一种测定二氧化碳在地层水中溶解度的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种测定二氧化碳在地层水中溶解度的装置和方法。测定二氧化碳在地层水中溶解度的装置包括：CO2供给装置、反应装置、取样器和核磁共振仪；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‑

【技术实现步骤摘要】
一种测定二氧化碳在地层水中溶解度的装置及方法


[0001]本专利技术属于检测
，尤其涉及一种测定二氧化碳在地层水中溶解度的装置及方法。

技术介绍

[0002]目前，国内外常用的二氧化碳在高温高压水中溶解度测定方法根据不同方法的特性，可分为直接测试法和间接测试法；根据其装置及原理差异，可分为静态法、循环法、泡点露点法、流动法、动力学法、原位光谱法和激光拉曼法。静态法：在已抽真空的反应釜中加入己脱气的料液，釜内通入气体并揽拌，保持平衡一段时间的恒温（平衡温度），以使釜内气液两相实现平衡，获得平衡压力。该方法的基本原理是：不同状态下气体的摩尔数之差计算气体的溶解度。循环法：向含有试样的平衡釜中通入溶质气体，利用循环泵使气液两相在恒温下循环，获得气液平衡时的温度和压力，对此时的气相进行色谱分析来计算气体的溶解度。泡点露点法：通过加（减）压，使反应釜中确定量的料液和气体融合并平衡，在保持恒温的状态下逐渐减（加）压，通过视窗观察第一个气泡（液滴）生成时的温度和压力，即得到反应釜中液体（气体）混合物的泡点（露点）。将不同比例组成下液体（气体）混合物的泡点（露点）联结，即可得到液相线（气相线）。即可间接测定气体的溶解度。流动法：预加热混合器中同时注入气体物料和液体物料，在确定的出口温度下进入反应釜中形成平衡的气、液两相，分别由反应釜上、下部取出平衡的气相、液相并冷凝，进而进行取样、分析。动力学法：不发生任何化学反应的完全物理吸收为前提，立足于动力学基础模型，由瞬时速率和瞬时浓度回归求解气体的溶解度。原位光谱法：将放有适量溶质的反应釜的温度调至待测温度后通入CO2，借助磁力揽拌器使溶质与CO2充分接触。溶质将在不断升高的压力下逐渐溶解，与CO2形成混合物。在确定的压力条件下，定时对混合物的吸光度进行测定，直至吸光度固定不变，溶质与CO2实现溶解平衡。激光拉曼法：在一定时间段内检测和计算体系 CO2和纯水的峰高比，通过所测数值比较，判断体系是否达到热力学平衡。
[0003]但是这些方法在测量溶解度都有自己的短板：静态法需耗费大量的时间来实现平衡状态；循环法为了减小误差必须保证气相在进行色谱分析之前不受设备内部冷凝或者过热等现象的影响；泡点露点法操作难度大，难以判断反应釜内混合物是否达到泡点（露点）；流动法难以连续精确的计量，须配备输送气料的压缩机和输送液料的泵，实验成本较高；原位光谱法具有精度高、取样简易及保持系统平衡的优点，但目前尚未清楚超临界二氧化碳的密度变化是否会影响光谱的吸收。
[0004]因此，建立一套具有数据精确度高、检测速度快、可实现连续测量高温高压下二氧化碳在地层水中的溶解度的测试方法，对二氧化碳封存技术的发展具有重要意义。

技术实现思路

[0005]鉴于现有技术所存在的问题，本专利技术提供一种测定二氧化碳在地层水中溶解度的装置及方法。采用上述装置和方法可以在高温高压条件下测定CO2在地质封存中的溶解特
性，具有测量精确度高、准确性好、检测速度快、可实现连续测量不同温度压力条件下CO2在地层水中的溶解度等优点。
[0006]本专利技术解决上述技术问题的技术方案如下：本专利技术提供一种测定二氧化碳在地层水中溶解度的装置，包括：CO2供给装置、反应装置、取样器和核磁共振仪；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，核磁共振仪用于检测取样器中的CO2‑
地层水溶液的扩散系数。
[0007]采取上述技术方案的有益效果包括：本专利技术提供的上述装置可以用于在高温高压条件下测定CO2在地质封存中的溶解特性，具有测量精确度高、准确性好、检测速度快、可实现连续测量不同温度压力条件下CO2在地层水中的溶解度等优点。
[0008]进一步，所述CO2供给装置包括CO2钢瓶和高压泵，所述CO2钢瓶与高压泵连接，在CO2钢瓶与高压泵连接的管路上设置有阀门；所述高压泵与反应装置连接，在高压泵和反应装置连接的管路上设置有压力传感器和阀门，CO2钢瓶内的CO2通过高压泵输送至反应装置。
[0009]采取上述技术方案的有益效果包括：CO2供给装置用于向反应装置内提供CO2，便于制备CO2‑
地层水溶液，以用于后续扩散系数的检测。通过阀门的设置便于控制管路的开启和关闭，以满足检测的需要。
[0010]进一步，所述反应装置包括PVT反应筒，PVT反应筒设置有真空泵、循环泵、搅拌器和恒温箱；真空泵与PVT反应筒和循环泵连接，在连接的管路上设置有阀门；循环泵还与取样器连接，在循环泵和取样器连接的管路上设置有阀门，通过循环泵使PVT反应筒和取样器内部液体循环；搅拌器用于对PVT反应筒内液体搅拌；恒温箱位于PVT反应筒外，恒温箱用于对PVT反应筒保持恒温。
[0011]采取上述技术方案的有益效果包括：PVT反应筒用于制备CO2‑
地层水溶液，真空泵便于在检测开始前对整个装置抽真空，循环泵用于取样器和PVT反应筒内液体的循环，恒温箱用于控制温度。
[0012]进一步，所述取样器还设置有循环加热装置，通过循环加热装置对取样器内的液体循环加热。
[0013]采取上述技术方案的有益效果包括：通过循环泵和循环加热装置的设置可以实现连续测量不同温度压力条件下CO2在地层水中的溶解度的目的。
[0014]进一步，在CO2供给装置和反应装置的连接管路上、反应装置和取样器连接的管路上分别设置有阀门。
[0015]本专利技术提供一种测定二氧化碳在地层水中溶解度的方法，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；根据已知溶解度的CO2‑
地层水溶液的检测扩散系数值的结果，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。
[0016]采取上述技术方案的有益效果包括：本专利技术提供的方法创新性地将核磁共振测试技术运用到体系中，显著的提高了测量准确性和检测速度，并且为高温高压条件下测定CO2在地质封存中的溶解特性研究提供了一种崭新的思路。
[0017]进一步，T℃的范围在30
‑
80℃；P MPa的范围在3
‑
30MPa。
[0018]采取上述技术方案的有益效果包括：覆盖了目前地层中CO2溶解封存的主要温度和压力范围。
[0019]进一步，还包括检查装置气密性和抽真空的步骤。
[0020]采取上述技术方案的有益效果包括：避免因气密性不佳影响检测结果的准确性。
[0021]进一步，采用上述装置测定二氧化碳在地本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
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，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王恒，李云飞，王授穿，王磊，邱星栋，
申请(专利权)人：成都理工大学，
类型：发明
国别省市：