CN114441407A - 低渗煤岩co2驱替过程动态可视化模拟试验***与方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***与方法，包括；实验区、流体控制区、监控区、气液流量末端采集区和数据采集控制区；本发明克服现有技术的不足，在总结现有渗透率测试、驱替模拟与可视化试验***设备的基础上，特别研发了本***；该***够在实验室内模拟深部低渗煤层高温高压环境，实现低渗煤岩甲烷吸附与多气体注入驱替的模拟多变量多场耦合试验过程，并能够通过在线监测的X射线、电阻率与超声数据，计算得到煤岩润湿性和低渗介质与流体的在线动态可视化监测。本试验装置计算结果误差小、变量控制精度高、测试结果可靠、结果数据展示直观、适用多种气源、安全可靠等特点。
Description
技术领域
本发明涉及一种CO2驱替模拟试验***，更具体的说是涉及一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***与方法。
背景技术
煤层气(煤矿瓦斯)是高效洁净能源，但低渗煤层广泛分布，必须进行储层改造才能商业化开发。目前已经商业应用的水力压裂等改造方式难以在低渗煤层取得有效突破。CO2注入煤层提高煤层气采收率受到行业普遍关注。
碳中和背景下的煤层CO2地质封存与煤层气强化开发技术是推动温室气体减排与新能源开发的重要推力，受到全球高度关注。然而，CO2地质封存过程的CO2可注性、封存机制与封存容量、甲烷增产效果、储层动态与渗流等诸多科学问题尚待进一步破解。
目前，前人针对煤层CO2驱替、可视化方法等已开展了大量的试验研究，研制了一系列模拟试验装置。但存在以下问题：对于低渗孔隙介质的测试效率低，测试结果误差相对较大；仪器只能完成渗流、注介质驱替实验中的其中一项或两项，功能比较单一，不能形成一整套完整的实验***；可视化装置与方法仅能实验孔隙介质或流体的单一监测，且分辨率低，观测效果不理想。
因此，非常有必要开展多变量多场耦合条件下，适合不同气体注入的低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***，揭示三向应力状态下CO2注入-运移-封存全周期过程中储层孔隙率-渗透率演化、多相流体与地质体长时耦合机制等，为非常规天然气开采、CO2封存过程机制研究提供重要的实验研究手段。
发明内容
有鉴于此，本发明提供了一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***与方法，旨在解决上述技术问题。
为了实现上述目的，本发明采用如下技术方案：
一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***，包括：
实验区；所述实验区包括参考室和样品室；所述参考室和所述样品室均连接有轴压加载***和围压加载***；所述围压加载***具有温度控制功能；
流体控制区；所述流体控制区包括与所述参考室和所述样品室的流体进口独立连通的液体注入***，以及分别并联并与所述参考室和所述样品室的气体进口连通的CH4注入***、CO2注入***，He注入***和其他气体注入***；还包括与所述参考室和所述样品室连通的抽真空***；
监控区；所述监控区包括安装在各管路流体出入口的气体流量监控***、与所述样品室连通的应力应变控制***、与所述参考室和所述样品室连通的温压控制***、朝向所述样品室的CT可视控制***、与所述样品室连通的电阻率监控***、位移监控***，以及与所述样品室连通的超声监测***；
气液流量末端采集区；所述气液流量末端采集区与所述参考室和所述样品室的气体出口连通；
数据采集控制区；所述数据采集控制区与各电气元件和传感器电性连接。
通过上述技术方案，本发明为克服现有技术的不足，在总结现有渗透率测试、驱替模拟与可视化试验***设备的基础上，特别研发了低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***。该装置能够在实验室内模拟深部低渗煤层高温高压环境，实现低渗煤岩甲烷吸附与多气体注入驱替的模拟多变量多场耦合试验过程，并能够通过在线监测的X射线、电阻率与超声数据，计算得到煤岩润湿性和低渗介质与流体的在线动态可视化监测。本试验装置计算结果误差小、变量控制精度高、测试结果可靠、结果数据展示直观、适用多种气源、安全可靠等特点。
优选的，在上述一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***中，所述参考室和所述样品室均通过夹持器对煤样进行夹持，并形成密闭的容器；所述夹持器周向形成有与所述围压加载***连通的围压腔室。
优选的，在上述一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***中，两个所述围压腔室串联后与所述围压加载***形成回路，管路上安装有控制阀；所述围压加载***包括由回流口向进口方向依次连接的第一围压加载恒流泵、预热器、循环泵、第二围压加载恒流泵和围压液温控制器；所述预热器、所述循环泵和所述围压液温控制器分别与所述数据采集控制区电性连接。
优选的，在上述一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***中，所述轴压加载***包括轴压加载泵；所述轴压加载泵通过并联管路和控制阀分别与所述参考室和所述样品室连接，所述轴压加载泵与所述数据采集控制区电性连接。
优选的，在上述一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***中，所述流体控制区的具体结构如下：
所述液体注入***包括依次连通的水箱、液体注入***恒流泵和透明耐压带刻度液位计，串联后的管路通过并联管路分别与所述参考室和所述样品室的流体进口连接；
所述CH4注入***包括依次连通的CH4气体罐、CH4***增压泵和CH4***储罐；所述CH4***增压泵连接有CH4***空压机；
所述CO2注入***包括CO2气体罐、CO2***增压泵、CO2***储罐、CO2***电子天平、CO2***驱替泵和CO2***恒压恒流泵；
所述He注入***包括He气体罐；
所述其他气体注入***包括并联的N2气体罐、H2S气体罐和SO2气体罐，以及与所述N2气体罐、H2S气体罐和SO2气体罐形成的并联管路依次串联的缓冲缸、配气缸、其他***增压泵、其他***储罐和其他***电子天平；所述其他气体注入***的串联管路具有位于所述其他***储罐末端的排出管线；
所述抽真空***包括与所述CH4注入***、所述CO2注入***、所述He注入***和所述其他气体注入***末端连通的总管路，所述总管路上依次串联有恒压恒速泵、总管路驱替泵；所述总管路通过四通阀分别与所述参考室和所述样品室的气体进口连通；所述总管路驱替泵和所述四通阀之间具有支路，所述支路上串联有真空泵和缓冲罐；所述支路与所述四通阀之间的所述总管路上连接有排空管线和标准罐。
优选的，在上述一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***中，所述液体注入***、所述CH4注入***、所述CO2注入***，所述He注入***、所述其他气体注入***和所述抽真空***上均安装有压力表和控制阀；所述抽真空***的总管路上安装有温度传感器。
优选的，在上述一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***中，所述流体控制区具有用于对流体进行加热的水相加热***。
优选的，在上述一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***中，气液流量末端采集区包括与所述参考室和所述样品室的气体出口依次连通的背压阀、冷凝器、第一干燥器、CO2传感器、CH4传感器、气液流量末端电子天平和第二干燥器；所述CH4传感器和气液流量末端电子天平之间具有支路，所述支路依次连接有针阀和在线色谱仪；所述在线色谱仪与所述四通阀连通；所述背压阀连接有回压泵和气液流量末端缓冲罐；所述CO2传感器、CH4传感器和所述在线色谱仪分别与所述数据采集控制区电性连接。
优选的，在上述一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***中，所述监控区的具体结构如下：
所述气体流量监控***包括安装在各管路流体出入口的流量计；
所述应力应变控制***包括安装在所述样品室的样品上的应变片；所述应变片与应力应变控制器连接，所述应力应变控制器与所述数据采集控制区电性连接；
所述温压控制***包括安装在所述参考室和所述样品室上的压力传感器、温度传感器、压力表和温度表；
所述CT可视控制***包括朝向所述样品室的X光机；
所述电阻率监控***包括连接在所述样品室的样品两端的电阻传感器，以及与两个所述电阻传感器连接的LCR数字电桥；所述LCR数字电桥与所述数据采集控制区电性连接；
所述位移监控***包括分别与所述参考室和所述样品室内样品连接的两个位移传感器，两个所述位移传感器分别与所述数据采集控制区电性连接；
所述超声监测***包括分别与所述样品室的样品两端连接的超声波脉冲发射装置和超声波信号接收装置；所述超声波脉冲发射装置和所述超声波信号接收装置分别与所述数据采集控制区电性连接。
优选的，在上述一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***中，所述数据采集控制区包括控制台，以及与所述控制台电性连接的计算机终端。
优选的，在上述一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***中，承载轴围压50MPa，流体压力50MPa，为防止CT射线衰减，夹持器为PEEK有机材料，密封件材质为氟橡胶，能达150℃工作条件。2个夹持器串联。样品室夹持器进口端配有电阻传感装置+TH2816精密LCR数字电桥。
本发明提供的低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验方法具体包括以下步骤：
S1、对样品进行线切割处理，制成圆柱形样品，或进行粉碎成一定粒度后制成型煤样品；然后进行干燥或平衡水处理，样品装入夹持器，打开相关通路。
S2、打开和关闭相关阀门，真空泵抽真空处理；注入氦气至一定压力，施加轴压和围压，进行气密性检查。
S3、单相气体渗透率测试：交替加载轴压和围压至设定值，设定***温度，真空泵抽真空处理；交替轴围压至设定值，并达设定温压条件；设定背压小于进压，向夹持器内注入He，CH4，N2或CO2，使其压力达实验设计压力(常压或高温高压)；压力平衡后，出口流量稳定后，完成渗透试验，设定至下一压力值(轴压、围压和进口压力)和温度，重复试验。
S3、气水相渗(非稳态的恒压气驱)功能：岩心加工或粉碎成型后，测量长度，直径，孔隙度，渗透率，干重等；干燥处理后，在真空装置中饱和模拟地层水，得到对应湿重；完全不饱和的岩心放入夹持器，升到模拟温度；交替加载轴压和围压至设定值，以注入水，进行恒压驱替，等压力稳定后记录夹持器前后输入端和输出端的压力及流出液体的流量数值，计算得到水相有效渗透率；调整好出口气、水测量单元，通过高压减压阀将高压气体(He，CH4，N2或CO2)的压力调至获得气水相对渗透率曲线的基础值之一的水相有效渗透率时的岩心夹持器进入端压力值，围压泵的压力保持不变，关闭高压驱替泵，打开高压驱替单元的气体阀门，连接夹持器与测量装置，用加湿氮气进行恒压驱水，高压氮气经过高压减压阀后进入加湿器加湿，加湿后的氮气注入夹持器，夹持器出口的气液混合物进入第一干燥器，液体留在第一干燥器中，气体通过六通阀后进入流量计测量，等压力稳定以后，记录当前夹持器前后进入端和输出端的压力、记下出液量的累计值、气体流量计的记录值，准确记录各个时刻的产液量、产气量及驱替气流速，当气驱水至束缚水状态时，记录束缚水状态下驱替气流量和岩心夹持器前后端口压力。利用JBN方法计算非稳态气水相对渗透率及含水饱和度。
S4、CO2(或N2，H2S，SO2或混气等)驱替CH4：与步骤S3方法近似，在此不再赘述。
S5、驱替过程的可视化监测功能：原煤或型煤制作后进行饱水条件下的核弹磁孔隙度和孔径分布测试；开展气驱气或气驱水实验；驱替过程，在需要测试样品内部应力就变情况下，可以关闭CT扫描，可对样品加入应变片，结合应力应变控制***和轴向剪切位移传感器测量装置，获取煤岩应力应变参数；在不需要测试样品内部应力应变情况下，样品内部不设置应变片，CT可以连续或间断式扫描，获取煤岩骨架结构变化情况；结合超声探测***监测内部流体流动情况，结合轴向剪切位移传感器监测煤岩整体变形情况，结合电阻率测试计算获取润湿性情况。
S6、型煤试件驱替监测的对比研究：以同批煤样品破碎成200目煤粉、均匀混合后以同样条件下压制煤型煤试件成型，并测试孔隙度和渗透率；选择性质极为接近的2件样品分别放入参考室和样品室进行驱替对比研究。进入气体、温度和压力等外部条件完全一致，样品室选择不放入应变片；样品装载前均采用聚焦离子束扫描电镜(FIB-SEM)、CT扫描和饱水测试其核磁孔隙度和孔径分布，确定样品物性参数；参考室进行核磁信号监测，样品室进行CT扫描监测和超声波信号监测。利用核磁共振技术可以得到参考室煤岩心中水与CO2的可视化分布图像，利用CT信号与超声信号监测获得样品室煤岩心中水与CO2的可视化分布图像，对参考室和样品室的流体图像进行对比分析和校正。
S7、煤岩等温吸附测试：等温吸附测试方法步骤参照国标《煤的高压等温吸附试验方法-容量法》。参考室之前有1个标准罐，可以与参考室联用，单独测试煤样的等温吸附量。
经由上述的技术方案可知，与现有技术相比，本发明公开提供了一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***与方法，具有以下有益效果：
1、本发明能实现型煤试件吸附、解吸、流动全过程实验，并能对试件吸附量、解吸驱替流出量进行精确计算；
2、本发明通过CT能实现驱替过程孔隙介质演化的动态监测，通过超声波测试技术能实现对气液分布的动态监测；实施过程中CT和超声波进行原始状态、实验结束和中间的间断轮换式扫描；
3、通过电阻率测试并进行计算获取试件润湿性评价；
4、能够实施包括酸气(H2S或SO2)与混气的注入驱替。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据提供的附图获得其他的附图。
图1附图为本发明提供的低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***的示意图。
其中：
1-参考室；2-样品室；3-第一围压加载恒流泵；4-预热器；5-循环泵；6-第二围压加载恒流泵；7-围压液温控制器；8-轴压加载泵；9-水箱；10-液体注入***恒流泵；11-透明耐压带刻度液位计；12-CH4气体罐；13-CH4***增压泵；14-CH4***储罐；15-CH4***空压机；16-CO2气体罐；17-CO2***增压泵；18-CO2***储罐；19-CO2***电子天平；20-CO2***驱替泵；21-CO2***恒压恒流泵；22-He气体罐；23-N2气体罐；24-H2S气体罐；25-SO2气体罐；26-缓冲缸；27-配气缸；28-其他***增压泵；29-其他***储罐；30-其他***电子天平；31-恒压恒速泵；32-总管路驱替泵；33-四通阀；34-真空泵；35-缓冲罐；36-标准罐；37-背压阀；38-冷凝器；39-第一干燥器；40-CO2传感器；41-CH4传感器；42-气液流量末端电子天平；43-第二干燥器；44-针阀；45-在线色谱仪；46-回压泵；47-气液流量末端缓冲罐；48-应变片；49-应力应变控制器；50-X光机；51-电阻传感器；52-LCR数字电桥；53-位移传感器；54-超声波脉冲发射装置；55-超声波信号接收装置；56-控制台；57-计算机终端。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
参见附图1，本发明实施例公开了一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***，包括：
实验区；所述实验区包括参考室1和样品室2；所述参考室1和所述样品室2均连接有轴压加载***和围压加载***；所述围压加载***具有温度控制功能；
流体控制区；所述流体控制区包括与所述参考室1和所述样品室2的流体进口独立连通的液体注入***，以及分别并联并与所述参考室1和所述样品室2的气体进口连通的CH4注入***、CO2注入***，He注入***和其他气体注入***；还包括与所述参考室1和所述样品室2连通的抽真空***；
监控区；所述监控区包括安装在各管路流体出入口的气体流量监控***、与所述样品室2连通的应力应变控制***、与所述参考室1和所述样品室2连通的温压控制***、朝向所述样品室2的CT可视控制***、与所述样品室2连通的电阻率监控***、位移监控***，以及与所述样品室2连通的超声监测***；
气液流量末端采集区；所述气液流量末端采集区与所述参考室1和所述样品室2的气体出口连通；
数据采集控制区；所述数据采集控制区与各电气元件和传感器电性连接。
为了进一步优化上述技术方案，所述参考室1和所述样品室2均通过夹持器对煤样进行夹持，并形成密闭的容器；所述夹持器周向形成有与所述围压加载***连通的围压腔室。
为了进一步优化上述技术方案，两个所述围压腔室串联后与所述围压加载***形成回路，管路上安装有控制阀；所述围压加载***包括由回流口向进口方向依次连接的第一围压加载恒流泵3、预热器4、循环泵5、第二围压加载恒流泵6和围压液温控制器7；所述预热器4、所述循环泵5和所述围压液温控制器7分别与所述数据采集控制区电性连接。
为了进一步优化上述技术方案，所述轴压加载***包括轴压加载泵8；所述轴压加载泵8通过并联管路和控制阀分别与所述参考室1和所述样品室2连接，所述轴压加载泵8与所述数据采集控制区电性连接。
为了进一步优化上述技术方案，所述流体控制区的具体结构如下：
所述液体注入***包括依次连通的水箱9、液体注入***恒流泵10和透明耐压带刻度液位计11，串联后的管路连接泵体后通过并联管路分别与所述参考室1和所述样品室2的流体进口连接；
所述CH4注入***包括依次连通的CH4气体罐12、CH4***增压泵13和CH4***储罐14；所述CH4***增压泵13连接有CH4***空压机15；
所述CO2注入***包括CO2气体罐16、CO2***增压泵17、CO2***储罐18、CO2***电子天平19、CO2***驱替泵20和CO2***恒压恒流泵21；
所述He注入***包括He气体罐22；
所述其他气体注入***包括并联的N2气体罐23、H2S气体罐24和SO2气体罐25，以及与所述N2气体罐23、H2S气体罐24和SO2气体罐25形成的并联管路依次串联的缓冲缸26、配气缸27、其他***增压泵28、其他***储罐29和其他***电子天平30；所述其他气体注入***的串联管路具有位于所述其他***储罐29末端的排出管线；
所述抽真空***包括与所述CH4注入***、所述CO2注入***、所述He注入***和所述其他气体注入***末端连通的总管路，所述总管路上依次串联有恒压恒速泵31、总管路驱替泵32；所述总管路通过四通阀33分别与所述参考室1和所述样品室2的气体进口连通；所述总管路驱替泵32和所述四通阀33之间具有支路，所述支路上串联有真空泵34和缓冲罐35；所述支路与所述四通阀33之间的所述总管路上连接有排空管线和标准罐36。
为了进一步优化上述技术方案，所述液体注入***、所述CH4注入***、所述CO2注入***，所述He注入***、所述其他气体注入***和所述抽真空***上均安装有压力表和控制阀；所述抽真空***的总管路上安装有温度传感器。
为了进一步优化上述技术方案，所述流体控制区具有用于对流体进行加热的水相加热***。
为了进一步优化上述技术方案，气液流量末端采集区包括与所述参考室1和所述样品室2的气体出口依次连通的背压阀37、冷凝器38、第一干燥器39、CO2传感器40、CH4传感器41、气液流量末端电子天平42和第二干燥器43；所述CH4传感器41和气液流量末端电子天平42之间具有支路，所述支路依次连接有针阀44和在线色谱仪45；所述在线色谱仪45与所述四通阀33连通；所述背压阀37连接有回压泵46和气液流量末端缓冲罐47；所述CO2传感器40、CH4传感器41和所述在线色谱仪45分别与所述数据采集控制区电性连接。
为了进一步优化上述技术方案，所述监控区的具体结构如下：
所述气体流量监控***包括安装在各管路流体出入口的流量计；
所述应力应变控制***包括安装在所述样品室2的样品上的应变片48；所述应变片48与应力应变控制器49连接，所述应力应变控制器49与所述数据采集控制区电性连接；
所述温压控制***包括安装在所述参考室1和所述样品室2上的压力传感器、温度传感器、压力表和温度表；
所述CT可视控制***包括朝向所述样品室的X光机50；
所述电阻率监控***包括连接在所述样品室2的样品两端的电阻传感器51，以及与两个所述电阻传感器51连接的LCR数字电桥52；所述LCR数字电桥52与所述数据采集控制区电性连接；
所述位移监控***包括分别与所述参考室1和所述样品室2内样品连接的两个位移传感器53，两个所述位移传感器53分别与所述数据采集控制区电性连接；
所述超声监测***包括分别与所述样品室1的样品两端连接的超声波脉冲发射装置54和超声波信号接收装置55；所述超声波脉冲发射装置54和所述超声波信号接收装置55分别与所述数据采集控制区电性连接。
为了进一步优化上述技术方案，所述数据采集控制区包括控制台56，以及与所述控制台56电性连接的计算机终端57。
为了进一步优化上述技术方案，CO2***增压泵17和其他***增压泵28均连接有空压机。
为了进一步优化上述技术方案，本***中相应配置有控制阀、温度表、压力表和流量计，其中，附图1中方框中具有∞标识的为流量计，方框中具有P标识的为压力传感器，方框中具有T标识的为温度传感器。
本说明书中各个实施例采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似部分互相参见即可。对于实施例公开的装置而言，由于其与实施例公开的方法相对应，所以描述的比较简单，相关之处参见方法部分说明即可。
对所公开的实施例的上述说明，使本领域专业技术人员能够实现或使用本发明。对这些实施例的多种修改对本领域的专业技术人员来说将是显而易见的，本文中所定义的一般原理可以在不脱离本发明的精神或范围的情况下，在其它实施例中实现。因此，本发明将不会被限制于本文所示的这些实施例，而是要符合与本文所公开的原理和新颖特点相一致的最宽的范围。
Claims (10)
1.一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***，其特征在于，包括：
实验区；所述实验区包括参考室和样品室；所述参考室和所述样品室均连接有轴压加载***和围压加载***；所述围压加载***具有温度控制功能；
流体控制区；所述流体控制区包括与所述参考室和所述样品室的流体进口独立连通的液体注入***，以及分别并联并与所述参考室和所述样品室的气体进口连通的CH4注入***、CO2注入***，He注入***和其他气体注入***；还包括与所述参考室和所述样品室连通的抽真空***；
监控区；所述监控区包括安装在各管路流体出入口的气体流量监控***、与所述样品室连通的应力应变控制***、与所述参考室和所述样品室连通的温压控制***、朝向所述样品室的CT可视控制***、与所述样品室连通的电阻率监控***、位移监控***，以及与所述样品室连通的超声监测***；
气液流量末端采集区；所述气液流量末端采集区与所述参考室和所述样品室的气体出口连通；
数据采集控制区；所述数据采集控制区与各电气元件和传感器电性连接。
2.根据权利要求1所述的一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***，其特征在于，所述参考室和所述样品室均通过夹持器对煤样进行夹持，并形成密闭的容器；所述夹持器周向形成有与所述围压加载***连通的围压腔室。
3.根据权利要求2所述的一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***，其特征在于，两个所述围压腔室串联后与所述围压加载***形成回路，管路上安装有控制阀；所述围压加载***包括由回流口向进口方向依次连接的第一围压加载恒流泵、预热器、循环泵、第二围压加载恒流泵和围压液温控制器；所述预热器、所述循环泵和所述围压液温控制器分别与所述数据采集控制区电性连接。
4.根据权利要求1所述的一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***，其特征在于，所述轴压加载***包括轴压加载泵；所述轴压加载泵通过并联管路和控制阀分别与所述参考室和所述样品室连接，所述轴压加载泵与所述数据采集控制区电性连接。
5.根据权利要求1所述的一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***，其特征在于，所述流体控制区的具体结构如下：
所述液体注入***包括依次连通的水箱、液体注入***恒流泵和透明耐压带刻度液位计，串联后的管路通过并联管路分别与所述参考室和所述样品室的流体进口连接；
所述CH4注入***包括依次连通的CH4气体罐、CH4***增压泵和CH4***储罐；所述CH4***增压泵连接有CH4***空压机；
所述CO2注入***包括CO2气体罐、CO2***增压泵、CO2***储罐、CO2***电子天平、CO2***驱替泵和CO2***恒压恒流泵；
所述He注入***包括He气体罐；
所述其他气体注入***包括并联的N2气体罐、H2S气体罐和SO2气体罐，以及与所述N2气体罐、H2S气体罐和SO2气体罐形成的并联管路依次串联的缓冲缸、配气缸、其他***增压泵、其他***储罐和其他***电子天平；所述其他气体注入***的串联管路具有位于所述其他***储罐末端的排出管线；
所述抽真空***包括与所述CH4注入***、所述CO2注入***、所述He注入***和所述其他气体注入***末端连通的总管路，所述总管路上依次串联有恒压恒速泵、总管路驱替泵；所述总管路通过四通阀分别与所述参考室和所述样品室的气体进口连通；所述总管路驱替泵和所述四通阀之间具有支路，所述支路上串联有真空泵和缓冲罐；所述支路与所述四通阀之间的所述总管路上连接有排空管线和标准罐。
6.根据权利要求5所述的一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***，其特征在于，所述液体注入***、所述CH4注入***、所述CO2注入***，所述He注入***、所述其他气体注入***和所述抽真空***上均安装有压力表和控制阀；所述抽真空***的总管路上安装有温度传感器。
7.根据权利要求5所述的一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***，其特征在于，所述流体控制区具有用于对流体进行加热的水相加热***。
8.根据权利要求5-7任一项所述的一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***，其特征在于，气液流量末端采集区包括与所述参考室和所述样品室的气体出口依次连通的背压阀、冷凝器、第一干燥器、CO2传感器、CH4传感器、气液流量末端电子天平和第二干燥器；所述CH4传感器和气液流量末端电子天平之间具有支路，所述支路依次连接有针阀和在线色谱仪；所述在线色谱仪与所述四通阀连通；所述背压阀连接有回压泵和气液流量末端缓冲罐；所述CO2传感器、CH4传感器和所述在线色谱仪分别与所述数据采集控制区电性连接。
9.根据权利要求1所述的一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***，其特征在于，所述监控区的具体结构如下：
所述气体流量监控***包括安装在各管路流体出入口的流量计；
所述应力应变控制***包括安装在所述样品室的样品上的应变片；所述应变片与应力应变控制器连接，所述应力应变控制器与所述数据采集控制区电性连接；
所述温压控制***包括安装在所述参考室和所述样品室上的压力传感器、温度传感器、压力表和温度表；
所述CT可视控制***包括朝向所述样品室的X光机；
所述电阻率监控***包括连接在所述样品室的样品两端的电阻传感器，以及与两个所述电阻传感器连接的LCR数字电桥；所述LCR数字电桥与所述数据采集控制区电性连接；
所述位移监控***包括分别与所述参考室和所述样品室内样品连接的两个位移传感器，两个所述位移传感器分别与所述数据采集控制区电性连接；
所述超声监测***包括分别与所述样品室的样品两端连接的超声波脉冲发射装置和超声波信号接收装置；所述超声波脉冲发射装置和所述超声波信号接收装置分别与所述数据采集控制区电性连接。
10.一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验方法，其特征在于，使用权利要求1-9任一项所述的一种低渗煤岩CO2驱替过程动态可视化模拟试验***，在实验室内模拟深部低渗煤层高温高压环境，实现低渗煤岩甲烷吸附与多气体注入驱替的模拟多变量多场耦合试验过程，并能够通过在线监测的X射线、电阻率与超声数据，计算得到煤岩润湿性和低渗介质与流体的在线动态可视化监测。
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