[发明专利]一种测量超临界CO2在岩石中渗透系数的试验装置

说明书

技术领域

   本发明涉及一种在地质工程研究领域，用于测定超临界CO₂在岩石中渗透系数的试验装置。 

背景技术

CO₂地质封存是一种减少温室气体排放的有效措施。在地下深处高温（大于31.26℃）高压（大于7.38MPa）的环境中，注入地层的CO₂主要处于超临界状态。这是一种界于液态和气态之间的具有独特性质的状态。因此，在进行CO₂地质封存之前，需要测定超临界CO₂在目标储层（岩石介质）中的渗透系数，以确定CO₂的注入压力，并预测CO₂注入地下岩层后运移过程，从而评价CO₂地质封存的稳定性和安全性。 

通过专利检索发现，和本发明比较接近的测量岩土介质渗透系数的仪器有南京水利科学研究院发明的“大型数控双向渗透仪”（授权公告号CN102507405B）和浙江大学发明的“自循环测量垂直和水平渗透系数的综合渗透仪”（授权公告号CN100595562C），但是这些装置是针对液体或气体设计的，不能用于测量超临界CO₂的渗透系数。这是因为超临界CO₂的渗透试验中存在着相变转换过程，超出了这些仪器的适用范围。因此，目前还没有专门针对超临界CO₂在岩石中渗透系数的测量装置。 

发明内容

本发明的目的是为了公开一种能测定超临界CO₂在岩石中的渗透系数的试验装置。 

发明给出的技术方案为： 

一种测量超临界CO₂在岩石中渗透系数的试验装置，其特征在于，该试验装置包括高压渗透室、恒温水循环装置、围压增压器、进口缓冲容器、出口压缓冲容器、背压调压阀、出口调压阀、流量计和CO₂增压泵。

所述高压渗透室用于放置岩样进行渗透试验，分别与恒温水循环装置、围压增压器、进口缓冲容器、出口缓冲容器相连。 

所述围压增压器一端与高压渗透室相连，另一端连接压缩空气源，向高压渗透室内注入水，并通过液压传导向高压渗透室内的岩样施加高围压。 

所述恒温水循环装置与高压渗透室内部的一根加热管连接，用于加热高压渗透室内的液体，以控制岩样在渗透试验过程中的温度。 

所述进口缓冲容器一端与高压渗透室的CO₂进口端相连，另一端与CO₂增压泵相连；CO₂增压泵送来的CO₂在此缓冲以后再送入高压渗透室。 

所述出口缓冲容器的一端与高压渗透室的CO₂出口端相连，另一端与调压阀相连；从CO₂出口端出来的CO₂在此缓冲以后，经过出口调压阀降压，然后通过流量计测量流量；在这个降压的过程中，超临界CO₂变成气态CO₂。此外，出口缓冲容器还有一条通道连向背压调压阀，然后通向CO₂增压泵；这个通路是单向的，只能将CO₂增压泵送来的CO₂导入出口缓冲器，而不能回流。 

所述高压渗透室，包括外壳、内腔、安全阀和一个排气阀。 

所述外壳由底座和顶盖组成，都是由不锈钢制成，通过螺栓可以紧密连接在一起。

所述内腔设置有加热管、岩样、两个金属圆柱体和若干弹簧。高压渗透室的内腔设置了加热管，与外部的恒温水循环装置相连。内腔中放置的岩样加工成一个扁圆柱体。岩样固定两个金属圆柱体之间。两个金属圆柱体的直径与岩样的直径相同，两个金属圆柱体之间用若干弹簧相连，使它们能够和岩样紧密接触。下方圆柱体内部设有CO₂进气管线，该CO₂进气管线与进口缓冲容器连接；上方圆柱体内部设有CO₂出气管线，该CO₂出气管线与出口缓冲容器连接。 

顶盖的上部设有一个安全阀和一个排气阀。 

与现有技术相比，本发明公开了一种能实现测定超临界CO₂在岩石中的渗透系数的试验装置，设计合理，方便使用，效率高，整个装置成本低。 

附图说明

图1 本发明整个试验装置结构示意图 

图2 高压渗透室的剖面结构示意图图