模拟在动态压差下层状盐岩储存超临界二氧化碳的装置

1.本发明涉及层状盐岩溶腔储存二氧化碳技术领域，具体涉及一种模拟层状盐岩在动态压差条件下储存超临界二氧化碳的装置。


背景技术：

2.盐穴储能由于寿命长、成本低、安全环保和占地面积小等特点，成为大规模储能发展的重要方向，被认为是地下储能的优良场所。
3.纯盐岩与co2之间能保持较好的稳定性，不发生物理化学反应，是储存co2较为理想的场所。而层状盐岩溶腔，由于层状岩盐含有较多的黏土成分，一方面，黏土中含有硫酸钙、泥岩、石膏和芒硝等多种杂质，储存期间在地层温度和压力作用下，co2会进入超临界状态，对黏土有溶解和萃取的作用；另一方面，co2易溶解于卤水中，使得co2卤水溶液呈酸性，从而促使溶液与杂质进行反应。
4.在实际盐腔中，地层是对腔体有压力的，腔体内部由于储存二氧化碳也处于高压之下，因此盐岩是处在地层和腔体的压差环境下，并且储气库内的压力还会因气体排出利用等原因而长期处于波动状态。
5.由于盐穴存储co2环境较为危险，需要研究层状盐岩的微细观结构在动态压差情况下的变化，进而可为长期储存co2提前准备应对因盐穴自身结构变化造成co2泄漏的措施。但直接对盐腔内层状盐岩的微细观结构变化进行研究较为困难，因此需要模拟在动态压差下层状盐岩储存超临界二氧化碳的装置。


技术实现要素：

6.有鉴于此，本发明的目的是提供一种模拟在动态压差下层状盐岩储存超临界二氧化碳的装置，以解决在动态压差条件下对层状盐岩的微细观结构特征变化进行研究的技术问题。
7.本发明模拟在动态压差下层状盐岩储存超临界二氧化碳的装置包括压差模拟罐，所述压差模拟罐包括罐体和罐盖，所述罐体的中部具有环形隔板；所述罐盖上设置有进气接头、排气接头、压力表、温度传感器和电加热器；
8.所述模拟在动态压差下层状盐岩储存超临界二氧化碳的装置还包括设置在环形隔板上的层状盐岩测试组件，且在层状盐岩测试组件安装在环形隔板上的状态下，所述压差模拟罐的内腔被分隔成相互独立的上腔和下腔；
9.所述模拟在动态压差下层状盐岩储存超临界二氧化碳的装置还包括用于存储新鲜卤水的第一卤水容器、水泵和用于回收废卤水的第二卤水容器，水泵的进口和第一卤水容器连接，水泵的出口和压差模拟罐的上腔连接，水泵的出口侧管路上设置有第一阀门；第二卤水容器和压差模拟罐的上腔通过排水管连接，排水管上设置有第二阀门；
10.所述模拟在动态压差下层状盐岩储存超临界二氧化碳的装置还包括用于存储二氧化碳气体的高压气罐、气泵和用于存储二氧化碳气体的低压气罐，所述气泵的进口与高
压气罐连接，所述气泵的出口与灌盖上的进气接头连接，气泵的出口侧管路上设置有第三阀门；所述低压气罐和灌盖上的排气接头通过输气管连接，且该输气管上设置有第四阀门；
11.所述模拟在动态压差下层状盐岩储存超临界二氧化碳的装置还包括液体介质储罐、注液泵和液体介质回收罐，所述注液泵的进口与液体介质储罐连接，注液泵的出口与压差模拟罐的下腔连接，且注液泵的出口侧管路上设置有第五阀门；所述液体介质回收罐通过输液管与压差模拟罐的下腔连接，且该输液管上设置有调压阀和液压表。
12.进一步，所述层状盐岩测试组件包括层状盐岩试件、上环套、位于上环套内的上锥形密封套、下筒套和位于下筒套内的下锥形密封套，下筒套上均匀分布有通孔，所述层状盐岩试件的中部设置有分别与上锥形密封套和下锥形密封套配合的锥形斜面，上环套和下筒套通过螺栓螺母组件固定连接，所述上环套的边部通过螺钉固定连接在环形隔板上，且环形隔板和上环套之间设置有密封垫。
13.本发明的有益效果：
14.本发明模拟在动态压差下层状盐岩储存超临界二氧化碳的装置，其能模拟层状岩盐试件浸泡在卤水中、层状岩盐试件一侧承受卤水和超临界二氧化碳压力、层状岩盐试件另一侧承受地层压力、以及层状岩盐试件处在动态波动压差条件下的复杂环境状态，进而通过周期性的观测层状盐岩试件在前述复杂环境下的微细观结构特征变化，能更接近真实的掌握层状盐岩的微细观结构特征变化规律。
附图说明
15.图1为模拟在动态压差下层状盐岩储存超临界二氧化碳的装置的结构示意图。
16.图2为层状盐岩测试组件的结构示意图。
具体实施方式
17.下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述。
18.如图所示，本实施例模拟在动态压差下层状盐岩储存超临界二氧化碳的装置包括压差模拟罐，所述压差模拟罐包括罐体1和罐盖2，所述罐体的中部具有环形隔板3；所述罐盖上设置有进气接头4、排气接头5、压力表6、温度传感器7和电加热器8。
19.所述模拟在动态压差下层状盐岩储存超临界二氧化碳的装置还包括设置在环形隔板上的层状盐岩测试组件，且在层状盐岩测试组件安装在环形隔板上的状态下，所述压差模拟罐的内腔被分隔成相互独立的上腔和下腔。本实施例中，所述层状盐岩测试组件包括层状盐岩试件9、上环套10、位于上环套内的上锥形密封套11、下筒套12和位于下筒套内的下锥形密封套13，下筒套上均匀分布有通孔，所述层状盐岩试件的中部设置有分别与上锥形密封套和下锥形密封套配合的锥形斜面，上环套和下筒套通过螺栓螺母组件14固定连接，所述上环套的边部通过螺钉15固定连接在环形隔板上，且环形隔板和上环套之间设置有密封垫16。本实施例中的层状盐岩测试组件，其能可靠的固定层状盐岩试件，并能形成良好的密封结构以保证压差模拟罐的上腔和下腔相互隔离。
20.所述模拟在动态压差下层状盐岩储存超临界二氧化碳的装置还包括用于存储新鲜卤水的第一卤水容器17、水泵18和用于回收废卤水的第二卤水容器19，水泵的进口和第一卤水容器连接，水泵的出口和压差模拟罐的上腔连接，水泵的出口侧管路上设置有第一
阀门21；第二卤水容器和压差模拟罐的上腔通过排水管连接，排水管上设置有第二阀门22。
21.所述模拟在动态压差下层状盐岩储存超临界二氧化碳的装置还包括用于存储二氧化碳气体的高压气罐23、气泵24和用于存储二氧化碳气体的低压气罐25，所述气泵的进口与高压气罐连接，所述气泵的出口与灌盖上的进气接头连接，气泵的出口侧管路上设置有第三阀门26；所述低压气罐和灌盖上的排气接头通过输气管连接，且该输气管上设置有第四阀门27。
22.所述模拟在动态压差下层状盐岩储存超临界二氧化碳的装置还包括液体介质储罐28、注液泵29和液体介质回收罐30，所述注液泵的进口与液体介质储罐连接，注液泵的出口与压差模拟罐的下腔连接，且注液泵的出口侧管路上设置有第五阀门31；所述液体介质回收罐通过输液管与压差模拟罐的下腔连接，且该输液管上设置有调压阀32和液压表33。
23.本实施例中模拟在动态压差下层状盐岩储存超临界二氧化碳的装置，通过水泵将新鲜卤水注入压差模拟罐的上腔，可模拟层状岩盐浸泡在卤水中的环境；并且卤水可定期更换，更换卤水时关闭第一阀门，开启第二阀门，废卤水在超临界二氧化碳气体压力下自动流入第二卤水容器；通过调节注入压差模拟罐上腔的二氧化碳气体的气压和通过加热器调节二氧化碳气体的温度，能模拟层状岩盐处在超临界二氧化碳中的环境，且超临界二氧化碳的压力可进行循环变化调整；通过注液泵向压差模拟罐的下腔注入液体介质，并通过调压阀调节下腔内液体介质的压力，能模拟层状岩盐承受不同大小地层压力的环境；并且通过定时开启第四阀门能动态调整压差模拟罐上腔的气压，从而模拟出层状岩盐承受的动态压差环境。本实施例中模拟在动态压差下层状盐岩储存超临界二氧化碳的装置，通过较真实的模拟层状岩盐溶腔存储超临界二氧化碳的复杂环境状态，通过周期性的观测层状盐岩试件在前述复杂环境下的微细观结构特征变化，能更接近真实的掌握层状盐岩的微细观结构特征变化规律。
24.最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。