【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及油气开采与二氧化碳地质封存，尤其是涉及一种模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置及方法。
技术介绍
1、随着全球能源需求的不断增长，油气资源的安全高效开采变得尤为关键。同时，为了应对气候变化的挑战，二氧化碳的地质封存技术也越来越受到重视。在这种背景下，将二氧化碳用于驱油、驱替页岩气等油气资源既可以提高油气采收率，又可以实现二氧化碳地质封存。深入理解该过程地下流体在储层孔隙中的运移对于安全高效地油气开采和二氧化碳封存至关重要。目前，实验研究地层中纳米孔隙内流体流动的方法存在局限性，特别是在原位应力条件下。因此，开发一种能准确模拟原位应力条件下纳米孔隙内流体行为的无损技术是行业的迫切需求。
2、中子散射技术是研究储层纳米孔隙和矿物成分的重要技术手段。因此，有必要设计一种装置可以模拟地层原位应力，并对样品进行原位的中子散射动态观测，以揭示二氧化碳对储层岩石孔隙结构与矿物组分的影响机制。而模拟围压是一个必不可少的模拟需求，然而现有的中子散射装置模拟围压的效果差，从而导致无法在有效的地应力条件下利用中子技术检测待测样品。
技术实现思路
1、鉴于上述现有技术的不足，本专利技术的目的在于提供一种模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置及方法，旨在解决现有的中子散射装置模拟围压的效果差的问题。
2、本申请提供的一种模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置及方法采用如下的技术方案：一种模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置，包括：
3、渗流壳体，所述渗流
4、其中，所述容置空间内设置有渗流组件，所述渗流组件由多个弹性件和多个中子穿透件间隔设置形成，多个所述弹性件和多个所述中子穿透件整体呈瓣状分布，所述渗流组件内部形成有渗流内腔，所述渗流内腔用于放置实验样品；
5、所述第一流体入口和所述流体出口均与所述渗流内腔连通，所述第一流体入口用于向所述渗流内腔内注入实验流体，所述流体出口用于排出实验流体和接收背压，所述第二流体入口与所述容置空间连通，所述第二流体入口用于向所述容置空间内通入围压气体。
6、可选的，所述渗流壳体包括流体注入端盖、流体流出端盖和筒体，所述筒体内形成有所述容置空间，所述流体注入端盖和所述流体流出端盖分别设置在所述筒体的两端；
7、所述第一流体入口设置在所述流体注入端盖上，所述流体出口设置在所述流体流出端盖上，所述第二流体入口设置在所述筒体上；
8、多个所述弹性件的两端均设置有弹性圈，两个所述弹性圈分别与所述流体注入端盖和所述流体流出端盖抵接。
9、可选的，所述模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置包括中子散射组件，用于向所述渗流壳体发射中子束；
10、所述中子散射组件包括分别设置在所述渗流壳体的两侧的中子发射源和探测器，所述中子发射源用于发射中子束，所述探测器用于接收信号；
11、其中，所述中子穿透件为高压铝合金中子穿透件；和/或，
12、所述弹性件为橡胶弹性件；和/或，
13、所述渗流壳体为高压铝合金渗流壳体。
14、可选的，所述模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置包括温度控制组件，用于对所述渗流壳体进行加热；
15、所述温度控制组件包括发热件，所述发热件设置在所述渗流壳体上。
16、可选的，所述发热件为半导体发热件，所述温度控制组件还包括温度控制器，所述温度控制器与所述发热件电连接。
17、可选的，所述模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置包括围压控制组件，所述围压控制组件与所述第二流体入口连通，所述围压控制组件用于向所述容置空间内注入围压气体；
18、所述围压控制组件包括：
19、围压气瓶，用于储存围压气体；
20、围压泵，一端与所述围压气瓶连接，另一端与所述第二流体入口连接；所述围压泵用于抽出所述围压气瓶内的围压气体并送入所述容置空间。
21、可选的，所述围压气体为惰性气体。
22、可选的，所述模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置包括流体注入组件，与所述第一流体入口连通，所述流体注入组件用于向所述渗流壳体内注入实验流体；
23、所述流体注入组件包括：
24、注射气瓶，用于储存实验气体；
25、气体注射泵，一端与所述注射气瓶连接，另一端与所述第一流体入口连接，所述气体注射泵用于将所述注射气瓶内的气体送入所述渗流内腔内；
26、注射液瓶，用于储存实验液体；
27、液体注射泵，一端与所述注射液瓶连接，另一端与所述第一流体入口连接，所述液体注射泵用于将所述注射液瓶内的液体送入所述渗流内腔内。
28、可选的，所述模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置包括：
29、背压泵，用于控制所述渗流壳体出口处的压力；
30、数据检测组件，与所述中子散射组件、所述温度控制组件、所述围压控制组件和所述背压泵均电连接，所述数据检测组件用于控制所述渗流壳体内的温度和压力，以及接收所述探测器采集的信息。
31、一种模拟地层原位应力条件的渗流中子散射方法，应用于如上任一项所述的模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置,包括步骤：
32、通过所述第一流体入口向所述渗流内腔内装入实验样品；
33、通过所述第二流体入口向所述容置空间内注入围压气体；
34、对所述渗流壳体进行加热；
35、待温度、围压和背压达到所需实验条件后，向所述渗流内腔内注入实验流体；
36、向所述渗流壳体的一侧发射中子束，在所述渗流壳体的另一侧接收中子散射信息并最终得到中子散射图谱。
37、与现有技术相比，本专利技术实施例具有以下优点：
38、将样品装入渗流内腔内，之后向渗流壳体与渗流组件之间的容置空间内通入围压气体，由于组成渗流组件的多个所述弹性件和多个所述中子穿透件整体呈瓣状分布且弹性件具有弹性，随着围压气体的注入，围压气体会对渗流组件的外壁进行挤压，渗流组件的各部分可向轴心处的样品进行挤压，对样品施加径向应力。之后对渗流壳体进行加热，当渗流壳体内部整体空间达到实验所需温度，以及围压和背压也达到所需实验条件之后，向渗流内腔内通入实验用的如二氧化碳等流体至特定压力，之后向渗流壳体的一侧发射中子束，中子束会穿透渗流壳体，并在另一侧被接收，最终得到中子散射图谱，通过中子散射图谱可以获得样品与流体相互作用后的矿物组分变化、孔隙结构等信息。
39、本申请中瓣状形式的渗流组件，可以实现储层原位地层应力的较好的模拟，渗流组件在受到围压气体的挤压之后各部分均可以对样品施加进行朝向轴心方向的挤压力，可以很好的模拟出样品受到围压时的效果，解决了现有的中子散射装置模拟围压的效果差的问题。
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1.一种模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置，其特征在于，所述渗流壳体包括流体注入端盖、流体流出端盖和筒体，所述筒体内形成有所述容置空间，所述流体注入端盖和所述流体流出端盖分别设置在所述筒体的两端；
3.根据权利要求2所述的模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置,其特征在于，所述模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置包括中子散射组件，用于向所述渗流壳体发射中子束；
4.根据权利要求3所述的模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置，其特征在于，所述模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置包括温度控制组件，用于对所述渗流壳体进行加热；
5.根据权利要求4所述的模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置，其特征在于，所述发热件为半导体发热件，所述温度控制组件还包括温度控制器，所述温度控制器与所述发热件电连接。
6.根据权利要求4所述的模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置，其特征在于，所述模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置包括围压控制组件，所述围
7.根据权利要求6所述的模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置，其特征在于，所述围压气体为惰性气体。
8.根据权利要求1所述的模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置,其特征在于，所述模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置包括流体注入组件，与所述第一流体入口连通，所述流体注入组件用于向所述渗流壳体内注入实验流体；
9.根据权利要求6所述的模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置,其特征在于，所述模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置包括：
10.一种模拟地层原位应力条件的渗流中子散射方法，其特征在于，应用于如权利要求1至9任一项所述的模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置, 包括步骤：
...【技术特征摘要】
1.一种模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置，其特征在于，所述渗流壳体包括流体注入端盖、流体流出端盖和筒体，所述筒体内形成有所述容置空间，所述流体注入端盖和所述流体流出端盖分别设置在所述筒体的两端；
3.根据权利要求2所述的模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置,其特征在于，所述模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置包括中子散射组件，用于向所述渗流壳体发射中子束；
4.根据权利要求3所述的模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置，其特征在于，所述模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置包括温度控制组件，用于对所述渗流壳体进行加热；
5.根据权利要求4所述的模拟地层原位应力条件的渗流中子散射装置，其特征在于，所述发热件为半导体发热件，所述温度控制组件还包括温度控制器，所述温度控制器与所述发热件电连接。
6.根...
【专利技术属性】
技术研发人员：王朋飞，龙昊，李银龙，陈奕淇，韩梦，李赟，韩松柏，朱金龙，王筱萌，
申请(专利权)人：南方科技大学，
类型：发明
国别省市：
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