一种CO2-水两相流动驱替实验装置及方法

本发明属于驱替实验装置，具体提出了一种co2-水两相流动驱替实验装置及方法。

背景技术：

1、co2-水两相流动驱替实验是一种在实验室条件下模拟二氧化碳(co2)与水在多孔介质(如岩石、土壤)中流动和相互作用的研究方法。这种实验对于理解co2地质封存、提高石油采收率、以及评估地下流体动力学特性等方面至关重要。

2、现有在对岩心进行驱替实验过程中，需先将岩心样品放置到岩心夹持器内，随后向岩心样品的一端注入co2，测试岩心的气水相对渗透率，该过程中，co2易从岩心样品和岩心夹持器的缝隙溢出，影响测试结果的准确性，且在对不同大小的岩心样品进行测试时，不易控制岩心夹持器与不同大小岩心样品之间的密封性与挤压力，其中挤压力过大，易造成岩心样品发生破碎，致使co2从岩心样品的裂缝溢出，造成测试结果出现较大偏差。

技术实现思路

1、为了克服上述所提到的技术问题，本发明提供了一种co2-水两相流动驱替实验装置及方法。

2、本发明的技术方案为：

3、一种co2-水两相流动驱替实验装置，包括有工作台，所述工作台的中部嵌有第一固定座，所述第一固定座的侧壁连通有排气管，所述排气管内安装有开关阀，所述工作台上固接有对称的第一动力件，对称的所述第一动力件共同安装有第一固定壳，所述第一固定壳设置有第一固定套，所述第一固定套内径的长度大于所述第一固定座的最大直径的长度，所述第一固定套内的上部固接有第二固定座，所述第二固定座的侧壁连通有安装开关阀的填料管，所述第一固定套内固接有弹性囊，所述第一固定套的侧壁固接有加热环和均匀分布的检测单元，所述第一固定座和所述第二固定座的相向侧均固接有第二固定套，两个所述第二固定套共同设置有用于待测量物位于所述弹性囊中部的居中机构。

4、更为优选的是，所述弹性囊嵌有均匀分布的弹性环，所述弹性环的横截面呈等腰梯形。

5、更为优选的是，所述居中机构包括有上下对称的两个第一滑动壳，两个所述第一滑动壳分别滑动设置于相邻的所述第二固定套上，所述第一滑动壳的侧壁固接有与相邻所述第二固定套固接的第一弹簧。

6、更为优选的是，所述第一固定套内滑动设置有滑动环，所述滑动环位于所述弹性囊的下侧并与其固接，且所述滑动环的下侧设置有多个同心的弹性凸环，所述第一固定座设置有多个同心的环形凹槽，所述第一固定座的环形凹槽与所述滑动环上相邻的弹性凸环挤压配合，用于提高所述第一固定座与所述滑动环之间的密封性。

7、更为优选的是，还包括有用于锁止所述第一固定套的锁止机构，所述锁止机构设置于所述工作台上，所述第一固定壳与所述第一固定套滑动配合，所述锁止机构包括有固定环，所述固定环固接于所述工作台的上表面，所述固定环设置有中心对称的限位槽，所述第一固定套的下部转动设置有转动环，所述转动环的下表面固接有对称的l形杆，所述l形杆与所述固定环上相邻的限位槽限位配合，所述第一固定套的侧壁固接有固定板，所述固定板与所述转动环之间安装有扭簧，所述第一固定壳与所述第一固定套之间固接有第二弹簧，所述转动环的上表面固接有对称的导向杆，所述第一固定壳设置有中心对称的导向槽，所述导向杆与所述第一固定壳上相邻的导向槽内滑动配合。

8、更为优选的是，还包括有用于加强所述弹性囊与待测量物之间密封性的加压机构，所述加压机构设置于所述弹性囊上，所述弹性囊内设置有均匀分布的凹槽，所述加压机构包括有均匀分布的环形套，均匀分布的所述环形套均固接于所述弹性囊内，且所述环形套正对所述弹性囊上相邻的凹槽，所述环形套和所述弹性囊配合形成充满液压油的环形腔，所述弹性囊固接有均匀分布的多组第二固定壳，每组所述第二固定壳包含周向等距分布的多个所述第二固定壳，多组所述第二固定壳的组数比所述弹性囊上均匀分布凹槽的数量少一，多组所述第二固定壳分别位于所述弹性囊上相邻的凹槽内，所述第二固定壳滑动设置有穿透所述弹性囊并与其滑动连接的第一滑动柱，所述第二固定壳连通有第一导管，所述第一导管穿透相邻的所述环形套并与其固接，且所述第一导管与其下侧的所述环形套连通。

9、更为优选的是，还包括有用于控制待测量物所处压力环境的均匀排气机构，所述均匀排气机构设置于所述第一固定座上，所述均匀排气机构包括有第二滑动壳，所述第二滑动壳滑动设置于所述第一固定座内，所述第一固定座内滑动设置有第一滑动板，所述第一滑动板与所述第二滑动壳之间固接有第三弹簧，所述第一固定座内固接有用于限制所述第二滑动壳移动的限位环，所述第二滑动壳连通有安装开关阀的第二导管，所述第二导管穿透所述第一滑动板和所述第一固定座并与二者滑动配合，所述第二滑动壳设置有用于和所述排气管连通的圆孔，所述第一固定座螺纹设置有第一螺纹杆，所述第一螺纹杆与所述第一滑动板转动连接。更为优选的是，还包括有用于均匀挤压所述第二固定座内介质的下压机构，所述下压机构设置于所述第二固定座上，所述第二固定座内安装有开关阀，所述下压机构包括有第二动力件，所述第二动力件安装于所述第二固定座上，所述第二固定座内滑动设置有第三滑动壳，所述第三滑动壳滑动设置有与所述第二动力件相连接的第四滑动壳，所述第四滑动壳与所述第三滑动壳之间安装有第四弹簧，所述第四滑动壳设置有用于恒压排出所述第二固定座内介质的均匀组件。

10、更为优选的是，所述均匀组件包括有第三固定壳，所述第三固定壳固接于所述第四滑动壳上，且所述第三固定壳与所述第四滑动壳连通，所述第三固定壳内滑动设置有第二滑动柱，所述第二滑动柱设置有l形孔，所述第三固定壳螺纹设置有第二螺纹杆，所述第二螺纹杆转动设置有位于所述第三固定壳内滑动的第二滑动板，所述第二滑动板与所述第二滑动柱之间固接有第五弹簧，所述第三固定壳的侧壁连通有第三导管，所述第三导管与所述第二滑动柱上l形孔连通配合，所述第三导管内滑动设置有第三滑动板。

11、本发明还提供一种co2-水两相流动驱替实验的操作方法，基于上述的一种co2-水两相流动驱替实验装置，具体包括以下步骤：

12、s1：先启动第一动力件使第一固定套上移，其中固定环的限位槽解除对l形杆的限位，然后将待测量物放置到相应的第一滑动壳上，随后启动第一动力件第一固定套下移复位，同时l形杆重新滑动至固定环的限位槽内，完成第一固定套的限位；

13、s2：在待测量物进入到第一固定套内后，向弹性囊内注入相应压力的液压油并启动加热环和检测单元，弹性囊在液压油的压力作用下紧紧包裹待测量物，加热环使待测量物处于设定的温度下，完成测试前的准备；

14、s3：完成测试前的准备后，通过填料管向第一固定套内注入指定压力的介质，同时根据实验的相应数据调节第一螺纹杆和第二螺纹杆，随后启动第二动力件工作，其中第二滑动柱的往复移动，使第三滑动壳移动时将第一固定套内介质以设定的压力向待测量物内渗透，且在第二滑动壳的往复移动作用下，使第一固定座内保持设定的压力，完成对待测量物的测试，其中检测单元对测试数据进行记录；

15、s4：测试完毕后，依次关闭加热环和检测单元，并控制弹性囊复位，随后通过第一动力件打开第一固定套，将待测量物取出，后续控制第一动力件复位，完成测试实验。

16、本发明的有益技术效果如下：

17、本发明通过弹性囊的弹性形变，便于弹性囊紧贴待测量物的侧壁，保证介质在待测量物内渗透，提高实验数据的准确性，利用两个第一滑动壳上第一弹簧，便于待测量物居中位于弹性囊的中部，便于弹性囊对待测量物施加均匀稳定的挤压力，利用滑动环上多个弹性环和第一固定座上多个环形凹槽的配合，提高本装置的密封性，避免介质泄漏至外界，利用l形杆与固定环上限位槽的配合，提高对第一固定套的限位，进一步避免介质泄漏至外界，通过第二滑动壳和第三弹簧的限位作用，便于待测量物的其中一端保持稳定的压力，再配合第二动力件的工作，与第二滑动柱和第五弹簧的限位作用，使介质以稳定的压力向待测量物内渗透，提供本装置实验数据的准确性。