CN210123436U - 一种储气库气-水-岩石反应装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种储气库气‑水‑岩石反应装置，包括反应装置本体、进料装置、出料装置、恒温箱；所述反应装置本体包括罐体和与罐体密封连接的上下罐盖，所述罐体内设有岩心容器，罐盖上设有进气口；所述进料装置包括超临界二氧化碳气瓶、甲烷气瓶和模拟地层水液瓶，气瓶分别通过进气管道与上下罐盖的进气口相连，所述进气管道上依次设有流量计一和气体增压泵，所述模拟地层水液瓶通过流量计二与岩心容器相连，所述反应装置本体处于恒温箱内；所述出料装置包括气体收集瓶，所述气体收集瓶通过流量计三与反应装置本体相连。本实用新型结构简单、能够模拟地层环境，从而研究储气库内部在地层条件下气‑水‑岩石相互作用原理。

Description

一种储气库气-水-岩石反应装置

技术领域

本实用新型涉及反应装置技术领域，特别涉及一种储气库气-水-岩石反应装置。

背景技术

储气库在地层条件下，由于一般温度大于31.5℃，压力高于7.38MPa，此时储气库内CO₂处于超临界的物理状态，常表示为SC-CO₂。根据相关国内外文献资料显示，SC-CO₂与岩石中的粘土矿物会发生地化反应，主要反应矿物为长石、方解石和绿泥石，产生钙、镁碳酸盐岩沉淀，造成溶蚀孔隙，导致储层渗透率变大；之后由于流体不断的运移影响，溶蚀下来的颗粒可能会堵塞微小孔喉，导致储层渗透率降低。

因此亟需一种储气库气-水-岩石反应装置，用以研究储气库内部在地层条件下气(CO₂)-水-岩石相互作用原理，研究其对岩石物性、孔喉结构、矿物成分、离子浓度和润湿性等的影响，进而为研究气(CO₂)-水-岩石作用对储气库建库及运行影响提供有价值的参考。

实用新型内容

针对上述问题，本实用新型旨在提供一种结构简单、能够模拟地层条件，从而研究储气库内部在地层条件下气(CO₂)-水-岩石相互作用原理的储气库气-水-岩石反应装置。

本实用新型的技术方案如下：

一种储气库气-水-岩石反应装置，包括反应装置本体、进料装置、出料装置、恒温箱；所述反应装置本体包括罐体和与罐体密封连接的上下罐盖，所述罐体内设有岩心容器，所述罐盖中部设有向下凹陷的抽气腔，所述抽气腔底部设有与罐体内部相通的抽气管道，所述抽气管道设有自罐体内向罐体外流通的单向阀，抽气腔内设有与抽气腔密封配合的堵头，所述堵头顶部铰接有提手和用于放置提手的凹槽，罐盖上还设有进气口；所述进料装置包括超临界二氧化碳气瓶、甲烷气瓶和模拟地层水液瓶，所述超临界二氧化碳气瓶通过进气管道与反应装置本体下罐盖进气口相连，所述甲烷气瓶通过进气管道与反应装置本体上罐盖进气口相连，两个进气管道上均依次设有流量计一和气体增压泵，所述模拟地层水液瓶通过流量计二与岩心容器相连，所述反应装置本体处于恒温箱内；所述出料装置包括气体收集瓶，所述气体收集瓶通过流量计三与反应装置本体相连。

作为优选，所述罐盖还设有与罐体内部相通的具有内螺纹的泄压孔，所述泄压孔内设有泄压螺栓，所述泄压螺栓沿其中轴线设有排气孔，所述排气孔一端与泄压孔相通，另一端与大气相通，泄压螺栓沿其径向设有可封堵排气孔的封堵螺栓。

作为优选，所述反应装置本体下部设有固定本体的固定座。

作为优选，所述固定座包括底圈和限位固定圈，所述底圈和限位固定圈之间通过均匀设置的支撑柱固定连接形成圆台，所述限位固定圈设有限位台阶，反应装置本体通过限位台阶限位固定在固定座上。

作为优选，所述岩心容器采用哈氏合金C-276或聚四氟乙烯铸造。

作为优选，所述气体收集瓶设有用于检测气体收集瓶内压力的压力传感器。

作为优选，所述气体收集瓶位于密封罩中，所述密封罩顶部设有甲烷气体泄漏报警装置。

作为优选，所述反应装置本体至少并联设置三个，多个反应装置本体通过对应的多通接头与进料装置相连

本实用新型的有益效果是：

1、通过本实用新型，能够模拟实际地层地层条件，从而研究储气库内部在地层条件下气(CO₂)-水-岩石相互作用原理。

2、通过在罐体内设有岩心容器，所述岩心容器与模拟地层水液瓶相连，能够利用岩心容器盛放岩心，避免岩心在反应过程中滚动，以及方便集中岩心与气水反应生成的碳酸，从而使碳酸与岩心发生反应，避免碳酸与反应装置本体接触，防止反应装置本体腐蚀破坏。

3、通过在罐盖中部设有向下凹陷的抽气腔，所述抽气腔底部设有与罐体内部相通的抽气管道，所述抽气管道设有自罐体内向罐体外流通的单向阀，抽气腔内设有与抽气腔密封配合的堵头，所述堵头顶部铰接有提手和用于放置提手的凹槽，能够在需要对罐体抽真空时，通过提手拔出堵头，铰接的提手和用于放置提手的凹槽能够使堵头顶部保持水平，避免提手在未使用时竖立，占据空间，抽气管道与抽真空泵相连使罐内形成真空环境后，单向阀能避免外部气体倒灌，且与抽气腔密封配合的堵头能形成第二次密封，保证罐体内的真空环境以及实验时避免实验气体溢出罐体，影响实验结果。

4、通过设置出料装置包括气体收集瓶，所述气体收集瓶通过流量计三与反应装置本体相连，能够方便收集反应后的气体，避免甲烷或甲烷混合气体的直接排出，尤其是在比较密闭的空间内容易引起事故。

5、通过罐盖还设有与罐体内部相通的具有内螺纹的泄压孔，所述泄压孔内设有泄压螺栓，所述泄压螺栓沿其中轴线设有排气孔，所述排气孔一端与泄压孔相通，另一端与大气相通，泄压螺栓沿其径向设有可封堵排气孔的封堵螺栓，能够方便泄压或排出二氧化碳。

6、通过设置岩心容器采用哈氏合金C-276或聚四氟乙烯铸造，能够使岩心容器耐热耐压耐腐蚀。

7、通过在气体收集瓶设有用于检测气体收集瓶内压力的压力传感器，能够方便判断气体收集瓶中压力，方便更换气体收集瓶。

8、通过设置气体收集瓶位于密封罩中，所述密封罩顶部设有甲烷气体泄漏报警装置，能够检测甲烷是否溢出，避免事故发生。

9、通过反应装置本体至少并联设置三个，多个反应装置本体通过对应的多通接头与进料装置相连，能够根据需要在同一批次实验中同时对多块岩心进行实验，减小实验环境的误差对实验结果造成的影响。

10、通过超临界二氧化碳气瓶通过进气管道与反应装置本体下罐盖进气口相连，所述甲烷气瓶通过进气管道与反应装置本体上罐盖进气口相连，能够在模拟储气库过渡带时，超临界二氧化碳和甲烷因其密度的关系分别向上和向下运动，在中部混合形成储气库过渡带。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型储气库气-水-岩石反应装置的结构示意图；

图2为本实用新型储气库气-水-岩石反应装置罐盖的结构示意图；

图3为本实用新型储气库气-水-岩石反应装置固定座的结构示意图；

图4为本实用新型的反应装置本体固定在固定座上时的结构示意图。

图中标号：

1-反应装置本体、101-罐体、102-罐盖、103-岩心容器、104-抽气腔、105-抽气管道、106-单向阀、107-堵头、108-提手、109-凹槽、110-进气口、111-泄压孔、112-泄压螺栓、113-排气孔、114-封堵螺栓、2-进料装置、201-超临界二氧化碳气瓶、202-甲烷气瓶、203-模拟地层水液瓶、204-流量计一、205-气体增压泵、206-流量计二、3-出料装置、301-压力传感器、302-气体收集瓶、303-流量计三、304-密封罩、305-甲烷气体泄漏报警装置、4-恒温箱、5-固定座、501-底圈、502-限位固定圈、503-支撑柱、504-限位台阶。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本实用新型进一步说明。

如图1-4所示，一种储气库气-水-岩石反应装置，包括反应装置本体1、进料装置2、出料装置3、恒温箱4。所述反应装置本体1包括罐体101和与罐体101密封连接的上下罐盖102，所述罐体101内设有采用哈氏合金C-276或聚四氟乙烯铸造的岩心容器103，所述罐盖102中部设有向下凹陷的抽气腔104，所述抽气腔104底部设有与罐体101内部相通的抽气管道105，所述抽气管道105设有自罐体101内向罐体101外流通的单向阀106，抽气腔104内设有与抽气腔104密封配合的堵头107，所述堵头107顶部铰接有提手108和用于放置提手108的凹槽109，罐盖102上还设有进气口110和与罐体101内部相通的具有内螺纹的泄压孔111，所述泄压孔111内设有泄压螺栓112，所述泄压螺栓112沿其中轴线设有排气孔113，所述排气孔113一端与泄压孔111相通，另一端与大气相通，泄压螺栓112沿其径向设有可封堵排气孔113的封堵螺栓114，所述封堵螺栓114和泄压螺栓112与大气相通的一端位于泄压孔111外，泄压螺栓112与泄压孔113之间和封堵螺栓114与泄压螺栓112之间均设有密封圈保证其密封性。反应装置本体1下部设有固定本体的固定座5，所述固定座5包括底圈501和限位固定圈502，所述底圈501和限位固定圈502之间通过均匀设置的支撑柱503固定连接形成圆台，所述限位固定圈502设有限位台阶504，反应装置本体1通过限位台阶504限位固定在固定座5上。所述进料装置1包括超临界二氧化碳气瓶201、甲烷气瓶202和模拟地层水液瓶203，所述超临界二氧化碳气瓶201通过进气管道与反应装置本体1下罐盖进气口110相连，所述甲烷气瓶202通过进气管道与反应装置本体1上罐盖进气口110相连，两个进气管道上均依次设有流量计一204和气体增压泵205，所述模拟地层水液瓶203通过流量计二206与岩心容器103相连，所述反应装置本体1处于恒温箱4内。所述出料装置3包括设有压力传感器301的气体收集瓶302，所述气体收集瓶302通过流量计三303与反应装置本体2相连，所述气体收集瓶302位于密封罩304中，所述密封罩304顶部设有甲烷气体泄漏报警装置305。

在另一个具体的实施例中，所述反应装置本体1至少并联设置三个，多个反应装置本体1通过对应的多通接头与进料装置2相连。

使用本实用新型时，首先准备岩心样品，对岩心样品进行清理，并测得此时状态岩心的大小、质量、孔隙度、渗透率、润湿角、矿物成分、扫描电镜镜下结构，模拟地层水的矿化度及Ca²⁺含量；将岩心样品放入岩心容器中，密封反应装置本体，拔出堵头，利用抽真空泵对反应装置本体进行抽真空处理，完成后利用堵头密封抽气腔；打开模拟地层水液瓶上的阀门，根据需要加入足够量的模拟地层水至岩心容器中，饱和岩心样品；模拟储气库，向反应装置本体内同时加入P1压力的等量超临界二氧化碳和甲烷模拟储气库过渡带，向反应装置本体内加入2倍P1压力的超临界二氧化碳模拟储气库上部，向反应装置本体内加入2倍P1压力的甲烷模拟储气库下部；将恒温箱的问题设定为T1，闷压t1时间后，收集甲烷或泄压直接排出二氧化碳，开罐后测量此时状态岩心的质量、孔隙度、渗透率、润湿角、矿物成分、扫描电镜镜下结构，模拟地层水矿化度、Ca²⁺含量和PH值；设定不同压力P2、不同温度T2、不同闷压时间t2，对比研究其对岩心各参数的影响，以及在该地层条件下气-水-岩石相互作用原理。所述T1、P1和T2、P2均需大于等于二氧化碳保持超临界状态的最低值。

以上所述，仅是本实用新型的较佳实施例而已，并非对本实用新型作任何形式上的限制，虽然本实用新型已以较佳实施例揭露如上，然而并非用以限定本实用新型，任何熟悉本专业的技术人员，在不脱离本实用新型技术方案范围内，当可利用上述揭示的技术内容作出些许更动或修饰为等同变化的等效实施例，但凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化与修饰，均仍属于本实用新型技术方案的范围内。

Claims (8)

1.一种储气库气-水-岩石反应装置，其特征在于，包括反应装置本体、进料装置、出料装置、恒温箱；所述反应装置本体包括罐体和与罐体密封连接的上下罐盖，所述罐体内设有岩心容器，所述罐盖中部设有向下凹陷的抽气腔，所述抽气腔底部设有与罐体内部相通的抽气管道，所述抽气管道设有自罐体内向罐体外流通的单向阀，抽气腔内设有与抽气腔密封配合的堵头，所述堵头顶部铰接有提手和用于放置提手的凹槽，罐盖上还设有进气口；所述进料装置包括超临界二氧化碳气瓶、甲烷气瓶和模拟地层水液瓶，所述超临界二氧化碳气瓶通过进气管道与反应装置本体下罐盖进气口相连，所述甲烷气瓶通过进气管道与反应装置本体上罐盖进气口相连，两个进气管道上均依次设有流量计一和气体增压泵，所述模拟地层水液瓶通过流量计二与岩心容器相连，所述反应装置本体处于恒温箱内；所述出料装置包括气体收集瓶，所述气体收集瓶通过流量计三与反应装置本体相连。

2.根据权利要求1所述的储气库气-水-岩石反应装置，其特征在于，所述罐盖还设有与罐体内部相通的具有内螺纹的泄压孔，所述泄压孔内设有泄压螺栓，所述泄压螺栓沿其中轴线设有排气孔，所述排气孔一端与泄压孔相通，另一端与大气相通，泄压螺栓沿其径向设有可封堵排气孔的封堵螺栓。

3.根据权利要求1所述的储气库气-水-岩石反应装置，其特征在于，所述反应装置本体下部设有固定本体的固定座。

4.根据权利要求3所述的储气库气-水-岩石反应装置，其特征在于，所述固定座包括底圈和限位固定圈，所述底圈和限位固定圈之间通过均匀设置的支撑柱固定连接形成圆台，所述限位固定圈设有限位台阶，反应装置本体通过限位台阶限位固定在固定座上。

5.根据权利要求1所述的储气库气-水-岩石反应装置，其特征在于，所述岩心容器采用哈氏合金C-276或聚四氟乙烯铸造。

6.根据权利要求1所述的储气库气-水-岩石反应装置，其特征在于，所述气体收集瓶设有用于检测气体收集瓶内压力的压力传感器。

7.根据权利要求1所述的储气库气-水-岩石反应装置，其特征在于，所述气体收集瓶位于密封罩中，所述密封罩顶部设有甲烷气体泄漏报警装置。

8.根据权利要求1-7中任意一项所述的储气库气-水-岩石反应装置，其特征在于，所述反应装置本体至少并联设置三个，多个反应装置本体通过对应的多通接头与进料装置相连。

Images