【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及二氧化碳的封存，具体涉及二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统。
技术介绍
1、人类生活生产排放了大量co2，导致全球气候变暖，海平面上升，人类生存发展受到影响。目前减少co2主要的方法是控制和减排，碳捕集、封存和利用，即把人类生产生活中所排放的co2进行收集，然后投入到新的生产过程中循环再利用或埋存。co2的地质封存是实现ccus技术的重要组成部分。
2、采矿工程设过程中，水害防控一直是国内外专家学者研究的热点和难点在施工和生产过程，裂隙水、孔隙水和岩溶水等给工程安全生产带来诸多困难，定向注浆作为一种加固松散含砂或含水地层、含裂隙的岩层、溶洞、破碎带的方法，被广泛应用在采矿工程工程建设中，成为灾害预防和处理的重要手段。矿井水和岩层中含有大量的ca2+、mg2+等离子，能与co2和水生成caco3、mgco3等沉淀物，目前这一特点并没有得到充分利用。在注浆改造含水层的同时，将超临界co2随浆液一起注入，co2与水反应形成h2co3，生成的co32-与hco3-与矿井水及岩层中的ca2+、mg2+等离子反应生成caco3、mgco3等沉淀，实现二氧化碳矿化封存，减缓全球变暖。
3、目前现有技术有关二氧化碳封存方面的研究报道有：
4、申请号201910113519.3公开了一种二氧化碳封存注浆材料及其施工方法，其施工方法包括如下步骤：将水泥、微硅粉或高炉矿渣粉或粉煤灰投入到搅拌设备中搅拌混合60-100s，得到固体物料a；将烷基酚聚氧乙烯醚、月桂醇硫酸酯钠盐和醚类聚羧酸母
5、上述现有技术主要研究了二氧化碳的封存，但是，目前现有技术还没有对二氧化碳定向注入、运移及固化过程进行模拟的试验装置。
技术实现思路
1、本专利技术的目的在于提供一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，其可以实现对co2定向注入含水层、运移及固化过程的模拟；通过铺设透明相似模拟材料，便于观察记录注浆封存超临界二氧化碳的注入、运移过程；还可以观测对比在超临界co2驱水后，对浆液扩散距离的影响；同时能够模拟超临界co2封存地层的温度和压力条件，使其更贴合实际。
2、为了实现上述目的，本专利技术采用了以下技术方案：
3、一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，其包括试验台、承压水仓装置、注浆装置、超临界二氧化碳储存装置、微波加热装置以及总控装置，所述的试验台包括底座以及位于底座上实验箱体，在所述的实验箱体的顶板上设置有注入口，在所述的实验箱体的底板上设置有出水口；
4、所述的注浆装置、超临界二氧化碳储存装置均与所述的注入口连接，通过所述的注入口向实验箱体内输入浆料、超临界二氧化碳；
5、在实验箱体的底板的下方设置有注水口，所述的注水口与承压水仓装置连接，承压水仓装置通过所述的注水口向实验箱体内注水；所述的承压水仓装置向实验箱体内提供的水压大于7.38mpa；
6、在所述的实验箱体的一面侧板上安装微波加热装置，通过微波加热装置将实验箱体内的温度控制在大于31.1℃；
7、所述的总控装置用于对浆料、超临界二氧化碳的输入量进行控制，并监测、记录实验数据。
8、上述的一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，所述的实验箱体的其余侧板均为亚克力板，在实验箱体的顶板和侧板之间的接触面上设置密封胶条。
9、上述的一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，所述的出水口设置有若干个，呈规则形状分布在实验箱体的底板上。
10、上述的一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，所述的承压水仓装置包括水仓、水泵以及输水管，所述的水泵安装在所述的输水管上，所述的输水管的一端连接水仓，另一端连接注水口。
11、上述的一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，在所述的实验箱体内铺设透明相似模拟材料，在铺设含水层上方盖层时，铺设软管来模拟定向钻孔，当铺设好相似模拟地层后，所述的软管连接所述的注入口。
12、上述的一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，还包括数码相机，通过数码相机对超临界二氧化碳在透明材料模拟的地层中的扩散过程进行图像采集。
13、本专利技术的另一目的在于提供一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟方法，其采用上述的一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，该模拟方法包括以下步骤：
14、第一步、安装好实验箱体，并确保实验箱体的顶板和侧板密封性良好；
15、第二步、在实验箱体内铺设透明相似模拟材料，并在铺设含水层上方盖层时铺设软管来模拟定向钻孔；
16、第三步、在铺设好相似模拟材料地层后，将软管与注入口连接，然后顶板与实验箱体的其它侧板紧密贴合；
17、第四步、开启总控装置、微波加热装置以及承压水仓装置，通过总控装置来控制微波加热装置提供给实验箱体的温度，通过总控装置设定承压水仓装置提供给实验箱体的水压，待实验箱体的温度稳定后维持相应的水压；
18、第五步、开启超临界二氧化碳储存装置，通过注入口向实验箱体内注入超临界二氧化碳，使用数码相机对超临界二氧化碳在相似模拟材料地层中的扩散过程进行图像采集；
19、第六步、开启注浆装置，通过注入口向实验箱体内注浆液，使用数码相机对注浆液在相似模拟材料地层中的扩散过程进行采集；
20、第七步、导出总控装置、数码相机中采集的图像，结合理论知识对二氧化碳的注入、运移及固化过程进行分析。
21、与现有技术相比，本专利技术带来了以下有益技术效果：
22、本专利技术提出了二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，其通过试验台、承压水仓装置、注浆装置、超临界二氧化碳储存装置、微波加热装置以及总控装置的相互配合，通过承压水仓装置向试验台内提供水，并通过调节承压水压来模拟二氧化碳地质封存的环境，通过微波加热装置向试验台加热，即通过温度调节来模拟二氧化碳地质封存的环境，使得模拟环境更加接近真实环境。通过在试验台内铺设透明相似模拟材料，便于观察记录注浆封存超临界二氧化碳的注入、运移及固化过程，通过总控装置可以控制注浆装置、超临界二氧化碳储存装置，并对其参数进行实时监测，以获得不同条件下本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，其特征在于：其包括试验台、承压水仓装置、注浆装置、超临界二氧化碳储存装置、微波加热装置以及总控装置，所述的试验台包括底座以及位于底座上实验箱体，在所述的实验箱体的顶板上设置有注入口，在所述的实验箱体的底板上设置有出水口；
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，其特征在于：所述的实验箱体的其余侧板均为亚克力板，在实验箱体的顶板和侧板之间的接触面上设置密封胶条。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，其特征在于：所述的出水口设置有若干个，呈规则形状分布在实验箱体的底板上。
4.根据权利要求1所述的一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，其特征在于：所述的承压水仓装置包括水仓、水泵以及输水管，所述的水泵安装在所述的输水管上，所述的输水管的一端连接水仓，另一端连接注水口。
5.根据权利要求1所述的一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，其特征在于：在所述的实验箱体内铺
6.根据权利要求5所述的一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，其特征在于：还包括数码相机，通过数码相机对超临界二氧化碳在透明材料模拟的地层中的扩散过程进行图像采集。
...【技术特征摘要】
1.一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，其特征在于：其包括试验台、承压水仓装置、注浆装置、超临界二氧化碳储存装置、微波加热装置以及总控装置，所述的试验台包括底座以及位于底座上实验箱体，在所述的实验箱体的顶板上设置有注入口，在所述的实验箱体的底板上设置有出水口；
2.根据权利要求1所述的一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，其特征在于：所述的实验箱体的其余侧板均为亚克力板，在实验箱体的顶板和侧板之间的接触面上设置密封胶条。
3.根据权利要求1所述的一种二氧化碳定向注入、运移及固化的相似材料模拟试验系统，其特征在于：所述的出水口设置有若干个，呈规则形状分布在实验箱体的底板上。
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