[实用新型]一种超临界CO2-水-岩石反应实验装置

说明书

技术领域

本实用新型是关于一种集成的CO₂-咸水-岩石地球化学反应全流程实验的装置，可模拟地层温度、压力、水（咸水）组分和浓度、超临界态CO₂等条件，开展CO₂、水和岩石三者的地球化学反应，分析反应前后的水岩变化，研究矿物封存机理及水岩反应特征。

背景技术

工业革命以来，二氧化碳的大量排放引发了“温室效应”和“全球气候异常”等环境问题，全球各国政府和科研机构逐渐加大了对二氧化碳减排的关注和投入。CCS（Carbon Capture and Storage）技术是一种将二氧化碳（CO₂）捕获和封存的技术，其主要通过碳捕捉技术，将工业和有关能源产业所生产的二氧化碳分离出来，再通过碳储存手段，将其输送并封存到海底或地下等与大气隔绝的地方，该技术作为目前减排潜力最大的单项技术得到了越来越多的关注，科学界从上个世纪80年开始对CO₂地质封存的各个方面开展了研究。

地质封存方式根据机理的不同，可分为构造（圈闭）封存、残余气封存、溶解封存和矿化封存，四种机理随时间按顺序分别占主导地位。其中，矿化封存是安全性最强的封存方式，也是地质封存最终演化结果。开展对矿化封存过程的超临界CO₂、地层咸水和岩石之间的地球化学变化研究，能更好的揭示封存作用机理，评估封存潜力，指导工程选址和安全环境影响评价。

现有技术中已报道有各种开展相关研究的装置。例如，文献“CO₂流体与储层砂岩相互作用机理实验”（张凤君、王怀远、王广华等，吉林大学学报（地球科学版），2012，42(3):821-826）公开了对CO₂流体与储层砂岩相互作用机理的实验研究，实验所用设备为FYX型高压反应釜(大连通产高压釜容器制造有限公司)，其具有恒温恒压控制及搅拌速度可调节功能，最高工作压力为30MPa、温度为350℃；设有进气口和出气口及反应釜底部液体取样装置，可进行分时段连续取样分析。文献“CO₂流体-石千峰组砂岩相互作用的实验研究”（王怀远，硕士学位论文，吉林大学，2012）公开了一种利用高压反应釜模拟地下环境进行的水-岩-气相互作用实验和计算机数值模拟，其中的装置能开展CO₂流体对储层岩石的溶蚀、溶解作用以及新生成的矿物形成对CO₂的捕获的研究。CN102565273A公开了一种CO₂地质封存中水岩反应的批式实验装置，所述装置包括有：一反应釜，其釜头与釜体以可拆卸的环封连接，釜体置于加热器中，该釜体内装有水和岩石样品；一CO₂气瓶，通过第一气阀连接至釜体内；一进水管，通过进水阀连接至釜体内；一第一排气阀，连接至釜体内；该装置可以满足CO₂-水-岩反应的温度、压力要求，可使CO₂-水-岩反应实验可以加入足够量的水、岩、气样品、加气过程中不带入空气、反应过程中维持恒定压力。文献“Experimental evaluation of interactions in supercritical CO₂/water/rock minerals system under geologic CO₂sequestration conditions”（HONGFEI LIN;FUJII Takashi;TAKISAWA Reisuke;etc.Journal of materials science,2008,43(7):2307-2315）公开了利用热液高压釜实验模拟100℃高温下CO₂-水-岩石矿物反应。

然而，上述所报道的装置都是将实验流程的各部分设备简单拼接，实验过程中需要人员进行具体手工的操作，未见能形成实验过程一体化集成，即：抽真空、超临界CO₂注入、温度压力调控、数据采集和处理等过程实现自动化。另外，这些现有技术的装置均未能实现注入效率较高的CO₂液态注入。

实用新型内容

本实用新型的主要目的是提供一种CO₂-水-岩石地球化学反应全流程实验的集成一体化装置，能开展矿化封存过程的超临界CO₂、地层咸水和岩石之间的地球化学变化定性定量实验，简化实验流程，在CO₂进入反应釜前实现液化，提高注入效率和稳定性。