CN211402377U - 一种油藏地质封存体co2逃逸对环境影响分析装置 - Google Patents
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Abstract
一种油藏地质封存体CO2逃逸对环境影响分析装置，包括油藏封存体模拟模块、CO2对环境影响模拟模块、CO2逃逸评价模块和数据采集模块；其中油藏封存体模拟模块用于模拟CO2在地层中封存过程中CO2扩散逃逸和CO2渗流逃逸情况；CO2对环境影响模拟模块用来对油藏封存体模拟模块中逃逸的CO2对环境影响规律进行研究测试；CO2逃逸评价模块用来评价CO2扩散逃逸速率和CO2渗流逃逸速率；数据采集模块用于对油藏封存体模拟模块、CO2对环境影响模拟模块和CO2逃逸评价模块的数据进行接收、处理和运算；本实用新型既能够分析CO2从地质体中的逃逸特征，又能够分析CO2逃逸后对环境影响，对CO2封存研究具有重要意义；具有结构合理、操作简单、数据准确及高效实用的优点。
Description
技术领域
本实用新型涉及CO2地质封存技术领域，特别涉及一种油藏地质封存体CO2逃逸对环境影响分析装置。
背景技术
CO2注入油藏封存体中，一般存在两种逃逸行为，扩散逃逸和渗流逃逸；第一种扩散逃逸行为是由于油藏封存体内部的CO2浓度比封存体外部的高，CO2分子就会以扩散形式逃逸至封存体外，对CO2封存效果产生破坏；第二种渗流逃逸行为是当封存层位的压力超过盖层的突破压力，CO2就会以连续相的渗流逃逸至油藏封存体外，产生大规模的逃逸行为，对CO2封存效果产生严重破坏；逃逸出的CO2会首先进入封存体上部的咸水层，然后进入浅地表淡水层，最后进入土壤层和地表水中；CO2进入水体和土壤，会引起水体和土壤的性质变化，对封存体地表环境产生影响。
土壤和水体关乎地表动植物的生长和人类自身健康，因此研究CO2从封存体中的逃逸行为及逃逸后对地表水和土壤的影响十分重要。目前关于CO2从油藏封存体中逃逸行为的研究和CO2逃逸后对土壤和水体的研究都是以独立的实验装置开展的，并且以往的实验装置都很难模拟油藏条件下的CO2逃逸情况，而且无法将逃逸和对环境的影响系统研究，因而无法研究CO2逃逸规律和对环境影响之间的定量关系。
发明内容
为了克服上述现有技术的缺点，本实用新型的目的在于提供一种油藏地质封存体CO2逃逸对环境影响分析装置，能够综合模拟油藏条件下CO2的扩散逃逸及渗流逃逸情况，实现对CO2通过逃逸规律及逃逸后对油藏封存体地表土壤、地表水和地下水影响规律的研究，具有结构合理、操作简单、数据准确及高效实用的优点。
为了实现上述目的，本实用新型采用如下技术方案：
一种油藏地质封存体CO2逃逸对环境影响分析装置，包括油藏封存体模拟模块A、CO2对环境影响模拟模块B、CO2逃逸评价模块C和数据采集模块D；所述油藏封存体模拟模块A用于模拟CO2在地层中的封存情况；CO2对环境影响模拟模块B用来对油藏封存体模拟模块A中逃逸的CO2对环境影响规律进行研究测试；CO2逃逸评价模块C用来评价CO2的扩散逃逸速率和CO2的渗流逃逸速率；数据采集模块D用于对油藏封存体模拟模块A、CO2对环境影响模拟模块B和CO2逃逸评价模块C的数据进行接收、处理和运算。
所述油藏封存体模拟模块A包括箱体1，所述箱体1一侧侧壁上方开有第一视窗2，第一视窗2下方，箱体1内侧壁设置有第一加热装置3,箱体1顶部内侧设有第一照光装置4,箱体1顶部设有第一温度传感器5；
箱体1外部分别设有注入泵6、围压泵7及回压泵8，所述注入泵6的出口端与六通阀I9的入口端相连接，六通阀I9的出口端分别与油釜10、水釜11及气釜12的入口端相连接，油釜10、水釜11及气釜12的出口端分别与六通阀II13的入口端相连接，六通阀II13的出口端分为两路，一路与扩散箱14的入口端相连接，另一路与盖层岩体模拟模块15的入口端相连接，盖层岩体模拟模块15的出口端与回压阀16的入口端相连接，回压阀16的出口端与扩散箱14的出口端汇合后与六通阀III17的入口端相连接；
所述回压泵8的出口端与回压阀16的出口端相连接；所述围压泵7的出口端与盖层岩体模拟模块15的岩心室15-1相连通。
所述扩散箱14内设有第一压力传感器18，六通阀II13与盖层岩体模拟模块15入口端相连接的管路上设有第二压力传感器19，回压泵8的出口端与回压阀16的出口端相连接的管路上设有第三压力传感器20，围压泵7的出口端与盖层岩体模拟模块15的岩心室15-1连通的管路上设有第四压力传感器21。
所述盖层岩体模拟模块15包括筒体15-2，筒体15-2两端设置有堵头15-3，筒体15-2内紧贴其内侧壁设置有橡胶套15-4，橡胶套15-4内设有岩心室15-1；所述岩心室15-1填充有由天然岩心按照地层序列及性质串联组成的盖层。
所述CO2对环境影响模拟模块B包括环境模拟箱25，环境模拟箱25内从上至下依次设置有土壤环境模拟腔26、地表水模拟腔27及地下水模拟腔28；土壤环境模拟腔26内底部设有第二加热装置29，第二加热装置29上方设置有第一金属置物板30，第一金属置物板30上方设置有盛装有土壤的土壤模拟器皿31，土壤环境模拟腔26内顶部设置有第二照光装置32及第一CO2浓度监测计33，土壤环境模拟腔26一侧侧壁设有第二视窗34，另一侧侧壁设有第二温度传感器35；
地表水模拟腔27内底部设有第三加热装置36，第三加热装置36上方设置有第二金属置物板37，第二金属置物板37上方设置有盛装有地表水的地表水模拟器皿38，地表水模拟腔27内顶部设置有第三照光装置39及第二CO2浓度监测计40，地表水模拟腔27一侧侧壁设有第三视窗41，另一侧侧壁设有第三温度传感器42；
地下水模拟腔28内底部设有第四加热装置43，第四加热装置43上方设置有第三金属置物板44，第三金属置物板44上方设置有盛装有地下水的地下水模拟器皿45，地下水模拟腔28内顶部设置有第四照光装置46及第三CO2浓度监测计47，地下水模拟腔28一侧侧壁设有第四视窗48，另一侧侧壁设有第四温度传感器49；
所述CO2对环境影响模拟模块B的入口端通过第一连通阀22与六通阀III17的出口端相连接，第一连通阀22出口端与第一气体流量计23的入口端相连接，第一气体流量计23出口端与六通阀IV24的入口端相连接；所述六通阀IV24的出口端分别与土壤模拟器皿31、地表水模拟器皿38及地下水模拟器皿45相连接。
所述CO2逃逸评价模块C包括试管50，所述试管50口部设置有橡胶塞51，所述橡胶塞51上贯穿通过有进入管与流出管，进入管通过第二连通阀57与六通阀III17的出口端相连接，流出管出口端与第二气体流量计52的入口端相连接，第二气体流量计52的出口端与六通阀V53的入口端相连接，六通阀V53的出口端与CO2溶解度监测箱54相连通，CO2溶解度监测箱54内底部设置有PH仪55，CO2溶解度监测箱54内顶部设置有第五加热装置56。
所述数据采集模块D为终端计算CPU处理器，接收、计算和处理各传感器、气体流量计、PH仪的数据。
所述围压泵7施加围压高于注入泵6提供的驱替压力2-3MPa。
所述装置内的连接管线均为耐压管线。
本实用新型通过设置油藏封存体模拟模块A能够全面模拟CO2逃逸的两种方式，真实模拟地层条件即温度、压力，并且通过传感器实时监控。油藏封存体模块A核心为盖层岩体模拟模块15，岩心室15-1在橡胶套15-4作用下能够真实模拟岩石受到的上覆岩层压力；
CO2逃逸主要的影响目标就是地层土壤、地表水和地下水，CO2对环境影响模拟模块B用来对油藏封存体模拟模块A中逃逸的CO2对环境影响规律进行研究测试，本模块全面囊括了所有影响因素；
CO2逃逸评价模块C用来评价CO2的扩散逃逸速率和CO2的渗流逃逸速率，能够全面评价CO2的逃逸数量、PH值、流量的关键数值；
数据采集模块D能够集中对油藏封存体模拟模块A、CO2对环境影响模拟模块B和CO2逃逸评价模块C的数据进行接收、处理和运算，极大提升了效率。
综上所述，本实用新型装置，既能分析CO2从地质体中的逃逸特征，又可以分析CO2逃逸后对环境的影响，对于CO2封存具有重要意义；具有结构合理、操作简单、数据准确及高效实用的优点。
附图说明
图1为本实用新型的整体结构概念图。
图2为本实用新型油藏封存体模拟模块A的结构示意图。
图3为本实用新型CO2对环境影响模拟模块B的结构示意图。
图4为本实用新型CO2逃逸评价模块C的结构示意图。
图中：1、箱体1；2、第一视窗2；3、第一加热装置；4、第一照光装置；5、第一温度传感器；6、注入泵；7、围压泵；8、回压泵；9、六通阀I；10、油釜；11、水釜；12、气釜；13、六通阀II；14、扩散箱；15、盖层岩体模拟模块；15-1、岩心室；15-2、筒体；15-3、堵头；15-4、橡胶套；16、回压阀；17、六通阀III；18、第一压力传感器；19、第二压力传感器；20、第三压力传感器；21、第四压力传感器；22、第一连通阀；23、第一气体流量计；24、六通阀IV；25、环境模拟箱；26、土壤环境模拟腔；27、地表水模拟腔；28、地下水模拟腔；29、第二加热装置；30、第一金属置物板；31、土壤模拟器皿；32、第二照光装置；33、第一CO2浓度监测计；34、第二视窗；35、第二温度传感器；36、第三加热装置；37、第二金属置物板；38、地下水模拟器皿；39、第三照光装置；40、第二CO2浓度监测计；41、第三视窗；42、第三温度传感器；43、第四加热装置；44、第三金属置物板；45、地下水模拟器皿；46、第四照光装置；47、第三CO2浓度监测计；48、第四视窗；49、第四温度传感器；50、试管；51、橡胶塞；52、第二气体流量计；53、六通阀V；54、CO2溶解度监测箱；55、PH仪；56、第五加热装置，57、第二连通阀。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式对本实用新型做进一步详细描述。
参见图1，一种油藏地质封存体CO2逃逸对环境影响分析装置，包括油藏封存体模拟模块A、CO2对环境影响模拟模块B、CO2逃逸评价模块C和数据采集模块D；所述油藏封存体模拟模块A用于模拟CO2在地层中的封存情况；CO2对环境影响模拟模块B用来对油藏封存体模拟模块A中逃逸的CO2对环境影响规律进行研究测试；CO2逃逸评价模块C用来评价CO2的扩散逃逸速率和CO2的渗流逃逸速率；数据采集模块D用于对油藏封存体模拟模块A、CO2对环境影响模拟模块B和CO2逃逸评价模块C的数据进行接收、处理和运算。
参见图2，所述油藏封存体模拟模块A包括箱体1，所述箱体1一侧侧壁上方开有第一视窗2，第一视窗2下方，箱体1内侧壁设置有第一加热装置3,箱体1顶部内侧设有第一照光装置4,箱体1顶部设有第一温度传感器5；通过加热装置3模拟地层温度条件，并通过第一温度传感器5实时监测，可以最为真实的模拟CO2逃逸过程。
箱体1外部分别设有注入泵6、围压泵7及回压泵8，所述注入泵6的出口端与六通阀I9的入口端相连接，六通阀I9的出口端分别与油釜10、水釜11及气釜12的入口端相连接，油釜10、水釜11及气釜12的出口端分别与六通阀II13的入口端相连接，六通阀II13的出口端分为两路，一路与扩散箱14的入口端相连接，另一路与盖层岩体模拟模块15的入口端相连接，盖层岩体模拟模块15的出口端与回压阀16的入口端相连接，回压阀16的出口端与扩散箱14的出口端汇合后与六通阀III17的入口端相连接。
所述回压泵8的出口端与回压阀16的出口端相连接；所述围压泵7的出口端与盖层岩体模拟模块15的岩心室15-1相连通。
所述扩散箱14内设有第一压力传感器18，六通阀II13与盖层岩体模拟模块15入口端相连接的管路上设有第二压力传感器19，回压泵8的出口端与回压阀16的出口端相连接的管路上设有第三压力传感器20，围压泵7的出口端与盖层岩体模拟模块15的岩心室15-1连通的管路上设有第四压力传感器21。
所述盖层岩体模拟模块15包括筒体15-2，筒体15-2两端设置有堵头15-3，筒体15-2内紧贴其内侧壁设置有橡胶套15-4，橡胶套15-4内设有岩心室15-1；所述岩心室15-1填充有由天然岩心按照地层序列及性质串联组成的盖层；油藏封存体模拟模块A核心为盖层岩体模拟模块，岩心室15-1在橡胶套15-4作用下能够真实模拟岩石受到的上覆岩层压力。
参见图3，所述CO2对环境影响模拟模块B包括环境模拟箱25，环境模拟箱25内从上至下依次设置有土壤环境模拟腔26、地表水模拟腔27及地下水模拟腔28；土壤环境模拟腔26内底部设有第二加热装置29，第二加热装置29上方设置有第一金属置物板30，第一金属置物板30上方设置有盛装有土壤的土壤模拟器皿31，土壤环境模拟腔26内顶部设置有第二照光装置32及第一CO2浓度监测计33，土壤环境模拟腔26一侧侧壁设有第二视窗34，另一侧侧壁设有第二温度传感器35；
地表水模拟腔27内底部设有第三加热装置36，第三加热装置36上方设置有第二金属置物板37，第二金属置物板37上方设置有盛装有地表水的地表水模拟器皿38，地表水模拟腔27内顶部设置有第三照光装置39及第二CO2浓度监测计40，地表水模拟腔27一侧侧壁设有第三视窗41，另一侧侧壁设有第三温度传感器42；
地下水模拟腔28内底部设有第四加热装置43，第四加热装置43上方设置有第三金属置物板44，第三金属置物板44上方设置有盛装有地下水的地下水模拟器皿45，地下水模拟腔28内顶部设置有第四照光装置46及第三CO2浓度监测计47，地下水模拟腔28一侧侧壁设有第四视窗48，另一侧侧壁设有第四温度传感器49；
所述CO2对环境影响模拟模块B的入口端通过第一连通阀22与六通阀III17的出口端相连接，第一连通阀22出口端与第一气体流量计23的入口端相连接，第一气体流量计23出口端与六通阀IV24的入口端相连接；所述六通阀IV24的出口端分别与土壤模拟器皿31、地表水模拟器皿38及地下水模拟器皿45相连接。
参见图4，所述CO2逃逸评价模块C包括试管50，所述试管50口部设置有橡胶塞51，所述橡胶塞51上贯穿通过有进入管与流出管，进入管通过第二连通阀57与六通阀III17的出口端相连接，流出管出口端与第二气体流量计52的入口端相连接，第二气体流量计52的出口端与六通阀V53的入口端相连接，六通阀V53的出口端与CO2溶解度监测箱54相连通，CO2溶解度监测箱54内底部设置有PH仪55，CO2溶解度监测箱54内顶部设置有第五加热装置56。
所述数据采集模块D为终端计算CPU处理器，接收、计算和处理各传感器、气体流量计、PH仪的数据。
所述步骤4所述围压泵7施加围压一般高于驱替压力2-3MPa。
所述装置内的连接管线均为耐压管线。
本实用新型工作原理为：
在建立连接油藏封存体模拟模块A、CO2对环境影响模拟模块B、CO2逃逸评价模块C及数据采集模块D后；启动装置，油釜10、水釜11和CO2釜12及盖层岩体模拟模块15模拟油藏封存CO2地质环境，加热装置及照光装置用于模拟油藏封存体温度环境，向注入泵6注入CO2气体，然后向注入泵6、围压泵7及回压泵8缓慢加围压和驱替压力，注入泵将油釜、水釜和CO2釜中的流体注入长岩心夹持器中，同时用来提供注入CO2的动力；围压泵用来模拟岩心所承受的环压，回压泵用来提供岩心出口端的压力，用来模拟盖层顶部压力；在注入泵6、围压泵7及回压泵8的共同作用下，CO2一部分通过盖层岩体模拟模块15渗流逃逸测试，另一部分通过扩散箱14进行扩散逃逸测试，两部分逃逸后CO2汇合后分别进入CO2对环境影响模拟模块B和CO2逃逸评价模块C；进入CO2对环境影响模拟模块B内的CO2分别经过土壤环境模拟腔26、地表水模拟腔27及地下水模拟腔28，在模拟环境下，通过各CO2浓度监测计、温度传感器及第一气体流量计23测取CO2气体浓度及温度数据传输至数据采集模块D；进入CO2逃逸评价模块C内的CO2进入试管50后，由于重力作用，携带的液体位于试管50底部，气体顺着管线流出试管50，通过第二气体流量计52到达CO2溶解度监测箱，将第二气体流量计52、PH仪生成数据输入数据采集模块D；最后数据采集模块D数据进行接收、处理和运算。
显然，以上具体实施方式中实施例仅用于说明本实用新型的技术方案而非对其限制，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者等同替换，而未脱离本实用新型精神和范围的任何修改或者等同替换，其均应涵盖在本权利要求范围当中。
Claims (9)
1.一种油藏地质封存体CO2逃逸对环境影响分析装置，其特征在于：包括油藏封存体模拟模块A、CO2对环境影响模拟模块B、CO2逃逸评价模块C和数据采集模块D，所述油藏封存体模拟模块A用于模拟CO2在地层中的封存情况；CO2对环境影响模拟模块B用来对油藏封存体模拟模块A中逃逸的CO2对环境影响规律进行研究测试；CO2逃逸评价模块C用来评价CO2的扩散逃逸速率和CO2的渗流逃逸速率；数据采集模块D用于对油藏封存体模拟模块A、CO2对环境影响模拟模块B和CO2逃逸评价模块C的数据进行接收、处理和运算。
2.根据权利要求1所述的一种油藏地质封存体CO2逃逸对环境影响分析装置，其特征在于：所述油藏封存体模拟模块A包括箱体(1)，所述箱体(1)一侧侧壁上方开有第一视窗(2)，第一视窗(2)下方，箱体(1)内侧壁设置有第一加热装置(3),箱体(1)顶部内侧设有第一照光装置(4),箱体(1)顶部设有第一温度传感器(5)；
箱体(1)外部分别设有注入泵(6)、围压泵(7)及回压泵(8)，所述注入泵(6)的出口端与六通阀I(9)的入口端相连接，六通阀I(9)的出口端分别与油釜(10)、水釜(11)及气釜(12)的入口端相连接，油釜(10)、水釜(11)及气釜(12)的出口端分别与六通阀II(13)的入口端相连接，六通阀II(13)的出口端分为两路，一路与扩散箱(14)的入口端相连接，另一路与盖层岩体模拟模块(15)的入口端相连接，盖层岩体模拟模块(15)的出口端与回压阀(16)的入口端相连接，回压阀(16)的出口端与扩散箱(14)的出口端汇合后与六通阀III(17)的入口端相连接；
所述回压泵(8)的出口端与回压阀(16)的出口端相连接；所述围压泵(7)的出口端与盖层岩体模拟模块(15)的岩心室(15-1)相连通。
3.根据权利要求2所述的一种油藏地质封存体CO2逃逸对环境影响分析装置，其特征在于：所述扩散箱(14)内设有第一压力传感器(18)，六通阀II(13)与盖层岩体模拟模块(15)入口端相连接的管路上设有第二压力传感器(19)，回压泵(8)的出口端与回压阀(16)的出口端相连接的管路上设有第三压力传感器(20)，围压泵(7)的出口端与盖层岩体模拟模块(15)的岩心室(15-1)连通的管路上设有第四压力传感器(21)。
4.根据权利要求2所述的一种油藏地质封存体CO2逃逸对环境影响分析装置，其特征在于：所述盖层岩体模拟模块(15)包括筒体(15-2)，筒体(15-2)两端设置有堵头(15-3)，筒体(15-2)内紧贴其内侧壁设置有橡胶套(15-4)，橡胶套(15-4)内设有岩心室(15-1)；所述岩心室(15-1)填充有由天然岩心按照地层序列及性质串联组成的盖层。
5.根据权利要求1所述的一种油藏地质封存体CO2逃逸对环境影响分析装置，其特征在于：所述CO2对环境影响模拟模块B设置有环境模拟箱(25)，环境模拟箱(25)内从上至下依次设置有土壤环境模拟腔(26)、地表水模拟腔(27)及地下水模拟腔(28)；土壤环境模拟腔(26)内底部设有第二加热装置(29)，第二加热装置(29)上方设置有第一金属置物板(30)，第一金属置物板(30)上方设置有盛装有土壤的土壤模拟器皿(31)，土壤环境模拟腔(26)内顶部设置有第二照光装置(32)及第一CO2浓度监测计(33)，土壤环境模拟腔(26)一侧侧壁设有第二视窗(34)，另一侧侧壁设有第二温度传感器(35)；
地表水模拟腔(27)内底部设有第三加热装置(36)，第三加热装置(36)上方设置有第二金属置物板(37)，第二金属置物板(37)上方设置有盛装有地表水的地表水模拟器皿(38)，地表水模拟腔(27)内顶部设置有第三照光装置(39)及第二CO2浓度监测计(40)，地表水模拟腔(27)一侧侧壁设有第三视窗(41)，另一侧侧壁设有第三温度传感器(42)；
地下水模拟腔(28)内底部设有第四加热装置(43)，第四加热装置(43)上方设置有第三金属置物板(44)，第三金属置物板(44)上方设置有盛装有地下水的地下水模拟器皿(45)，地下水模拟腔(28)内顶部设置有第四照光装置(46)及第三CO2浓度监测计(47)，地下水模拟腔(28)一侧侧壁设有第四视窗(48)，另一侧侧壁设有第四温度传感器(49)；
所述CO2对环境影响模拟模块B的入口端通过第一连通阀(22)与六通阀III(17)的出口端相连接，第一连通阀(22)出口端与第一气体流量计(23)的入口端相连接，第一气体流量计(23)出口端与六通阀IV(24)的入口端相连接；所述六通阀IV(24)的出口端分别与土壤模拟器皿(31)、地表水模拟器皿(38)及地下水模拟器皿(45)相连接。
6.根据权利要求1所述的一种油藏地质封存体CO2逃逸对环境影响分析装置，其特征在于：所述CO2逃逸评价模块C包括试管(50)，所述试管(50)口部设置有橡胶塞(51)，所述橡胶塞(51)上贯穿通过有进入管与流出管，进入管通过第二连通阀(57)与六通阀III(17)的出口端相连接，流出管出口端与第二气体流量计(52)的入口端相连接，第二气体流量计(52)的出口端与六通阀V(53)的入口端相连接，六通阀V(53)的出口端与CO2溶解度监测箱(54)相连通，CO2溶解度监测箱(54)内底部设置有PH仪(55)，CO2溶解度监测箱(54)内顶部设置有第五加热装置(56)。
7.根据权利要求1所述的一种油藏地质封存体CO2逃逸对环境影响分析装置，其特征在于：所述数据采集模块D为终端计算CPU处理器，接收、计算和处理各传感器、气体流量计、PH仪的数据。
8.根据权利要求2或3所述的一种油藏地质封存体CO2逃逸对环境影响分析装置，其特征在于：围压泵(7)施加围压高于注入泵(6)提供的驱替压力2-3MPa。
9.根据权利要求1至7任一项所述的一种油藏地质封存体CO2逃逸对环境影响分析装置，其特征在于：所述装置内的连接管线均为耐压管线。
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110988310A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-10 | 西安石油大学 | 一种油藏地质封存体co2逃逸对环境影响分析装置及其方法 |
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2019
- 2019-12-31 CN CN201922463725.5U patent/CN211402377U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110988310A (zh) * | 2019-12-31 | 2020-04-10 | 西安石油大学 | 一种油藏地质封存体co2逃逸对环境影响分析装置及其方法 |
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