[发明专利]一种模拟地层封闭环境的水岩反应装置及操作方法

权利要求书

1.一种模拟地层封闭环境的水岩反应装置，其特征在于，依次包括：流体制备与输送系统，同步反应与取样系统，信息采集与处理系统，以及，将所述流体制备与输送系统、所述同步反应与取样系统和所述信息采集与处理系统连通的管路，其中，所述同步反应与取样系统包括至少两个反应釜，其中至少包括:第一反应釜，用于容纳流体和岩石样品，并模拟地层封闭环境中发生的水岩反应过程，以及准备补充用的所述流体；以及，第二反应釜，通过所述管路连接于所述第一反应釜之后，用于容纳流体和岩石样品，并与所述第一反应釜进行同步反应，模拟地层封闭环境中发生的水岩反应过程；所述信息采集与处理系统包括：实时化学信号采集装置，设置于所述第二反应釜之后，检测从所述第二反应釜流入的所述流体；以及，数据采集处理系统。

2.根据权利要求1所述的模拟地层封闭环境的水岩反应装置，其特征在于，所述流体制备与输送系统依次包括：第一气瓶，用于储存第一气体；第一泵，用于输送所述第一气体；第一压力容器，用于吸收从所述第一泵泵入的所述第一气体而与储存于所述第一压力容器的溶液形成所述流体；以及，预热装置，用于对待反应的所述流体进行预热。

3.根据权利要求2所述的模拟地层封闭环境的水岩反应装置，其特征在于，所述同步反应与取样系统还包括：第二压力容器，设置于所述第一反应釜与所述预热装置之间，用于储存所述流体；第二气瓶，与所述第二压力容器相连并用于储存并向所述第二压力容器提供第二气体；第二泵，用于向所述第一反应釜和所述第二反应釜泵送所述流体，将所述第一反应釜中的所述流体定量泵入所述第二反应釜的同时，将所述第二反应釜中的等量的所述流体泵入所述信息采集与处理系统，以进行所述流体样品的监测；第一压力计，设置于所述第二压力容器上；以及，第二压力计和第三压力计，设置于所述第二反应釜与所述信息采集与处理系统之间。

4.根据权利要求3所述的模拟地层封闭环境的水岩反应装置，其特征在于，所述第一反应釜和所述第二反应釜的釜体材料为哈氏合金、聚四氟乙烯或聚醚醚酮，所述第一气体为二氧化碳，所述第二气体为氮气，所述溶液为盐水溶液。

5.根据权利要求3或4所述的模拟地层封闭环境的水岩反应装置，其特征在于，在所述第二反应釜之后还设置有分离器。

6.根据权利要求5所述的模拟地层封闭环境的水岩反应装置，其特征在于，在所述第一泵与所述第一压力容器之间设置有第一截止阀，在所述第一压力容器与所述预热装置之间设置有第二截止阀，在所述预热装置与所述第二压力容器之间设置有第三截止阀，在所述第二压力容器与所述第二气瓶之间设置有第四截止阀，在所述第一反应釜与所述第二反应釜之间设置有第五截止阀，在所述预热装置与所述分离器之间设置有第六截止阀，在所述第二压力计与所述第三压力计之间设置有第七截止阀，在所述实时化学信号采集装置与所述分离器之间设置有第八截止阀。

7.根据权利要求6所述的模拟地层封闭环境的水岩反应装置，其特征在于，在所述分离器外设置有第九截止阀，在所述第七截止阀与所述分离器之间设置有背压阀，在所述第二压力计与所述第三压力计之间设置有回压阀。

8.一种模拟地层封闭环境的水岩反应装置的操作方法，对权利要求1至7中任一项的模拟地层封闭环境的水岩反应装置进行操作，其特征在于，包括如下步骤：

（一）将岩石样品装入第一反应釜，将与所述岩石样品等量的岩石样品装入

第二反应釜；

（二）调节流体制备与输送系统，控制所述水岩反应装置内的温度达到反应设定温度，流体经所述流体制备与输送系统预热，向所述第一反应釜和所述第二反应釜泵入所述流体，调节所述水岩反应装置内的压力并保持压力；

（三）反应一个间隔后，将所述第一反应釜中的所述流体定量泵入所述第二反应釜的同时，将所述第二反应釜中的等量的所述流体泵入所述信息采集与处理系统；

（四）提取流体样品完成后，循环上述步骤（三），直至反应总时长达到预定时长；

（五）反应结束后，打开所述第二反应釜，进行对所述岩石样品的后续检测并进行数据后处理。

9.根据权利要求8所述的模拟地层封闭环境的水岩反应装置的操作方法，其特征在于，由所述流体制备与输送系统的预热装置对所述流体进行预热，所述流体为浓度0.3%的二氧化碳盐水溶液，反应时所述压力为10Mpa，提取所述流体样品的体积为10ml，提取所述流体样品的间隔为1小时，所述反应总时长为8小时，由所述信息采集与处理系统的实时化学信号采集装置对所述流体样品进行检测。