1.本实用新型涉及油田二氧化碳驱油与地质封存实验装置领域，特别是一种微生物介导的二氧化碳矿化封存过程动态评价装置。
背景技术：
2.二氧化碳的捕集、埋存为近年来减少二氧化碳排放的有效手段之一，即用专门的设备将大型工业源(如电厂)释放的二氧化碳在排放到大气之前进行捕获然后将其注入到地下环境中(如石油天然气储层、不可开发煤层、深地咸水层、富含有机质的页岩等)，从而实现二氧化碳的固定与长期储存，也被称为二氧化碳矿化封存。注入到地下的二氧化碳可以以微观残余的形式存在、或是存在于构造中、或是以溶解的形式存在，或是与储层中的矿物发生一系列地球化学反应生成新的矿物。
3.油藏由于其高度的密闭性可以实现二氧化碳的长期储存。油藏储存二氧化碳的机理有：二氧化碳溶解于地层水中，二氧化碳溶解于残余油中，二氧化碳溶解于采出流体（油和水中）中，二氧化碳在束缚空间内，二氧化碳矿化于岩石中，其中主要以构造地层储存机理为主，而矿化储存则最为安全。此外，枯竭油藏在固定二氧化碳的同时也可以提高其采收率，这一技术带来了经济开发与环境保护的双重效益。所以，将二氧化碳固定于地下油藏环境中被认为是最具潜力的减少二氧化碳排放的方法之一。 二氧化碳 注入油藏除可引发一系列地球化学反应外，还可以改变油藏内源微生物的种类和数量，许多油藏微生物群落研究表明硫酸盐还原、厌氧发酵、产甲烷是油藏环境中最重要的微生物代谢途径。
4.因此，研究二氧化碳 的注入如何改变微生物群落结构的平衡、活性微生物种类、代谢活性和代谢潜力，不但对理解二氧化碳地质封存过程中注入的二氧化碳的迁移与转化的短期和长期效应有所帮助，也对深地生物圈相关的生物地球化学过程的影响、二氧化碳地质封存的环境监测和泄漏治理具有重要的作用。然而，目前有关于油藏微生物对二氧化碳固定及矿化封存过程的影响研究甚少，同样没有专门针对微生物对二氧化碳矿化封存过程影响的动态评价装置。
技术实现要素：
5.本实用新型旨在针对上述问题，提出一种用以模拟微生物
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二氧化碳
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油-水-砂岩体系的相互作用过程的微生物介导的二氧化碳矿化封存过程动态评价装置。
6.本实用新型的技术方案在于：
7.一种微生物介导的二氧化碳矿化封存过程动态评价装置，包括气态二氧化碳源、模拟地层水源、模拟岩心柱及采样系统；其中，模拟岩心柱一端连接气态二氧化碳源及模拟地层水源，另一端连接采样系统；
8.所述模拟岩心柱的直径为20-25mm，模拟岩心柱围绕成中空的环形形成环形模拟岩心柱，环形内径20-30cm；所述环形模拟岩心柱从上至下包括顶端、中间段及底端；顶端及底端的长度均为1.2m-1.8m，中间段的长度5.6m-6.4m，顶端及底端填充石英砂，中间段填充
天然岩心；还包括一水浴循环加热装置，环形模拟岩心柱置于该水浴循环加热装置中；
9.还包括外部压力及温度数据采集系统，气态二氧化碳源的进气管线上设有压力传感器，环形模拟岩心柱的输入管线上设有高压循环泵、压力传感器及温度传感器；所述压力传感器、温度传感器均与外部压力及温度数据采集系统连接；
10.所述模拟地层水源包括模拟地层水及接菌后的模拟地层水。
11.所述环形模拟岩心柱不限于一组；每一组环形模拟岩心柱的输入管线上均设有压力传感器及温度传感器；每一组环形模拟岩心柱均一端连接气态二氧化碳源及模拟地层水源，另一端连接采样系统；至少一组环形模拟岩心柱连接模拟地层水，至少一组环形模拟岩心柱连接接菌后的模拟地层水。
12.所述气态二氧化碳源包括二氧化碳气瓶及气体增压容器；气体增压容器上设有输气管线及出气管线；二氧化碳气瓶通过进气管线连通输气管线；所述模拟地层水源还包括液体活塞容器，液体活塞容器上设有进液管线及出液管线，进液管线连通模拟地层水源，出液管线与出气管线汇总为总输入管线；总输入管线与每一组环形模拟岩心柱的输入管线连通；每一个输气管线、出气管线、进液管线、出液管线及总输入管线上均设有第一阀门；出气管线及出液管线不同时开启。
13.所述每一组环形模拟岩心柱的输入管线上均设有高压循环泵、压力传感器、温度传感器及第二阀门；所述第二阀门为双向阀；每一组环形模拟岩心柱还设有输出管线，所述输出管线与对应的输入管线连通；输出管线与对应的输入管线的连接管线上也设有第一阀门。
14.所述采样系统包括实时采样管，实时采样管的输入管线连接至每一组环形模拟岩心柱的输入管线或输出管线，输出端分别连接有气体取样阀及液体取样阀；实时采样管的输入管线上也设有第一阀门。
15.所述温度传感器为热电偶。
16.所述第一阀门为单向阀。
17.本实用新型的技术效果在于：
18.本实用新型将二氧化碳或流体导入环形模拟岩心柱中，通过水浴循环加热装置控制、调节环形模拟岩心柱的温度，能够在最高温度100℃、最高压力35mpa下同时进行多组微生物介导的二氧化碳矿化封存过程动态评价实验，通过压力传感器及温度传感器对环形模拟岩心柱内反应过程进行在线监测，实时监测环形模拟岩心柱内温度及压力的变化情况。通过采样系统在实验过程中对环形模拟岩心柱内液体及气体进行取样；
19.本实用新型通过微生物对二氧化碳矿化封存过程影响实验判断微生物的生长对二氧化碳矿化封存过程的影响程度，对二氧化碳地质封存过程中注入的二氧化碳的迁移与转化的短期和长期效应，以及相关的生物地球化学过程的影响、二氧化碳地质封存的安全和泄漏治理具有重要的作用。本实用新型实验流程简单，操作便捷。
附图说明
20.图1为本实用新型一种微生物介导的二氧化碳矿化封存过程动态评价装置的结构示意图。
21.附图标记：1、二氧化碳气瓶；2、压力传感器；3、进气管线；4、单向阀；5、气体增压容
器；6、液体活塞容器；7、高压循环泵；8、热电偶；9、双向阀；10、环形模拟岩心柱；11、水浴循环加热装置；12、实时采样管；13、气体取样阀；14液体取样阀。
具体实施方式
22.实施例1
23.一种微生物介导的二氧化碳矿化封存过程动态评价装置，包括气态二氧化碳源、模拟地层水源、模拟岩心柱及采样系统；其中，模拟岩心柱一端连接气态二氧化碳源及模拟地层水源，另一端连接采样系统；
24.所述模拟岩心柱的直径为20-25mm，模拟岩心柱围绕成中空的环形形成环形模拟岩心柱10，环形内径20-30cm；所述环形模拟岩心柱10从上至下包括顶端、中间段及底端；顶端及底端的长度均为1.2m-1.8m，中间段的长度5.6m-6.4m，顶端及底端填充石英砂，中间段填充天然岩心；还包括一水浴循环加热装置11，环形模拟岩心柱10置于该水浴循环加热装置11中；
25.还包括外部压力及温度数据采集系统，气态二氧化碳源的进气管线3上设有压力传感器2，环形模拟岩心柱10的输入管线上设有高压循环泵7、压力传感器2及温度传感器；所述压力传感器2、温度传感器均与外部压力及温度数据采集系统连接；
26.所述模拟地层水源包括模拟地层水及接菌（微生物）后的模拟地层水。
27.本实施例的具体实施过程为：
28.实验开始前，根据油藏地层条件选取模拟岩心柱，模拟岩心柱直径为20-25mm；模拟岩心柱围绕成中空的环形形成环形模拟岩心柱10，环形内径20-30cm；环形模拟岩心柱10从上至下包括顶端、中间段及底端，中间段可更换，顶端及底端的长度均为1.2m-1.8m，中间段长度5.6m-6.4m；装填环形模拟岩心柱10；顶端及底端填充石英砂（粒径50-100μm），中间段填充天然岩心（粒径30-40μm）；填充后用油饱和岩心；
29.安装好环形模拟岩心柱10后，向环形模拟岩心柱10中分别导入适量模拟地层水，将气体加压至模拟地层压力，向环形模拟岩心柱10内充入一定量的高压二氧化碳。调节水浴循环加热装置11按预设温度进行，压力及温度数据通过压力传感器2及温度传感器采集传输至外部压力及温度数据采集系统。反应进行一定时间后，通过采样系统采集环形模拟岩心柱10中液体及气体分析进行分析。
30.实施例2
31.在实施例1的基础上，还包括：
32.所述环形模拟岩心柱10不限于一组；每一组环形模拟岩心柱10的输入管线上均设有压力传感器2及温度传感器；每一组环形模拟岩心柱10均一端连接气态二氧化碳源及模拟地层水源，另一端连接采样系统。至少一组环形模拟岩心柱10连接模拟地层水，至少一组环形模拟岩心柱10连接接菌后的模拟地层水。
33.实施例3
34.在实施例2的基础上，还包括：
35.所述气态二氧化碳源包括二氧化碳气瓶1及气体增压容器5；气体增压容器5上设有输气管线及出气管线；二氧化碳气瓶1通过进气管线3连通输气管线；所述模拟地层水源还包括液体活塞容器6，液体活塞容器6上设有进液管线及出液管线，入液管线连通模拟地
层水源，出液管线与出气管线汇总为总输入管线；总输入管线与每一组环形模拟岩心柱10的输入管线连通；每一个输气管线、出气管线、入液管线、出液管线及总输入管线上均设有第一阀门；出气管线及出液管线不同时开启。
36.实施例4
37.在实施例3的基础上，还包括：
38.所述每一组环形模拟岩心柱10的输入管线上均设有高压循环泵7、压力传感器2、温度传感器及第二阀门；所述第二阀门为双向阀9；每一组环形模拟岩心柱10还设有输出管线，所述输出管线与对应的输入管线连通；输出管线与对应的输入管线的连接管线上也设有第一阀门。所述采样系统包括实时采样管12，实时采样管12的输入管线连接至每一组环形模拟岩心柱10的输入管线或输出管线，输出端分别连接有气体取样阀13及液体取样阀14；实时采样管12的输入管线上也设有第一阀门。所述温度传感器为热电偶8。所述第一阀门为单向阀4。
39.具体实验例
40.1、选取模拟岩心柱；根据实验区地层条件，选取模拟岩心柱直径25mm，模拟岩心柱围绕成中空的环形形成环形模拟岩心柱10，环形内径25cm，顶端及底端长度均为1.5m，填充粒径100μm的石英砂，中间段长度6m，填充粒径40μm的天然岩心，饱和油；
41.2、饱和水；通过液体活塞容器6向一组环形模拟岩心柱10中导入300ml模拟地层水，另一组环形模拟岩心柱10中导入300ml接菌后的模拟地层水；
42.3、通气加压；将200ml的二氧化碳气体自二氧化碳气瓶1通过气体增压容器5增压至15mpa导入环形模拟岩心柱10内；
43.4、加热；打开水浴循环加热装置11，控制环形模拟岩心柱10的温度保持45℃（地层温度）；
44.5、打开外部压力及温度数据采集系统；
45.6、取样；通过实时采样管12、液体取样阀14、气体取样阀13实时采集环形模拟岩心柱10中液体及气体分析进行分析。反应时间设时间180天，每个环形模拟岩心柱10抽取样品次数为 6 次（前5次利用实时采样管12进行采集，最后一次液体及固体为开釜取样）。