一種深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統的製作方法
2023-10-08 07:20:04 1
一種深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統的製作方法
【專利摘要】本發明提供了一種深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統，包括恆溫箱，聲波接收器，設於所述恆溫箱中的溫度壓力流動應力耦合巖心裝置，氣液注入裝置，氣液排出裝置，以及圍壓氣液注入裝置；溫度壓力流動應力耦合巖心裝置包括筒狀且兩端開口的巖心夾持器，用於密封包裹實驗巖心的密封膠套，與所述巖心夾持器兩端開口適配的上、下應力傳遞連接頭，上、下壓力機傳力柱，上、下聲波發射與接收探頭，所述巖心夾持器的筒身上設有圍壓氣液注入接口。本發明客觀再造了地層巖心樣品在深部地層的原位環境中的流動實驗，真實模擬二氧化碳在深部地下巖體孔隙中的運移方式，能實時獲取精確的實驗數據參數。
【專利說明】一種深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統
【技術領域】
[0001]本發明屬於二氧化碳地質儲存技術研究裝置領域，尤其涉及一種深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統。
【背景技術】
[0002]環境和能源是人類社會可持續發展所關注的兩大主題，也是影響我國國民經濟發展的兩大因素。近年來，氣候變化問題已被列為全球首要的環境問題，並且日益成為國際社會關注的焦點。2009年12月7日至12月19日，世界192個國家在哥本哈根召開聯合國氣候會議，商討應對氣候變化的對策和措施。我國政府對氣候變化問題高度重視，承諾到2020年我國單位國內生產總值二氧化碳排放比2005年下降40%?45%，我國面臨的二氧化碳減排壓力巨大。
[0003]目前，國際上提出了許多應對全球變化的新方法和新技術，二氧化碳地質儲存(CGS)作為一種直接、有效的減排手段，是目前國際社會公認的應對氣候變化的重要對策，該技術既可滿足世界日益增長的能源需求，又不會對地球氣候造成威脅。CO2地質儲存(C02GeologicalSequestration),即將固定點源(多數為發電廠或類似的工業點源)所產生的CO2通過收集，長期儲存於相對封閉的地質構造中，從而阻止或顯著減少CO2向大氣中的人為排放。CO2地質儲存技術引起了各國政府和科學家們的高度重視，歐美發達國家已經走在了前面，開展了大量的可行性研究、室內實驗研究和計算機模擬研究，並在此基礎之上進行了相關實際工程示範，取得了顯著的效果，一些關鍵技術已逐漸成熟。
[0004]前期的研究和工程實踐表明，二氧化碳地質儲存的過程，涉及一系列的重大經濟、社會問題、科學技術問題和環境、安全問題。實現科學、有效、經濟、環保的二氧化碳地質儲存，需要多學科科學和技術人員的共同努力和合作。
[0005]我國在二氧化碳地質儲存領域的研究剛剛起步，中國地質調查局於2010年實施了我國第一個二氧化碳地質儲存的計劃項目:全國二氧化碳地質儲存潛力評價與示範工程。研究二氧化碳在地質儲層中的空間運移的手段包括數值模擬、井下監測、地面地震、室內實驗等。室內模擬實驗是研究二氧化碳在儲層運移演化以及獲取相關參數的重要方法和技術手段。由於二氧化碳地質儲存在我國目前處於起步階段，因此，亟需開發相關的實驗裝置，用於科學研究和工程實驗。
【發明內容】
[0006]本發明的目的在於提供一種深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統，旨在解決現有二氧化碳地質儲存技術研究裝置不能客觀表徵實驗巖心所處的原位環境條件下的溫度壓力流動應力耦合問題，通過本發明的研發裝置，實現客觀模擬和表徵真實的地下原位環境條件，使得獲取的巖石物性參數和流體運移特徵數據更加科學合理。
[0007]本發明是這樣實現的，一種深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統，包括恆溫箱，聲波接收器，設於所述恆溫箱中的溫度壓力流動應力耦合巖心裝置，氣液注入裝置，氣液排出裝置，以及圍壓氣液注入裝置；其中，所述溫度壓力流動應力耦合巖心裝置包括筒狀且兩端開口的巖心夾持器，用於密封包裹實驗巖心的密封膠套，與所述巖心夾持器兩端開口適配的上、下應力傳遞連接頭，上、下壓力機傳力柱，上聲波發射探頭，下聲波接收探頭，中心設有與所述上、下應力傳遞連接頭適配通孔的上、下密封堵頭，所述巖心夾持器的筒身上設有圍壓氣液注入接口 ；其中，
[0008]所述上、下密封堵頭分別與巖心夾持器開口兩端對接閉合，所述巖心夾持器內置密封膠套；所述上應力傳遞連接頭一端穿過上密封堵頭的通孔後頂持在密封膠套內部的巖心上，且所述上應力傳遞連接頭另一端頂持在上壓力機傳力柱上，所述上應力傳遞連接頭與上壓力機傳力柱之間設有上聲波發射探頭；所述下應力傳遞連接頭一端穿過下密封堵頭的通孔後頂持在密封膠套內部的巖心上，且所述下應力傳遞連接頭另一端頂持在下壓力機傳力柱上，所述下應力傳遞連接頭與下壓力機傳力柱之間設有下聲波接收探頭；
[0009]所述聲波接收器分別與上聲波發射探頭以及下聲波接收探頭通過數據線連接；
[0010]所述上應力傳遞連接頭內設有與巖心夾持器內部導通的氣液排出接口，所述下應力傳遞連接頭內設有與巖心夾持器內部導通的氣液注入接口 ；所述氣液注入裝置通過管道與所述氣液注入接口連接，所述氣液排出裝置通過管道與所述氣液排出接口連接；
[0011]所述巖心夾持器、密封膠套、上密封堵頭以及下密封堵頭之間形成一環形密封腔，所述環形密封腔與圍壓氣液注入接口相通，所述圍壓氣液注入接口與圍壓氣液注入裝置通過管道連接。
[0012]優選地，所述氣液注入裝置包括注入壓力傳感器，增壓泵，儲氣罐，調壓閥，進氣閥，出氣閥，用於盛放增壓後的高壓氣體容器A，用於盛放實驗過程中需要注入的液體的容器B，以及注入泵；其中，所述進氣閥、增壓泵、儲氣罐、調壓閥、出氣閥以及氣液注入接口依次通過管道連接；
[0013]所述注入泵分別通過管道與容器A和容器B的輸入端連接，所述容器A和容器B的輸出端設於所述出氣閥和氣液注入接口之間的連接管道；
[0014]所述注入壓力傳感器設於出氣閥和氣液注入接口之間的連接管道上，且所述注入壓力傳感器位於出氣閥和容器A之間。
[0015]優選地，所述注入壓力傳感器包括量程規格分別為10MPa、70MPa、40MPa的第一、第二以及第三壓力傳感器，Fl閥及F2閥；其中，
[0016]所述第一壓力傳感器與Fl閥的輸入端連接，所述第三壓力傳感器與F2閥的輸入端連接，所述Fl閥的輸出端、第二壓力傳感器以及F2閥的輸出端匯聚在第一支管一端，所述第一支管另一端連接在出氣閥和氣液注入接口之間的連接管道上。
[0017]優選地，所述深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統還包括上、下壓緊環，上、下大帽；所述上壓緊環以及上大帽的軸心處均設有與所述上應力傳遞連接頭適配的通孔，所述下壓緊環以及下大帽的軸心處均設有與所述下應力傳遞連接頭適配的通孔；其中，
[0018]所述上大帽通過內螺紋旋緊在巖心夾持器一端，所述上大帽內的上壓緊環頂緊在上密封堵頭遠離巖心夾持器方向一端上；
[0019]所述下大帽通過內螺紋旋緊在巖心夾持器另一端，所述下大帽內的下壓緊環頂緊在下密封堵頭遠離巖心夾持器方向一端上。
[0020]優選地，所述氣液排出裝置包括F3?F5閥，排出壓力傳感器，回壓傳感器，回壓閥，緩衝罐，回壓泵，液體盛放器，氣液分離器，以及流量計；其中，所述回壓閥上設有第一、第二以及第三回壓連接埠，所述回壓閥的第一和第二管道連接埠分別與所述氣液排出口通過管道連接，所述氣液分離器上設有第一、第二以及第三氣液分離連接埠 ；其中，
[0021]所述第一回壓連接埠與氣液排出口的連接管道上設有F3閥，所述排出壓力傳感器通過管道連接在第一管道連接埠與F3閥之間的管道上；
[0022]所述第二回壓連接埠與第一氣液分離連接埠通過管道連接，所述第二氣液分離連接埠的液體輸出端置於液體盛放器上方，所述第三氣液分離連接埠與所述氣液排出口通過管道連接，所述第三氣液分離連接埠與氣液排出口之間的管道上依次設有F5閥、流量計以及F4閥；
[0023]所述回壓泵與第三回壓連接埠之間通過管道連接，所述回壓泵與第三回壓連接埠之間的管道上連接第二支管一端，所述緩衝罐與回壓傳感器通過管道連接，所述第二支管另一端連接在緩衝罐與回壓傳感器之間的管道上。
[0024]優選地，所述排出壓力傳感器包括量程分別為40MPa、10MPa的第四、第五壓力傳感以及F6閥；所述第四壓力傳感器與F6閥的輸入端連接，所述F6閥的輸出端和第五壓力傳感器匯聚在第三支管上，所述第三支管的另一端連接在第一回壓連接埠與氣液排出口的連接管道上。
[0025]優選地，所述流量計包括量程分別為10SCCM、100SCCM、1000SCCM的第一、第二以
及第三流量計，以及用於根據管道流量大小自動切換相應量程的流量計進行工作的Vi?V3自動控制閥；其中，所述第三流量計與Vl自動控制閥輸入端連接，所述第二流量計與V2自動控制閥的輸入端連接，所述第一流量計與V3自動控制閥的輸入端連接，所述Vl?V3的輸出端匯聚在第四支管的一端，且所述第四支管的另一端連接在F5閥與F4閥之間的連接管道上。
[0026]優選地，所述圍壓氣液注入裝置包括圍壓泵以及圍壓傳感器，其中，所述圍壓泵與巖心夾持器通過管道連接，所述圍壓傳感器連接在圍壓泵與巖心夾持器之間的管道上。
[0027]本發明克服現有技術的不足，提供一種深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統，基於相關領域滲流研究的現狀，採用將溫度控制、流體壓力控制、地層應力控制、流量計量與聲波採集相結合，客觀再造了地層巖心樣品在深部地層的原位環境中的流動實驗，為客觀模擬二氧化碳在地下巖體孔隙中的運移提供了可行的技術保障，為獲取更加科學客觀的實驗數據和相關的巖石孔隙流體流動參數提供了設備條件。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0028]圖1是本發明的深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統一實施例的結構示意圖；
[0029]圖2是圖1中溫度壓力流動應力耦合巖心裝置的A-A剖面結構示意圖；
[0030]圖3是圖1中氣液注入裝置的結構示意圖；
[0031]圖4是圖1中氣液排出裝置的結構示意圖；
[0032]圖5是圖1中圍壓氣液注入裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】[0033]為了使本發明的目的、技術方案及優點更加清楚明白，以下結合附圖及實施例，對本發明進行進一步詳細說明。應當理解，此處所描述的具體實施例僅用以解釋本發明，並不用於限定本發明。
[0034]如圖1至5所示，其中，圖1是本發明的深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統一實施例的結構示意圖；圖2是圖1中溫度壓力流動應力耦合巖心裝置的A-A剖面結構示意圖；圖3是圖1中氣液注入裝置的結構示意圖；圖4是圖1中氣液排出裝置的結構示意圖；圖5是圖1中圍壓氣液注入裝置的結構示意圖。
[0035]一種深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統，包括恆溫箱1，聲波接收器2，設於所述恆溫箱I中的溫度壓力流動應力耦合巖心裝置3，氣液注入裝置4，氣液排出裝置5，以及圍壓氣體液注入裝置6 ;其中，所述溫度壓力流動應力耦合巖心裝置3包括筒狀且兩端開口的巖心夾持器31，用於密封包裹實驗巖心的密封膠套321，與所述巖心夾持器31兩端開口適配的上、下應力傳遞連接頭331、332，上、下壓力機傳力柱341、342，上聲波發射探頭351，下聲波接收探頭352，中心設有與所述上、下應力傳遞連接頭331、332適配通孔的上322、下密封堵頭323，所述巖心夾持器31的筒身上設有圍壓氣液注入接口 36 ;其中，
[0036]所述上、下密封堵頭322、323分別與巖心夾持器31開口兩端對接閉合，所述巖心夾持器31內置密封膠套321 ;所述上應力傳遞連接頭331 —端穿過上密封堵頭322的通孔後頂持在密封膠套321內部的巖心7上，且所述上應力傳遞連接頭331另一端頂持在上壓力機傳力柱341上，所述上應力傳遞連接頭331與上壓力機傳力柱341之間設有上聲波發射探頭351 ;所述下應力傳遞連接頭332 —端穿過下密封堵頭323的通孔後頂持在密封膠套321內部的巖心7上，且所述下應力傳遞連接頭332另一端頂持在下壓力機傳力柱342上，所述下應力傳遞連接頭332與下壓力機傳力柱342之間設有下聲波接收探頭352 ；
[0037]所述聲波接收器2分別與上聲波發射探頭351以及下聲波接收探頭352通過數據線連接；
[0038]所述上應力傳遞連接頭331內設有與巖心夾持器31內部導通的氣液排出接口324，所述下應力傳遞連接頭332內設有與巖心夾持器31內部導通的氣液注入接口 325 ;所述氣液注入裝置4通過管道與所述氣液注入接口 325連接，所述氣液排出裝置5通過管道與所述氣液排出接口 324連接；
[0039]所述巖心夾持器31、密封膠套321、上密封堵頭322以及下密封堵頭323之間形成一環形密封腔，所述環形密封腔與圍壓氣液注入接口 36相通，所述圍壓氣液注入接口 36與圍壓氣液注入裝置6通過管道連接。
[0040]在本發明實施例中，為了保證溫度壓力流動應力耦合巖心裝置3的拆裝方便以及良好的密封性，所述深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統還包括上、下壓緊環326、327，上、下大帽328、329 ;所述上壓緊環326以及上大帽328的軸心處均設有與所述上應力傳遞連接頭331適配的通孔，所述下壓緊環327以及下大帽329的軸心處均設有與所述下應力傳遞連接頭332適配的通孔；其中，所述上大帽328通過內螺紋旋緊在巖心夾持器31 一端，所述上大帽328內的上壓緊環326頂緊在上密封堵頭322遠離巖心夾持器31方向一端上；所述下大帽329通過內螺紋旋緊在巖心夾持器32另一端，所述下大帽329內的下壓緊環327頂緊在下密封堵頭323遠離巖心夾持器31方向一端上。
[0041]在本發明的實施例中，更具體的，所述氣液注入裝置4包括注入壓力傳感器41，增壓泵42，儲氣罐43，調壓閥44，進氣閥45，出氣閥46，用於盛放增壓後的高壓氣體容器A47，用於盛放實驗過程中需要注入的液體的容器B48，以及注入泵49 ;其中，所述進氣閥45、增壓泵42、儲氣罐43、調壓閥44、出氣閥46以及氣液注入接口依次通過管道連接；
[0042]所述注入泵分別通過管道與容器A47和容器B48的輸入端連接，所述容器A47和容器B48的輸出端設於所述出氣閥46和氣液注入接口之間的連接管道；
[0043]所述注入壓力傳感器41設於出氣閥46和氣液注入接口之間的連接管道上，且所述注入壓力傳感器41位於出氣閥46和容器A47之間。
[0044]更具體的，所述注入壓力傳感器41包括量程規格分別為10MPa、40MPa、70MPa第一、第二以及第三壓力傳感器411、412、413，Fl閥，以及F2閥；其中，
[0045]所述第一壓力傳感器411與Fl閥的輸入端連接，所述第三壓力傳感器413與F2閥的輸入端連接，所述Fl閥的輸出端、第二壓力傳感器412以及F2閥的輸出端匯聚在第一支管414 一端，所述第一支管414另一端連接在出氣閥46和氣液注入接口之間的連接管道上。
[0046]更具體的，所述氣液排出裝置5包括F3?F5閥，排出壓力傳感器51，回壓傳感器52，回壓閥53，緩衝罐54，回壓泵55，液體盛放器56，氣液分離器57，以及流量計58 ;其中，所述回壓閥53上設有第一、第二以及第三回壓連接埠，所述回壓閥53的第一和第二管道連接埠分別與所述氣液排出口通過管道連接，所述氣液分離器57上設有第一、第二以及第三氣液分離連接埠 ；其中，
[0047]所述第一回壓連接埠與氣液排出口的連接管道上設有F3閥，所述排出壓力傳感器51通過管道連接在第一管道連接埠與F3閥之間的管道上；
[0048]所述第二回壓連接埠與第一氣液分離連接埠通過管道連接，所述第二氣液分離連接埠的液體輸出端置於液體盛放器56上方，所述第三氣液分離連接埠與所述氣液排出口通過管道連接，所述第三氣液分離連接埠與氣液排出口之間的管道上依次設有F5閥、流量計58以及F4閥；
[0049]所述回壓泵55與第三回壓連接埠之間通過管道連接，所述回壓泵55與第三回壓連接埠之間的管道上連接第二支管59 —端，所述緩衝罐54與回壓傳感器52通過管道連接，所述第二支管59另一端連接在緩衝罐54與回壓傳感器52之間的管道上。
[0050]更具體的，所述排出壓力傳感器51包括量程分別為40MPa、10MPa的第四、第五壓力傳感511、512以及F6閥；所述第四壓力傳感器511與F6閥的輸入端連接，所述F6閥的輸出端和第五壓力傳感器512匯聚在第三支管513上，所述第三支管513的另一端連接在第一回壓連接埠與氣液排出口的連接管道上。
[0051]更具體的，所述流量計58包括量程分別為10SCCM、100SCCM、1000SCCM的第一、第二以及第三流量計581、582、583，以及用於根據管道流量大小自動切換相應量程的流量計進行工作的Vl?V3自動控制閥；其中，所述第三流量計583與Vl自動控制閥輸入端連接，所述第二流量計582與V2自動控制閥的輸入端連接，所述第一流量計581與V3自動控制閥的輸入端連接，所述Vl?V3的輸出端匯聚在第四支管584的一端，且所述第四支管584的另一端連接在F5閥與F4閥之間的連接管道上。
[0052]更具體的，所述圍壓氣液注入裝置6包括圍壓泵61以及圍壓傳感器62，其中，所述圍壓泵61與巖心夾持器31通過管道連接，所述圍壓傳感器62連接在圍壓泵61與巖心夾持器31之間的管道上
[0053]在本發明實施例的實際應用過程中，具體使用方法如下步驟所示:
[0054](I)將準備好的巖心放入密封膠套321中，將裝有巖心的密封膠套321放入巖心夾持器31 ；
[0055](2)將上、下密封堵頭322、323的凸出端分別塞入密封膠套321的兩端；
[0056](3)將上、下壓緊環326、327分別套壓在上、下密封堵頭322、323的遠離膠套一端;
[0057](4)將帶有內螺紋的上、下大帽328、329安裝在兩端分別帶有適配外螺紋的巖心夾持器31上。上、下大帽328、329的旋緊壓力通過上、下壓緊環326、327傳遞到上、下密封堵頭322、323上，實現上、下密封堵頭322、323與巖心夾持器31密封接觸。此時，在密封堵頭322、323、密封膠套321和巖心夾持器31三個部件之間形成了一個環形的空腔。這個空腔通過設在巖心夾持器31側壁的圍壓氣液注入接口 36與圍壓氣液注入裝置6相連接。在實驗中，通過控制圍壓氣液注入裝置6的壓力，來控制該空腔中的壓力，空腔的壓力通過密封膠套321傳遞到巖心上，進而實現了巖心水平向應力的加載；
[0058](5)將上、下應力傳遞連接頭331、332穿過上、下大帽328、329的中間開口，和上、下密封堵頭322、323的中間開口，頂持在密封膠套321中的巖心的上、下兩端；上、下應力傳遞連接頭331、332通過上、下傳力柱341、342，將實驗壓力機(萬能試驗機)的設定壓力傳遞到實驗巖心上，實現巖心的軸向應力加載；
[0059](6)啟動恆溫箱1，控制巖心室的溫度，啟動氣液注入裝置4、氣液排出裝置5以及圍壓氣液注入裝置6，開始進行相關實驗。
[0060]本發明基於相關領域滲流研究的現狀，採用將溫度控制、流體壓力控制、地層應力控制、流量計量與聲波採集相結合，客觀再造了地層巖心樣品在深部地層的原位環境中的流動實驗，為真實模擬二氧化碳在地下巖體孔隙中的運移提供了實現方式，在本發明實施例中，具體功能如下所示:
[0061](I)實現所指定的高溫高壓條件下，巖石孔隙流體驅替過程中的精確控制和計量。
[0062](2)可對流體驅替過程中樣品的聲學參數進行精確測量。
[0063](3)能夠進行巖心的形變等系列力學參數測試。
[0064](4)能夠實現不同溫度、壓力條件下巖心的孔隙度和滲透率變化的測試。
[0065](5)氣液排出裝置由壓力傳感器、天平和計量泵構成，完成巖心液體滲透率、含水飽和度的測量。
[0066](6)設備能夠在所設定的溫、壓力條件下長時間(30天)持續工作且性能穩定。
[0067](7)樣品加卸載採用頂部加卸載方式、立式且油、氣、水從下端注入。
[0068](8)計算機自動完成試驗系統所涉及的軸壓、圍壓、滲透壓力、驅替壓力、溫度、流量、飽和度及聲學參數的實時採集，並儲存於數據文件，實時顯示實驗進程曲線，使實驗人員能及時掌握實驗進程和效果。
[0069](9)試驗系統所涉及的軸壓、圍壓、滲透壓力、驅替壓力、溫度及聲學採集控制儀器儀表整合在一個控制臺上，各個過程控制由計算機自動控制和處理。壓力控制系統可實現三軸壓力獨立控制，壓力控制單元整合在一個面板中。
[0070]相比與現有技術的缺點和不足，本發明具有以下有益效果:[0071](I)本發明採用將溫度控制、流體壓力控制、地層應力控制、流量計量與聲波採集相結合，客觀再造了地層巖心樣品所處的深部地層的溫度、應力、流體壓力耦合的環境條件，為更加客觀的模擬二氧化碳在地下巖體孔隙中的運移提供了實現方式。
[0072](2)本發明通過將聲波發射接收探頭內置於上、下應力傳遞接頭內部，實現了實驗巖心在實驗過程的不同階段巖心聲學參數的實時監測，通過聲波信號的解譯，可以為流體驅替實驗和巖心二氧化碳流體的運移提供重要信息和數據。
[0073]以上所述僅為本發明的較佳實施例而已，並不用以限制本發明，凡在本發明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換和改進等，均應包含在本發明的保護範圍之內。
【權利要求】
1.一種深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統，其特徵在於，包括恆溫箱，聲波接收器，設於所述恆溫箱中的溫度壓力流動應力耦合巖心裝置，氣液注入裝置，氣液排出裝置，以及圍壓氣液注入裝置；其中，所述溫度壓力流動應力耦合巖心裝置包括筒狀且兩端開口的巖心夾持器，用於密封包裹實驗巖心的密封膠套，與所述巖心夾持器兩端開口適配的上、下應力傳遞連接頭，上、下壓力機傳力柱，上聲波發射探頭，下聲波接收探頭，中心設有與所述上、下應力傳遞連接頭適配通孔的上、下密封堵頭，所述巖心夾持器的筒身上設有圍壓氣液注入接口 ；其中， 所述上、下密封堵頭分別與巖心夾持器開口兩端對接閉合，所述巖心夾持器內置密封膠套；所述上應力傳遞連接頭一端穿過上密封堵頭的通孔後頂持在密封膠套內部的巖心上，且所述上應力傳遞連接頭另一端頂持在上壓力機傳力柱上，所述上應力傳遞連接頭與上壓力機傳力柱之間設有上聲波發射探頭；所述下應力傳遞連接頭一端穿過下密封堵頭的通孔後頂持在密封膠套內部的巖心上，且所述下應力傳遞連接頭另一端頂持在下壓力機傳力柱上，所述下應力傳遞連接頭與下壓力機傳力柱之間設有下聲波接收探頭； 所述聲波接收器分別與上聲波發射探頭以及下聲波接收探頭通過數據線連接； 所述上應力傳遞連接頭內設有與巖心夾持器內部導通的氣液排出接口，所述下應力傳遞連接頭內設有與巖心夾持器內部導通的氣液注入接口 ；所述氣液注入裝置通過管道與所述氣液注入接口連接，所述氣液排出裝置通過管道與所述氣液排出接口連接； 所述巖心夾持器、密封膠套、上密封堵頭以及下密封堵頭之間形成一環形密封腔，所述環形密封腔與圍壓氣液注入接口相通，所述圍壓氣液注入接口與圍壓氣液注入裝置通過管道連接。
2.如權利要求1所述的深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統，其特徵在於，所述深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統還包括上、下壓緊環，上、下大帽；所述上壓緊環以及上大帽的軸心處均設有與所述上應力傳遞連接頭適配的通孔，所述下壓緊環以及下大帽的軸心處均設有與所述下應力傳遞連接頭適配的通孔；其中， 所述上大帽通過內螺紋旋緊在巖心夾持器一端，所述上大帽內的上壓緊環頂緊在上密封堵頭遠離巖心夾持器方向一端上； 所述下大帽通過內螺紋旋緊在巖心夾持器另一端，所述下大帽內的下壓緊環頂緊在下密封堵頭遠離巖心夾持器方向一端上。
3.如權利要求2所述的深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統，其特徵在於，所述氣液注入裝置包括注入壓力傳感器，增壓泵，儲氣罐，調壓閥，進氣閥，出氣閥，用於盛放增壓後的高壓氣體容器A，用於盛放實驗過程中需要注入的液體的容器B，以及注入泵；其中，所述進氣閥、增壓泵、儲氣罐、調壓閥、出氣閥以及氣液注入接口依次通過管道連接； 所述注入泵分別通過管道與容器A和容器B的輸入端連接，所述容器A和容器B的輸出端設於所述出氣閥和氣液注入接口之間的連接管道； 所述注入壓力傳感器設於出氣閥和氣液注入接口之間的連接管道上，且所述注入壓力傳感器位於出氣閥和容器A之間。
4.如權利要求3所述的深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統，其特徵在於，所述注入壓力傳感器包括量程規格分別為10MPa、70MPa、40MPa的第一、第二以及第三壓力傳感器，Fl閥及F2閥；其中，所述第一壓力傳感器與Fl閥的輸入端連接，所述第三壓力傳感器與F2閥的輸入端連接，所述Fl閥的輸出端、第二壓力傳感器以及F2閥的輸出端匯聚在第一支管一端，所述第一支管另一端連接在出氣閥和氣液注入接口之間的連接管道上。
5.如權利要求4所述的深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統，其特徵在於，所述氣液排出裝置包括F3~F5閥，排出壓力傳感器，回壓傳感器，回壓閥，緩衝罐，回壓泵，液體盛放器，氣液分離器，以及流量計；其中，所述回壓閥上設有第一、第二以及第三回壓連接埠，所述回壓閥的第一和第二管道連接埠分別與所述氣液排出口通過管道連接，所述氣液分離器上設有第一、第二以及第三氣液分離連接埠 ；其中， 所述第一回壓連接埠與氣液排出口的連接管道上設有F3閥，所述排出壓力傳感器通過管道連接在第一管道連接埠與F3閥之間的管道上； 所述第二回壓連接埠與第一氣液分離連接埠通過管道連接，所述第二氣液分離連接埠的液體輸出端置於液體盛放器上方，所述第三氣液分離連接埠與所述氣液排出口通過管道連接，所述第三氣液分離連接埠與氣液排出口之間的管道上依次設有F5閥、流量計以及F4閥； 所述回壓泵與第三回壓連接埠之間通過管道連接，所述回壓泵與第三回壓連接埠之間的管道上連接第二支管一端，所述緩衝罐與回壓傳感器通過管道連接，所述第二支管另一端連接在緩衝罐與回壓傳感器之間的管道上。
6.如權利要求5所述的深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統，其特徵在於，所述排出壓力傳感器包括量程分別為40MPa、10MPa的第四、第五壓力傳感以及F6閥；所述第四壓力傳感器與F6閥的輸入端連接，所述F6閥的輸出端和第五壓力傳感器匯聚在第三支管上，所述第三支管的另一端連接在第一回壓連接埠與氣液排出口的連接管道上。
7.如權利要求6所述的深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統，其特徵在於，所述流量計包括量程分別為10SCCM、100SCCM、1000SCCM的第一、第二以及第三流量計，以及用於根據管道流量大小自動切換相應量程的流量計進行工作的Vl~V3自動控制閥；其中，所述第三流量計與Vl自動控制閥輸入端連接，所述第二流量計與V2自動控制閥的輸入端連接，所述第一流量計與V3自動控制閥的輸入端連接，所述Vl~V3的輸出端匯聚在第四支管的一端，且所述第四支管的另一端連接在F5閥與F4閥之間的連接管道上。
8.如權利要求7所述的深部地層環境二氧化碳地質儲存模擬實驗系統，其特徵在於，所述圍壓氣液注入裝置包括圍壓泵以及圍壓傳感器，其中，所述圍壓泵與巖心夾持器通過管道連接，所述圍壓傳感器連接在圍壓泵與巖心夾持器之間的管道上。
【文檔編號】G09B23/00GK103927913SQ201410151319
【公開日】2014年7月16日 申請日期:2014年4月15日 優先權日:2014年4月15日
【發明者】王福剛, 許天福, 趙玉紅, 靖晶, 苑藝琳, 張延軍 申請人:吉林大學