一种基于水力压裂和原位取样的可视化CO2封存模拟实验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术属于水合物法CO2海底地质封存技术领域，提出一种基于水力压裂和原位取样的可视化CO2封存模拟实验装置及方法。该基于水力压裂和原位取样的可视化CO2封存模拟实验装置包括供气系统、供水系统、数据采集系统、主体反应系统和保压取样系统。创新性地设计了保压取样装置，结合轴压活塞进行施加轴压、可视窗观测、多点注入、多点测温等特点，同时兼具较大尺度的水合物法CO2海底地质封存模拟实验的优势，相较于目前传统的水合物法CO2海洋地质封存模拟装置及方法，本发明专利技术原理可靠、功能齐全，能更为真实的模拟和监测实际封存过程中地层内的复杂环境变化，对于今后CO2安全、稳定、高效封存具有重要意义。存具有重要意义。存具有重要意义。

【技术实现步骤摘要】
一种基于水力压裂和原位取样的可视化CO2封存模拟实验装置及方法


[0001]本专利技术涉及水合物法CO2海洋地质封存领域，具体涉及一种基于水力压裂和原位取样的可视化CO2封存模拟实验装置及方法。

技术介绍

[0002]碳捕集、利用与封存CCUS已被认为是降低温室效应、缓解碳排放量过高问题的紧迫性、战略性和必不可少的途径，而CO2封存作为CCUS链的最后一步，在我国其必将发挥十分重要的作用，能够对全球环境的改善做出巨大贡献。目前来看，在海洋储存和地表矿化碳酸化等众多固定CO2的方法中，以CO2水合物的形式将CO2储存在海洋等地质结构中是最具潜力、最有效的方法之一，能够使CO2在地层中稳定存在百年之久。
[0003]据研究，特殊的海洋地质环境是理想的水合物法封存CO2的地址，但是目前还尚未形成完善的封存理论体系。因实际的封存过程受到多种因素的影响，仍需对其封存过程进行大量的实验室模拟研究，以应对实际操作过程理论不足的问题。目前，世界各国对于实验室尺度的水合物法CO2海洋地质封存的研究大都停留在实验室中的小尺度反应釜压力容器，且耐压较低，无法本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于水力压裂和原位取样的可视化CO2封存模拟实验装置，其特征在于，该基于水力压裂和原位取样的可视化CO2封存模拟实验装置，包括供气系统、供水系统、数据采集系统、主体反应系统和保压取样系统；供气系统包括由注气管道依次连通的气瓶(1)、气泵进口阀门(3)、高压高精度气泵(2)、气泵出口阀门(4)；注气管道连通至反应釜体(5)注入口；气体由气瓶(1)经过气泵进口阀(3)进入高压高精度气泵(2)中，在高压高精度气泵(2)中进行初步冷却，再通过气泵出口阀门(4)经注气管道进入反应釜体(5)内；供水系统包括由注水管道依次连通的储水箱(6)、水泵进口阀门(8)、高压高精度水泵(7)、水泵出口阀门(9)；注水管道连通至反应釜体(5)注入口；去离子水由储水箱(6)经过水泵进口阀门(8)、高压高精度水泵(7)、水泵出口阀门(9)进入反应釜体(5)内；数据采集系统包括电脑(10)、A/D模块(11)、压力传感器(12)、热电偶(13)；压力传感器(12)安装于反应釜体(5)注入口所在管路上，用于监测反应釜体(5)内各段的压力变化；热电偶(13)安装于反应釜体(5)内测温点，用于实时监测反应釜体(5)内各个温度测点的温度变化，间接反映水合物的生成或分解过程以及流动过程堵塞发生时的位置分布；A/D模块(11)分别连接压力传感器(12)和热电偶(13)，将压力传感器(12)和热电偶(13)输出的电压信号和电流信号转换为数字信号对反应釜体(5)内的压力和温度进行实时监测和记录；主体反应系统包括反应釜体(5)、反应釜端盖(19)、竖直井(20)、轴压活塞(24)；反应釜体(5)侧壁上装有单块或多块可视窗(14)用于直接观察并记录反应釜体(5)内模拟海洋沉积层的具体变化情况；多个反应釜体(5)间依次连接成串联体，串联体一端的反应釜体(5)外端安装反应釜端盖(19)，反应釜端盖(19)上设置安装竖直井(20)的孔、液压孔(21)和水力压裂孔(34)；轴压活塞(24)置于反应釜体(5)内部，其一端过液压孔(21)连接液压装置进行液压推动；过水力压裂孔(34)安装可拆卸式的水力压裂装置(23)，水力压裂装置(23)的主体于反应釜体(5)内，水力压裂装置(23)的主体上装有继电减压阀(35)和压裂口(36)，继电减压阀(35)和压裂口(36)上的控制端口(37)与电脑连接，用电脑实时控制反应釜体(5)各段的压裂压力及压裂次序；串联体另一端的反应釜体(5)外端通过安装有压力传感器(12)的管路连接中间容器(41)，中间容器(41)放置于质量计(40)上；中间容器(41)依次过背压阀(42)、气体流量计(43)连通至废气瓶(44)；保压取样系统包括固定法兰(25)、保压取样釜(26)、保压活塞、钻取装置(29)、移动杆(30)、保压口(31)；单段反应釜体(5)上设有多个通过固定法兰(25)连接的保压取样釜(26)；保压取样釜(26)端盖上设有保压口(31)，用于维持保压取样釜(26)内部压力；移动杆(30)贯穿保压取样釜(26)，其端部连接钻取装置(29)于反应釜体(5)内，用于调节钻取装置(29)的上下伸缩移动；上保压活塞(27)和下保压活塞(28)分别安装于保压取样釜(26)上，用于保持反应釜体(5)内部和保压取样釜(26)单体之间的密封效果；电脑(10)通过数据线(45)分别连接高压高精度气泵(2)、高压高精度水泵(7)、水力压裂装置(23)、A/D模块(11)、质量计(40)和气体流量计(43)，用于收集数据。2.根据权利要求1所述的基于水力压裂和原位取样的可视化CO2封存模拟实验装置，其特征在于，所述各反应釜体(5)端口间通过连接弯管(22)连接或直插式连接，连接弯管(22)呈环形或直角形；直插式连接的反应釜体(5)上设有公端(32)和母端(33)，公端(32)为凸台结构，母端(33)凹槽内放置密封圈，二者间靠外部螺钉产生的机械压力压紧密封圈实现密
封。3.根据权利要求1或2所述的基于水力压裂和原位取样的可视化CO2封存模拟实验装置，其特征在于，所述反应釜体(5)端部侧壁装有固定支架(46)，用于反应釜串联体在空间4个自由度的调节。4.根据权利要...

【专利技术属性】
技术研发人员：宋永臣，杨紫铭，杨明军，陈兵兵，张磊，蒋兰兰，
申请(专利权)人：大连理工大学，
类型：发明
国别省市：