/鹽水/巖石體系接觸角的實驗裝置的制造方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明屬于溫室氣體地質(zhì)封存技術領域，具體涉及一種測量CO2/鹽水/巖石體系接觸角的實驗裝置。
【背景技術】
[0002]全球?qū)剂系膰乐匾蕾?，導致大氣中溫室氣體C02不斷增加，全球氣溫持續(xù)上升，引發(fā)溫室效應。為了緩解溫室效應，各國紛紛采用碳捕集和封存技術，將收集的CO2以超臨界狀態(tài)注入地質(zhì)結構中，如油田、氣田、咸水層和無法開采的煤礦等，實現(xiàn)長期地質(zhì)封存的目的。
[0003]在地質(zhì)封存環(huán)境下，CO2/鹽水/巖石體系的接觸角是影響CO2在封存介質(zhì)中運移規(guī)律、毛細壓力、毛細封存效率、殘余捕獲能力、地質(zhì)封存量大小和蓋層泄漏的一個重要參數(shù)。因此，為了保證Okt也質(zhì)封存的長期性、安全性和穩(wěn)定性，需設計實驗裝置，模擬地質(zhì)封存環(huán)境，測量CO2/鹽水/巖石體系中相界面接觸角，了解接觸角變化規(guī)律。
[0004]研究表明:影響接觸角的因素很多，比如溫度、壓力、巖石表面粗糙度、鹽水組成成分、離子強度和巖石種類等?，F(xiàn)有測量CO2/鹽水/巖石體系接觸角的實驗裝置，存在以下不足:實驗測量溫度為高溫高壓釜壁溫，無法測量接觸界面的溫度，由于內(nèi)部鹽水溫度場的不均性，用壁溫來表征接觸界面的溫度存在較大的誤差;實驗裝置只能測量巖石中心處的接觸角，無法測量巖石表面不同位置的接觸角；實驗過程中，無法調(diào)節(jié)CO2氣泡在鹽水中的脫離位置與巖石表面垂直距離，無法研究氣泡脫離位置對接觸角的影響，無法測量動態(tài)接觸角。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0005]本發(fā)明的目的為了解決上述現(xiàn)有技術中存在的不足，提供一種測量CO2/鹽水/巖石體系接觸角的實驗裝置。實現(xiàn)溫度采集器的有級調(diào)節(jié)，精確測量接觸界面的溫度;測量巖石表面不同位置的接觸角;無級調(diào)節(jié)CO2氣泡在鹽水中脫離位置與巖石表面垂直距離，研究氣泡脫離位置對接觸角的影響以及測量動態(tài)接觸角。
[0006]本發(fā)明通過如下技術方案實現(xiàn):
[0007]—種測量CO2/鹽水/巖石體系接觸角的實驗裝置，包括光源、封頭、高溫高壓釜、環(huán)形特氟龍密封圈、藍寶石視鏡、環(huán)形紫銅墊片、加熱帶、高速攝像儀、圖像分析儀、溫度控制臺、CO2氣瓶、0)2栗、流量控制閥、CO2注射器、錐面接頭、泄液閥、溶液瓶、真空栗、雙手柄三通針閥、壓力表、載物片、插槽、溫度采集器和巖石。
[0008]所述的高溫高壓釜內(nèi)部為水平圓柱形腔體，腔體內(nèi)部豎直方向2/3處焊接插槽，插槽位置水平，腔體左右兩側均分布有臺階孔，高溫高壓釜兩側端口處為內(nèi)螺紋結構;高溫高壓釜左右對稱截面上分布四個螺紋孔，分別位于高溫高壓釜的頂部、底部、前下方和后方。
[0009]所述的溫度采集器包括堵頭、壓緊螺母、熱電偶和卡套;卡套用于固定熱電偶，固定部位不可調(diào)節(jié);壓緊螺母將卡套壓在堵頭內(nèi)，堵頭與高溫高壓釜后方的螺紋孔配合連接；熱電偶貫穿于堵頭，其前端伸入高溫高壓釜腔體內(nèi)；堵頭長度為3個系列，長度差依次為3mm，通過更換不同長度堵頭，熱電偶前端在高溫高壓釜腔體內(nèi)的位置發(fā)生有級移動，實現(xiàn)溫度采集器的有級調(diào)節(jié)，精確測量接觸界面的溫度。
[0010]所述的CO2注射器包括針頭、環(huán)形特氟龍密封圈、螺筒、凸臺、螺桿把和針管。針頭安裝在針管前端，凸臺焊接在針管中部，針管前端穿過螺筒，凸臺被套入螺筒內(nèi)；螺桿把從針管末端套入，螺桿把的外螺紋和螺筒的內(nèi)螺紋配合連接，螺桿把的前端頂著針管中部的凸臺，旋轉螺桿把，凸臺上下移動，帶動針頭上下移動，實現(xiàn)無級調(diào)節(jié)CO2氣泡在鹽水中脫離位置與巖石表面垂直距離;針頭伸入高溫高壓釜腔體內(nèi)，螺筒的外螺紋與高溫高壓釜底部螺紋孔配合連接，并將環(huán)形特氟龍密封圈壓在高溫高壓釜底部的螺紋孔內(nèi)，實現(xiàn)密封;針頭為直型針頭和偏心距彎型針頭，偏心距為3mm和6mm。
[0011 ]巖石粘貼在載物片下表面，載物片卡在高溫高壓釜的插槽內(nèi)，用于固定巖石;環(huán)形特氟龍密封圈位于藍寶石視鏡的側面，帶有通孔的封頭與高溫高壓釜兩側端口處內(nèi)螺紋嚙合連接，并依次將環(huán)形紫銅墊片和側面套有環(huán)形特氟龍密封圈的藍寶石視鏡壓在高溫高壓釜的臺階孔內(nèi)，環(huán)形紫銅墊片位于臺階孔端面和藍寶石視鏡間，實現(xiàn)高溫高壓釜兩側端口密封;雙手柄三通針閥的下端口通過錐面接頭與高溫高壓釜頂部螺紋孔連接，雙手柄三通針閥的上左端口與真空栗連接，雙手柄三通針閥的上右端口依次連接壓力表和流量控制閥后，與CO2栗的出口連接;CO2注射器的針管通過流量控制閥與CO2栗的出口連接;CO2栗的入口依次連接流量控制閥和CO2氣瓶;溶液瓶與流量控制閥連接，并分出兩條支路，一條支路通過錐面接頭與高溫高壓釜前下方螺紋孔連接，以注液；另一條支路連接泄液閥，以泄液；溫度控制臺分別與加熱帶和溫度采集器的熱電偶末端相連，加熱帶纏繞在高溫高壓釜外壁，以加熱；光源和高速攝像儀置于高溫高壓釜左右兩側封頭處，光源、高速攝像和高溫高壓釜的中心軸線位于同一水平線上，高速攝像儀與圖像分析儀相連接，以處理圖像，測量接觸角。
[0012]本發(fā)明的功能和有益效果是:
[0013](I)更換不同長度系列的堵頭，熱電偶前端在高溫高壓釜內(nèi)位置發(fā)生有級移動，實現(xiàn)溫度采集器的有級調(diào)節(jié)，精確測量接觸界面的溫度。
[0014](2)更換針頭類型，測量巖石表面不同位置的接觸角。采用直型針頭，測量巖石中心處的接觸角；采用偏心距彎型針頭，旋轉針管，帶動偏心距彎型針頭做圓周運行，測量以巖心為中心，半徑為偏心距的圓周上的接觸角。
[0015](3)旋轉螺桿把，無級調(diào)節(jié)⑶2氣泡在鹽水中的脫離位置與巖石表面垂直距離，研究氣泡脫離位置對接觸角的影響，以及測量動態(tài)接觸角。
[0016](4)利用本發(fā)明，可以研究溫度、壓力、巖石表面粗糙度、鹽水組成成分、離子強度和巖石種類等因素對CO2氣泡與巖石表面接觸角的影響規(guī)律，為CO2地質(zhì)封存提供可靠的實驗依據(jù)。
【附圖說明】
[0017]圖1是本發(fā)明一種測量CO2/鹽水/巖石體系接觸角的實驗裝置結構示意圖。
[0018]圖2是本發(fā)明的溫度采集器結構示意圖。
[0019]圖3是本發(fā)明的CO2注射器結構示意圖。
[0020]圖4是本發(fā)明的直型針頭結構示意圖。
[0021]圖5是本發(fā)明的偏心距彎型針頭結構示意圖。
[0022]圖中:I光源；2封頭；3高溫高壓釜;4環(huán)形特氟龍密封圈；5藍寶石視鏡;6環(huán)形紫銅墊片;7加熱帶;8高速攝像儀;9圖像分析儀;10溫度控制臺；11 CO2氣瓶;12 0)2栗；13流量控制閥；14 CO2注射器；15錐面接頭；16泄液閥；17溶液瓶；18真空栗；19雙手柄三通針閥；20壓力表;21載物片;22插槽;23溫度采集器;24巖石;25堵頭;26壓緊螺母;27熱電偶；28卡套;29針頭;30螺筒;31凸臺；32螺桿把;33針管;34直型針頭;35偏心距彎型針頭。
【具體實施方式】
[0023]下面結合附圖和技術方案對本發(fā)明作進一步詳細描述說明。
[0024]本發(fā)明一種測量CO2/鹽水/巖石體系接觸角的實驗裝置，如圖1所示，由光源I，封頭2，高溫高壓釜3，環(huán)形特氟龍密封圈4，藍寶石視鏡5，環(huán)形紫銅墊片6，加熱帶7，高速攝像儀8，圖像分析儀9，溫度控制臺10，CO2氣瓶11，0)2栗12，流量控制閥13，CO2注射器14，錐面接頭15，泄液閥16，溶液瓶17，真空栗18，雙手柄三通針閥19，壓力表20，載物片21，插槽22，溫度采集器23和巖石24組成。
[0025]所述的溫度采集器，如圖2所示，由堵頭25，壓緊螺母26，熱電偶27和卡套28組成。
[0026]所述的⑶2注射器，如圖3所示，由針頭29，環(huán)形特氟龍密封圈4，螺筒30，凸臺31，螺桿把32和針管33組成。
[0027]具體實驗裝置安裝步驟:
[0028](I)安裝溫度采集器23。按照圖2所示，卡套28固定熱電偶27，壓緊螺母26將卡套28壓在堵頭25內(nèi)，堵頭25與高溫高壓釜3后方螺紋孔配合連接，熱電偶27前端伸入高溫高壓釜3腔體內(nèi)。
[0029](2)安裝⑶2注射器14。按照圖3所示，針頭29安裝在針管33前端，針管33前端穿過螺筒30，并將凸臺31套入螺筒30內(nèi)；螺桿把32從針管33末端套入，利用外螺紋與螺筒30的內(nèi)螺紋配合連接，前端頂著凸臺31;螺筒30利用外螺紋與高溫高壓釜3底部螺紋孔連接，并將環(huán)形特氟龍密封圈4壓在高溫高壓釜3底部螺紋孔內(nèi)，針頭29伸入高溫高壓釜3腔體內(nèi)。
[0030](3)按照圖1所示，連接各部件。巖石24粘貼在載物片21下表面，載物片21邊緣卡在插槽22內(nèi)；環(huán)形特氟龍密封圈4套在藍寶石視鏡5的側面，封頭2與高溫高壓釜3兩側端口處的內(nèi)螺紋嚙合連接，并依次將環(huán)形紫銅墊片