用于沉积层中水合物驱替形成各向异性研究的盘式反应釜的制作方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种用于沉积层中水合物驱替形成各向异性研究的盘式反应釜。
【背景技术】
[0002]CO2海洋封存技术是减少大气CO 2的主要措施之一，它通过管道将捕获富集的CO 2直接注入海洋水柱体或海底沉积物中，CO2以液态或固态水合物的形式封存。其中海底沉积层内0)2封存是将CO 2注储于海底多孔床层内，液态的CO 2在沉积层孔隙中溶解、扩散，在物理、化学和矿化作用下大量聚集在沉积层盖层之下，从而形成一个圈闭空间。由于和人类生存空间有海水层的间隔，相对于一般的内陆地质封存方式具有更高的安全性。如果发生海底地质灾害、地壳运动导致储层裂隙，CO2将沿着裂隙向上运移、泄漏(水合物也可能分解成CO2)。当0)2再次渗流进入水合物稳定区域，水合物又在储层内形成和不断长大，使得沉积层孔隙度和渗透率急剧减小，从而封闭CO2的泄漏通道。即使还有部分CO 2渗透过水合物盖层继续运移、上升扩散到海洋中，也会由于CO2与海水密度差异，形成CO 2的“湖泊型”海洋封存。
[0003]由此可见，海底沉积层为0)2的捕集提供了永久储库，重力作用、水合物覆盖层及其它地质化学作用的多重俘获机理可以防止CO2发生大量逸出。近年来有不少学者提出CO2置换开采海底天然气水合物，不但0)2水合物的生成热可用于分解天然气水合物，而且CO 2水合物有助于稳固亏空的储层，防止因水合物开采造成海底滑坡等自然灾害[5]。CO2置换开采方法具有经济和环境上的双重意义，与传统的水合物开采方法相比具有明显的优势。
[0004]无论CO2海底封存还是置换开采天然气水合物，其本质都是多孔介质中CO 2-孔隙水驱替形成水合物并伴有热扩散效应的CO2渗流过程。CO2与孔隙水两相竞争驱替、溶解、运移，并在温度、压力、盐度和孔隙毛细管压力共同约束下形成水合物并继续向周围渗流；CO2水合物形成又会降低地层孔隙度和渗透率，从而影响CO2在海底沉积层中的运移。同时，CO2水合物形成过程中释放大量相变潜热(约65kJ/mol)，而地层多孔骨架、水合物和孔隙流体(CO2、海水)具有不同的热力学性质(如比热容和导热系数)，这些热量在非均相中的热扩散效应不能忽略。因此，深入研究沉积层中水合物驱替形成和CO2运移过程，对CO 2海底封存、天然气水合物置换开采以及评估水合物藏失稳分解都具有重要的意义。从目前报道的文献来看，有关沉积物中0)2水合物研究主要集中在CO2-孔隙水静置模式(这里的“静置模式”是指CO2与孔隙水处于宏观静止状态)形成水合物热力学、动力学实验或数值模拟，缺乏对海底沉积层中液态CO2-孔隙水两相竞争驱替模式形成水合物动力学和热扩散效应研究。因此，获得结论或者模型尚无法直接应用。但现有技术中的反应釜一般是采用线性反应釜，其结构简单，反应釜内运行状况简单，无法实现模拟海底二氧化碳水合物的形成分布规律。
【实用新型内容】
[0005]鉴于上述现有技术的不足，本实用新型提供的一种用于沉积层中水合物驱替形成各向异性研究的盘式反应釜，以获取模拟海底二氧化碳水合物的形成分布规律与相关参数。
[0006]为解决上述技术问题，本实用新型方案包括:
[0007]—种用于沉积层中水合物驱替形成各向异性研究的盘式反应釜，其中，该盘式反应釜包括釜体，釜体中部设置有总进管，釜体配置有一釜盖，釜盖与釜体为卡箍式结构，釜盖与釜体形成反应室，反应室通过隔板形成多个反应腔，总进管与每个反应腔的对应处设置有一个进口，每个反应腔的侧壁上设置有一个出口，每个出口配置有一个分支出管，每个分支出管与总出管的连接处均设置有控制阀；每个反应腔内配置有一组时域反射探针、一组温度传感器、一组压力传感器、一组声学换能器与一组铂电极；时域反射探针、温度传感器、压力传感器、声学换能器、铂电极均与一控制中心通信连接。
[0008]所述的盘式反应釜，其中，上述一组时域反射探针包括两个时域反射探针，时域反射探针安装在对应反应腔之竖向中间位置的一个平面上，时域反射探针以釜体中心径向辐射均匀地安装；一组声学换能器包括两套声学换能器，两套声学换能器分别处于位于对应反应腔之径向1/3、2/3位置处；一组铂电极包括两对铂电极，两对铂电极分别处于位于对应反应腔径向1/3、2/3位置处；一组温度传感器包括三个温度传感器，一组压力传感器包括三个压力传感器，一个温度传感器与一个压力传感器形成一个测量单元，三个测量单元均匀布置在对应的进口处、出口处以及进口与出口之间的反应腔。
[0009]所述的盘式反应釜，其中，上述盘式反应釜配置有恒温水浴设备，进口、出口上均设置有滤塞。
[0010]所述的盘式反应釜，其中，上述盘式反应釜内均匀布置有六个反应腔，每个隔板与釜体对应处设置有用于插入隔板的插槽，插槽通过密封处理。
[0011]本实用新型提供的一种用于沉积层中水合物驱替形成各向异性研究的盘式反应釜，能够通过时域反射探针、温度传感器、压力传感器、声学换能器、铂电极等监测水合物反应过程中声学、TDR、电学信号以及温度、压力和压差的变化，从而确定水合物诱导期、生成速率、饱和度以及水合物的各向异性分布状况，得到各个腔体在轴向、径向和切向水合物反应分布和饱和度，以及盘式反应釜中总的水合物在沉积物中各向异性分布情况，从而获取模拟海底二氧化碳水合物的形成分布规律与相关参数。
【附图说明】
[0012]图1为本实用新型中盘式反应釜的剖面结构示意图；
[0013]图2为本实用新型中釜体的结构示意图；
[0014]图3为本实用新型中一