二氧化碳地质封存运移及泄露一体化试验监测装置及方法

本发明涉及二氧化碳地质封存，具体涉及一种二氧化碳地质封存运移及泄露一体化试验监测装置及方法。

背景技术：

1、二氧化碳地质封存技术的应用为控制二氧化碳排放发挥了重要作用。二氧化碳海底封存相较于陆地封存具有储量大、进排放源、运输及封存成本低等优势，因此受到更多关注与研究。

2、目前已有对二氧化碳地质封存中的运移规律进行模拟试验的装置，然而，现有技术中的模拟试验装置缺少对于底层因素的考量。自然界中由于地质构造或沉积环境变化引起地层起伏现象是客观存在的，绝对的水平地层是少见的。由于地层倾角的存在，地层内的压力、温度分布与水平展布地层的压力、温度分布是不同的。研究表明，地层倾角的存在对二氧化碳的封存量和运移距离均有较大的影响，所以关于地层倾角对二氧化碳运移与封存量等方面的研究是很有必要的。

3、此外，储存在地下的二氧化碳存在诸多泄漏的危险，可能由于地球内部温度、压力的变化或构造的改变而导致其通过盖层的孔隙系统、中断层和裂缝通道系统或人为因素导致的孔隙，储层周围岩层的水动力系统等进行渗漏。渗漏的二氧化碳可能会导致地下水污染，诱发地震危害泄漏点附近地表生态，危害人类身体健康，因此对于地质储存二氧化碳泄漏对生态环境的影响与甄别的研究也是有必要的。

技术实现思路

1、为了解决现有技术的至少一项不足，本发明的目的是提供一种二氧化碳地质封存运移及泄露一体化试验监测装置及方法，以探究不同地层倾角下二氧化碳运移规律。

2、为了实现上述目的，根据一些实施例，本发明的第一方面，提供了一种二氧化碳地质封存运移及泄露一体化试验监测装置，包括防高压密闭室、二氧化碳气罐和泄露监测箱；所述防高压密闭室内设置有密闭反应釜，所述密闭反应釜内设置有地层模拟系统和传感监测系统，所述二氧化碳气罐通过第一高压管道连接至密闭反应釜内；所述密闭反应釜通过倾斜模拟装置支撑在所述防高压密闭室内，所述倾斜模拟装置包括承载板和设置于承载板底部的智能千斤顶；所述泄露监测箱设置在所述防高压密闭室的上部，所述泄露监测箱内设置有海洋模拟系统，所述泄露监测箱通过第二高压管道与防高压密闭室相连。

3、本发明的第二方面，提供了一种二氧化碳地质封存运移及泄露一体化试验监测方法，包括：

4、步骤一，按照设计装置图连接各个设备；

5、步骤二，将储层岩石安置于密闭反应釜中，埋设第一压力传感器、第一温度传感器、第一二氧化碳传感器；

6、步骤三，将盖层岩石安置于储层岩石之上，关闭防高压密闭室和密闭反应釜；

7、步骤四，将泄露监测箱底部铺满海砂，将海草种植于海砂，填土过程中埋设第二温度传感器和第二压力传感器，并充满海水，布置第二二氧化碳传感器，盖上透明罩并安装二氧化碳测定仪，放置等待泄露监测箱环境稳定；

8、步骤五，打开二氧化碳气罐上的气泵，同时打开压力稳定装置，使罐中二氧化碳注入试验装置，通过埋设的传感器监测二氧化碳运移规律；

9、步骤六，通过控制电动开关使密闭反应釜中的二氧化碳流入泄露监测箱中，监测记录泄露监测箱的温度、压力、二氧化碳浓度；

10、步骤七，试验过程中，观察记录海草的形态变化，试验结束后，采取土样和植物样品，进行指标测试；

11、步骤八，数据采集完成后，通过调节智能千斤顶，改变储层岩石的倾角，重复多次试验。与现有技术相比，本发明的有益效果是：

12、本发明提供了一种二氧化碳地质封存运移及泄露一体化试验监测装置及方法，通过倾斜模拟装置模拟地层倾斜状态，通过密闭反应釜模拟地层结构并通过传感监测系统进行监测，可以探究不同倾角对二氧化碳运移的影响。此外，本发明在防高压密闭室上部设置泄露监测箱，能够进一步模拟二氧化碳泄露后的海底环境状态，实现了二氧化碳咸水层封存运移及泄露一体化监测。

13、本发明附加方面的优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

技术特征：

1.一种二氧化碳地质封存运移及泄露一体化试验监测装置，其特征在于，包括防高压密闭室、二氧化碳气罐和泄露监测箱；所述防高压密闭室内设置有密闭反应釜，所述密闭反应釜内设置有地层模拟系统和传感监测系统，所述二氧化碳气罐通过第一高压管道连接至密闭反应釜内；所述密闭反应釜通过倾斜模拟装置支撑在所述防高压密闭室内，所述倾斜模拟装置包括承载板和设置于承载板底部的智能千斤顶；所述泄露监测箱设置在所述防高压密闭室的上部，所述泄露监测箱内设置有海洋模拟系统，所述泄露监测箱通过第二高压管道与防高压密闭室相连。

2.如权利要求1所述的一种二氧化碳地质封存运移及泄露一体化试验监测装置，其特征在于，所述地层模拟系统包括设置在密闭反应釜内下部的储层岩石和设置在储层岩石上部的盖层岩石。

3.如权利要求2所述的一种二氧化碳地质封存运移及泄露一体化试验监测装置，其特征在于，所述密闭反应釜内填充有咸水，用于使储层岩石和盖层岩石处于咸水饱和状态，从而模拟海底岩层结构。

4.如权利要求1所述的一种二氧化碳地质封存运移及泄露一体化试验监测装置，其特征在于，所述第一高压管道上设置有超临界装置。

5.如权利要求1所述的一种二氧化碳地质封存运移及泄露一体化试验监测装置，其特征在于，所述传感监测系统包括第一温度传感器、第一压力传感器和第一二氧化碳传感器，所述第一温度传感器、第一压力传感器和第一二氧化碳传感器均设置于储层岩石中。

6.如权利要求1所述的一种二氧化碳地质封存运移及泄露一体化试验监测装置，其特征在于，还包括压力稳定装置，所述压力稳定装置通过第三高压管道贯穿防高压密闭室与密闭反应釜连接。

7.如权利要求1所述的一种二氧化碳地质封存运移及泄露一体化试验监测装置，其特征在于，所述承载板的底部均匀设置若干智能千斤顶，用于通过调整承载板的倾斜程度，进而改变储层岩石的倾角。

8.如权利要求1所述的一种二氧化碳地质封存运移及泄露一体化试验监测装置，其特征在于，所述泄露监测箱内设置有海洋模拟系统，包括海水、海草和海砂，所述泄露监测箱上部设置有透明罩，所述透明罩上开设有气孔。

9.如权利要求8所述的一种二氧化碳地质封存运移及泄露一体化试验监测装置，其特征在于，所述泄露监测箱内设置有第二压力传感器、第二温度传感器、第二二氧化碳传感器、二氧化碳测定仪，所述第二压力传感器和所述第二温度传感器设置于海砂内，所述所述第二二氧化碳传感器设置于海水中，所述二氧化碳测定仪设置于所述透明罩的内壁上。

10.一种二氧化碳地质封存运移及泄露一体化试验监测方法，其特征在于，包括：

技术总结
本发明提供了一种二氧化碳地质封存运移及泄露一体化试验监测装置及方法，涉及二氧化碳地质封存技术领域，包括防高压密闭室、二氧化碳气罐和泄露监测箱；所述防高压密闭室内设置有密闭反应釜，所述密闭反应釜内设置有地层模拟系统和传感监测系统，所述二氧化碳气罐通过第一高压管道连接至密闭反应釜内；所述密闭反应釜通过倾斜模拟装置支撑在所述防高压密闭室内，所述倾斜模拟装置包括承载板和设置于承载板底部的智能千斤顶；所述泄露监测箱设置在所述防高压密闭室的上部，所述泄露监测箱内设置有海洋模拟系统，所述泄露监测箱通过第二高压管道与防高压密闭室相连。本发明可以探究不同地层倾角下二氧化碳运移规律。

技术研发人员：叶林,孙昊,贾超
受保护的技术使用者：山东大学
技术研发日：
技术公布日：2024/3/4