管。 

利用上述物理模拟平台进行超临界CO₂驱替液体的实验方法，它包括如下步骤： 

(1)将已知孔隙度岩样用液体饱和后，放入夹持器中，打开回压控制系统，将回压阀设置在8Mpa，并通过温度控制系统将实验模型温度控制在40℃，维持8h以上，确保岩样和液体容器内的液体温度均匀的稳定在设定温度，温度稳定后，通过液体泵向夹持器内注入液体，使夹持器内的压力保持在8Mpa左右，并关闭模型系统的入口、出口端阀门； 

(2)通过CO₂泵以恒定压力将CO₂注入缓冲罐中，使缓冲罐内压力达到12Mpa，让CO₂处于超临界状态，并使缓冲罐压力保持恒定在12Mpa； 

(3)打开夹持器入口端阀门，使CO₂注入岩样中，同时记录夹持器入口、出口处的压力及出口气体流量，流出液体质量，待夹持器入口、出口处的压力及出口气体流量恒定，流出液体质量保持不变，继续驱替2小时以上；