[发明专利]一种应用CT测量多孔介质中二氧化碳扩散系数的装置与方法

权利要求书

1.一种应用CT测量多孔介质中二氧化碳扩散系数的装置，包括CT扫描成像系统和CO₂扩散系统，CT扫描成像系统包括通用型X射线CT扫描装置（1）与数据处理计算机（6）；其特征在于：CO₂扩散系统包括高压容器（2）、注气泵（3）、气瓶（4）、注气泵控温装置（5a）、高压容器控温装置（5b）、真空泵（7）、压力传感器（9）和温度传感器（10），其中高压容器（2）放置于CT扫描装置（1）内部，高压容器（2）的入口通过注气泵（3）与气瓶（4）相连，注气泵（3）和高压容器（2）之间连接真空泵（7）和排气针阀（8d）；利用注气泵控温装置（5a）对注气泵（3）进行外部控温，利用高压容器控温装置（5b）对高压容器（2）进行外部控温；扩散系统的压力和温度分别采用压力传感器（9）和温度传感器（10）进行测量。

2.应用权利要求1所述的装置测量多孔介质中二氧化碳扩散系数的方法，其特征在于包括以下步骤：

1）向高压容器（2）内装入饱和油的多孔介质，再将高压容器（2）放入CT扫描装置（1）内部；

2）连接好管路，打开第二针阀（8b）、第三针阀（8c），开启真空泵（7），抽真空30分钟后停止，关闭第二针阀（8b）、第三针阀（8c），开启高压容器控温装置（5b）对高压容器（2）进行外部控温；

3）打开气瓶（4）和第一针阀（8a），向注入泵（3）中充入实验气体（二氧化碳）后，关闭第一针阀（8a），开启注气泵控温装置（5a），向高压容器（2）中注入工作气体；

4）打开第二针阀（8b），利用注入泵（3）向高压容器（2）内充入工作气体至实验压力，并保持恒压；利用压力传感器（9）和温度传感器（10）记录压力和温度，利用CT扫描装置（1）对高压容器（2）内饱和油的多孔介质扫描得到CT图像，然后每隔半小时进行一次扫描拍摄直至结束；

5）对所得到的CT图像的信号值进行分析处理，结合片层孔隙度确定多孔介质每个片层的二氧化碳相对浓度，进而利用菲克第二定律计算任意位置的扩散系数；

6）改变注入泵压力，重复步骤（1）-（5），得到不同压力下二氧化碳在饱和油多孔介质中的扩散系数。