[发明专利]一种测定二氧化碳在地层水中溶解度的装置及方法

权利要求书

1.一种测定二氧化碳在地层水中溶解度的装置，其特征在于，包括：CO₂供给装置、反应装置、取样器（8）和核磁共振仪（9）；

CO₂供给装置与反应装置连接，CO₂供给装置用于向反应装置加入CO₂，反应装置用于制备溶解达到平衡的CO₂-地层水溶液；取样器（8）与反应装置连接，用于对反应装置的CO₂-地层水溶液取样，核磁共振仪（9）用于检测取样器（8）中的CO₂-地层水溶液的扩散系数。

2.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述CO₂供给装置包括CO₂钢瓶（1）和高压泵（2），所述CO₂钢瓶（1）与高压泵（2）连接，在CO₂钢瓶（1）与高压泵（2）连接的管路上设置有阀门；所述高压泵（2）与反应装置连接，在高压泵（2）和反应装置连接的管路上设置有压力传感器和阀门，CO₂钢瓶（1）内的CO₂通过高压泵（2）输送至反应装置。

3.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述反应装置包括PVT反应筒（4），PVT反应筒（4）设置有真空泵（6）、循环泵（7）、搅拌器（5）和恒温箱（3）；真空泵（6）与PVT反应筒（4）和循环泵（7）连接，在连接的管路上设置有阀门；循环泵（7）还与取样器（8）连接，在循环泵（7）和取样器（8）连接的管路上设置有阀门，通过循环泵（7）使PVT反应筒（4）和取样器（8）内部液体循环；搅拌器（5）用于对PVT反应筒（4）内液体搅拌；恒温箱（3）位于PVT反应筒（4）外，恒温箱（3）用于对PVT反应筒（4）保持恒温。

4.根据权利要求1所述装置，其特征在于，所述取样器（8）放置于核磁共振仪（9）内，所述取样器（8）还设置有循环加热装置，通过循环加热装置对取样器（8）内的液体循环加热。

5.根据权利要求1-4任一项所述装置，其特征在于，在CO₂供给装置和反应装置的连接管路上、反应装置和取样器（8）连接的管路上分别设置有阀门。

6.一种测定二氧化碳在地层水中溶解度的方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制作溶解度关于扩散系数的标准曲线：制备T℃、P MPa溶解达到平衡的CO₂-地层水溶液，利用核磁共振仪（9）检测CO₂-地层水溶液的扩散系数，记录恒定的扩散系数值；根据不同溶解度的CO₂-地层水溶液的检测的扩散系数，绘制溶解度关于扩散系数的标准曲线；

（2）以溶有二氧化碳的地层水为待检样品，制备T℃、P MPa溶解达到平衡的CO₂-地层水溶液，利用核磁共振仪（9）检测其在不同时间的的扩散系数，根据扩散系数及步骤（1）制作的标准曲线，计算CO₂在地层水中的溶解度。

7.根据权利要求6所述方法，其特征在于，T℃的范围在30-80℃；P MPa的范围在3-30MPa。

8.根据权利要求6所述方法，其特征在于，还包括检查装置气密性和抽真空的步骤。

9.根据权利要求6-8任一项所述方法，其特征在于，采用权利要求1-5任一项所述装置测定二氧化碳在地层水中溶解度。

10.根据权利要求9所述方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制作溶解度关于扩散系数的标准曲线：向反应装置内注入地层水，调整温度为T℃，注入CO₂同时维持压力P MPa，搅拌、循环，静置，至溶液内的溶解达到平衡，得到CO₂-地层水溶液；将反应装置中的CO₂-地层水溶液循环至取样器（8）中，利用核磁共振仪（9）检测CO₂-地层水溶液的扩散系数，记录恒定的扩散系数值；通过若干次加入CO₂，检测并记录已知溶解度下的扩散系数，绘制溶解度关于扩散系数的标准曲线；

（2）测量CO₂在地层中的溶解度：向反应装置内注入模拟地层水，调整温度为T℃，注入过量CO₂气体，同时维持压力P MPa，搅拌、循环，静置，至溶液内的溶解达到平衡，得到CO₂-地层水溶液，将反应装置中的CO₂-地层水溶液循环至取样器（8）中，利用核磁共振仪（9）检测不同时间的CO₂-地层水溶液的扩散系数，根据扩散系数和步骤（1）绘制的标准曲线，计算出 T℃、P MPa条件下CO₂在地层水中的溶解度数据。