[发明专利]一种多孔介质内流体温度可视化测量装置

说明书

技术领域

本发明属于二氧化碳封存技术领域，涉及到一种多孔介质内流体温度可视化测量装置。

背景技术

随着全球温室气体的排放，温室效应导致的全球变暖已成了引起世人关注的焦点问题。政府间气候变化专业委员会(IPCC)于2005年向各国提出了碳捕捉与封存（Carbon Capture and Storage，CCS）技术以大幅减少温室气体的排放。二氧化碳封存是减少温室气体排放的有力措施。目前已经存在着多种二氧化碳封存技术，主要包括地质封存，海洋封存，工业利用和矿石碳化四种途径。CCS目前已经受到了全球各国的广泛研究和广泛应用。二氧化碳捕集与封存过程中地层水温度测量对于二氧化碳在地层扩散过程具有非常重要的影响作用，因此测量水温具有实用意义。

目前科研人员在二氧化碳驱水过程的温度测量技术领域取得了一定成果，但是现有温度测量技术在实施过程中仍存在如下问题，无法实现可视化实时测量、测量精度低难度大等。目前温度测量中使用的方法包括接触式测量和非接触式测量两大类。接触式测量包括膨胀式测温，热电偶、热电阻测温，热色测温等;非接触式测量包括辐射测温方法，激光干涉测温方法，声波微波测温方法，光谱测温方法，核磁共振成像测温方法等。膨胀式测温法存在着精度低，难以实现自动化且易于损坏的缺点。热电偶、热电阻测温只能得到几个离散点的温度，安装费时复杂，难以确定非常规物体的传热模型，并且会对温度场造成一定干扰。热色测温法会干扰测温对象温度从而带来误差。辐射测温法受被测对象发射率和中间介质影响较大，不适用于测量低发射率目标并且测温误差较大。而光谱测温法存在测温信号处理相当复杂的缺点。相比之下核磁共振测温方法可以得到无扰动的流场温度，成像中多个成像参数与温度相关，包括扩散系数、自旋晶格弛豫时间，质子共振频率，磁化传递，分子间量子相干和温度造影剂等。核磁共振测量温度具有以下优点：是一种非接触测量，不会对流场产生扰动，没有离子辐射，能够任何方向高分辨成像，并且由于核磁成像的多个参数随温度变化可以灵活选择成像参数，在工业领域得到了广泛应用。

发明内容

本发明提供了一种多孔介质内流体温度可视化测量装置，解决二氧化碳封存过程中温度的无法可视化测量、精度低等问题。

本发明的技术方案是：

一种多孔介质内流体温度可视化测量装置，包括核磁共振系统、注入回收系统、温度压力控制系统和计算机数据采集系统四个部分。

第一个为核磁共振系统：包括有核磁共振成像仪和岩芯样品管。岩芯样品管包括第一热电偶口、第二热电偶口、温控液注入口、温控液出口、端盖、内管、外管、端盖、封头、多孔介质、滤网、压板和保温层；封头与内管由锥度螺纹连接，端盖与封头、端盖与外管靠密封圈密封；内管内填充多孔介质；外管供温控液循环；外管外侧有保温层，以隔绝核磁共振成像仪与岩芯样品管之间的热传导，达到良好的隔热效果，能保护核磁共振成像仪，更精确地维持岩芯样品管内的温度。

第二个为注入回收系统：包括有气体注入回收系统、液体注入回收系统和真空泵。液体注入回收系统包括液体瓶、第一恒温恒压泵和回收瓶；气体注入回收系统包括气瓶和第二恒温恒压泵；液体和气体分别注入岩芯样品管中，从岩芯样品管所排出的液体进入回收瓶，气体排放到大气中；注入回收系统与岩芯样品管经铜管连接。

第三个是温度压力控制系统：包括有第一恒温槽、第二恒温槽、第三恒温槽、背压阀、第一压力表和第二压力表。第一恒温槽控制第一恒温恒压泵的温度，第二恒温槽控制第二恒温恒压泵的温度；第三恒温槽控制岩芯样品管的温度、第一压力表测量气瓶压力，第二压力表监控真空泵压力,调节背压阀压力，使实验系统达到所需压力；

第四个是计算机数据采集系统：包括测量温控液温度的第一热电偶、测量流体温度的第二热电偶、压差传感器、天平和流量计，采集系统能够实时采集并处理温度、压力、质量和流量数据。

本发明的效果和益处是一种多孔介质内流体温度可视化测量装置，解决二氧化碳封存过程中温度的无法可视化测量、精度低等问题。样品岩芯管的外管采用保温层设计，良好的阻隔了核磁共振成像仪与岩芯样品管外管之间的热传导，达到良好的隔热效果，保护核磁共振成像仪，维持了岩芯样品管的温度；岩芯样品管采用聚酰亚胺材料制成，无磁性且满足耐高压的要求，结构紧凑，使用方便；通过调节温控液温度，控制岩芯样品管内样品的温度，背压阀调节整个系统的压力，模拟地层二氧化碳封存的真实环境。在二氧化碳封存实验过程中通过对流体的核磁共振成像扫描获得流体温度场。

附图说明

图1是一种多孔介质内流体温度可视化测量装置结构框图。