[发明专利]一种CO2

权利要求书

1.一种CO₂与抑制剂交替注入开采甲烷并封存CO₂的模拟装置的实验方法，装置包括反应釜（22）、甲烷注气系统、二氧化碳/抑制剂注入系统、氮气注气系统、检测系统和数据采集系统（17）；

所述反应釜（22）中采用橡皮膜（44）分为围压室（42）和反应室（43）；反应釜（22）置于制冷水槽（23）中，制冷水槽（23）与反应釜循环制冷水浴（21）连接；

所述甲烷注气系统采用甲烷气瓶（1）由甲烷气管（1a）和甲烷进釜管（41）连接至反应室（43），甲烷气管（1a）依次经过甲烷阀（10）、甲烷注射泵（7），甲烷注射泵（7）连接甲烷循环制冷水浴（4）；甲烷进釜管（41）上设置甲烷压力传感器（28）和甲烷釜前阀（32）；

所述二氧化碳/抑制剂注入系统中二氧化碳气瓶（2）由二氧化碳气管（2a）依次经过二氧化碳阀（11）、二氧化碳注射泵（8）、二氧化碳泵后阀（38）后连接微流控三路阀（13）的第一路；抑制剂罐（3）由抑制剂管（3a）依次经过抑制剂阀（12）、抑制剂注射泵（9）、抑制剂泵后阀（37）后连接至微流控三路阀（13）的第二路；微流控三路阀（13）的第三路由混合进釜管（40）连接至反应室（43），混合进釜管（40）上依次设置三通阀（18）、混合压力传感器（27）和二氧化碳釜前阀（33）；真空泵（20）通过真空管（19）连接至三通阀（18）；所述二氧化碳注射泵（8）与二氧化碳循环制冷水浴（5）连接，抑制剂注射泵（9）与抑制剂循环制冷水浴（6）连接；

所述氮气注气系统中氮气瓶（14）由氮气管（14a）依次经过氮气阀（30）、氮气注射泵（16）、氮气泵后阀（31）后连接至反应釜（22）的围压室（42）；

所述检测系统采用反应室（43）连通出釜管（39），出釜管阀（34）依次经过背压阀（24）、分离器阀（35）、气液分离器（25）、色谱仪阀（36）后连接至气相色谱仪（26）；

所述数据采集系统（17）与甲烷注射泵（7）、二氧化碳注射泵（8）、抑制剂注射泵（9）、微流控三路阀（13）、氮气注射泵（16）、混合压力传感器（27）、甲烷压力传感器（28）、氮气压力传感器（29）、背压阀（24）、气液分离器（25）和气相色谱仪（26）进行电连接；

其特征在于，实验方法包括以下步骤：

S1. 将样品装入反应室（43）内，套上橡皮膜（44）放置到反应釜（22）后封盖；

S2. 依次打开甲烷循环制冷水浴（4）、二氧化碳循环制冷水浴（5）、抑制剂循环制冷水浴（6）、氮气循环制冷水浴（15）和反应釜循环制冷水浴（21），并调节温度至274.15K对装置中所涉及的甲烷、二氧化碳、抑制剂、氮气和样品进行制冷；

打开甲烷阀（10）、甲烷釜前阀（32），甲烷注射泵（7）将甲烷通入到反应室（43）中控制甲烷水合物生成；观察数据采集系统（17）中甲烷注射泵（7）的体积不再发生变化后，甲烷水合物生成实验结束，关闭甲烷釜前阀（32）；

S3. 调节反应釜循环制冷水浴（21）的温度至265.15K，使得制冷水槽（23）内部的温度降至265.15K，此温度下水合物在大气压条件下稳定存在；

打开氮气泵后阀（31），同时打开真空阀（19）和二氧化碳釜前阀（33），启动真空泵（20），在维持围压室（42）与反应室（43）压差不变的条件下，将反应室（43）内残余的甲烷气体抽出后关闭真空阀（19）和二氧化碳釜前阀（33），同时关闭真空泵（20）；

S4.打开二氧化碳阀（11）、二氧化碳泵后阀（38）、抑制剂阀（12）和抑制剂泵后阀（37），微流控三路阀（13）控制CO₂/抑制剂的交替注入频率，打开二氧化碳注射泵（8）和抑制剂注射泵（9），打开二氧化碳釜前阀（33），将CO₂/抑制剂在设定好的频率注入到反应釜 （22）的反应室（43）内；

利用氮气注射泵（16）将氮气再此注入至围压室（42）中，控制压差直至设定压力；

调节背压阀（24）的压力为3MPa，依次打开出釜管阀（34）、分离器阀（35）和色谱仪阀（36）；利用反应釜循环制冷水浴（21）调节制冷水槽（23）的温度至274.15K，开始进行甲烷水合物开采、CO₂封存过程，并通过数据采集系统（17）实时记录气相色谱仪（26）的分析结果；

S5.实验结束时重复S₃的过程后关闭全部截止阀，利用反应釜制冷循环水浴（21）将冷却水槽（23）内的温度升高至293.15K，将反应室（43）内的残余水合物全部分解掉，并通过数据采集系统（17）记录内部压力值，并对残余气体利用气相色谱仪（26）进行分析。