CN117054611A - 一种超临界二氧化碳与岩石反应测试装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种超临界二氧化碳与岩石反应测试装置，涉及非常规油气实验测试技术领域；该装置包括：二氧化碳增压***、反应***、接触角测试***和观测***；二氧化碳增压***对初始二氧化碳气体进行液化以及加热汽化，得到气体二氧化碳；反应***调控温度和压力，改变气体二氧化碳的状态，得到超临界二氧化碳，并使超临界二氧化碳与样品发生反应；接触角测试***输送反应残留水源，以及接收残留超临界二氧化碳，并使残留超临界二氧化碳、样品以及反应残留水源之间进行接触反应；观测***获取接触角测试***中进行接触反应时，反应残留水源与样品之间的夹角；本发明能够在不同温度和压力条件下实现超临界二氧化碳环境下的原位测量润湿程度的要求。
Description
技术领域
本发明涉及非常规油气实验测试技术领域，特别是涉及一种超临界二氧化碳与岩石反应测试装置。
背景技术
全球变暖一直被认为是人类面临的一个关键问题。温室气体二氧化碳的排放是导致气候变化和环境问题的主要原因。为了控制二氧化碳在大气中不断增加的排放和浓度，缓解气候变化问题可以通过碳捕捉、利用与封存(CCUS)实现。深部不可开采煤层、提供气体采收率的煤层和页岩层作为二氧化碳封存的重要储层，同时对于实现“碳达峰、碳中和”具有重要意义。煤层和页岩层可以通过溶解度捕集、矿物捕集等机制捕获二氧化碳。研究二氧化碳在页岩或煤储层中的储存、输运机制对二氧化碳封存、页岩气和煤层气的生产具有重要意义。同时研究二氧化碳氛围下液体的铺展情况对于提高页岩气和煤层气具有重要意义。页岩储层及煤层处于高温高压的极端环境，因此，需要通过实验表征高温高压环境下二氧化碳在页岩、煤中的储存输运情况以及不同温度、压力条件下超临界二氧化碳对于液体接触角的影响。
目前主要是靠模拟的手段研究二氧化碳的封存。但是模拟方法缺少真实实验数据支撑，可靠性有限，因此需要通过实验的方法来研究超临界二氧化碳的储存输运情况。同时研究超临界二氧化碳的注入对于液体在页岩或煤中的竞争、吸附情况。传统接触角装置实验条件只能在常温常压环境下通过在固、液、气三相交点处作气-液界面切线来测量润湿程度，无法在不同温度、压力条件下实现样品在超临界二氧化碳环境下原位测量其润湿程度的要求。
发明内容
本发明的目的是提供一种超临界二氧化碳与岩石反应测试装置，能够在不同温度和压力条件下实现超临界二氧化碳环境下的原位测量润湿程度的要求。
为实现上述目的，本发明提供了如下方案：
一种超临界二氧化碳与岩石反应测试装置，所述装置包括：
二氧化碳增压***，用于对初始二氧化碳气体进行液化以及加热汽化，得到气体二氧化碳；
反应***，与所述二氧化碳增压***连接，用于调控温度和压力，改变所述气体二氧化碳的状态，得到超临界二氧化碳，并使所述超临界二氧化碳与样品发生反应，得到反应产物；所述反应产物包括：反应残留水源、反应样品和残留超临界二氧化碳；
接触角测试***，与所述反应***连接，用于输送反应残留水源，以及接收所述残留超临界二氧化碳，并使所述残留超临界二氧化碳、样品以及所述反应残留水源之间进行接触反应；
观测***，与所述接触角测试***连接，用于获取所述接触角测试***中进行接触反应时，反应残留水源与样品之间的夹角；所述夹角用于表征超临界二氧化碳环境下的原位测量润湿程度的量度。
可选地，所述二氧化碳增压***包括：
低温恒温水浴箱，用于对初始二氧化碳气体进行液化，得到液化二氧化碳；
预热器，与所述低温恒温水浴箱连接，用于对液化二氧化碳进行加热汽化，得到气体二氧化碳。
可选地，所述二氧化碳增压***还包括：
二氧化碳气瓶，用于提供初始二氧化碳气体；
过滤器，与所述二氧化碳气瓶连接，用于对所述初始二氧化碳气体进行过滤，并将过滤后的二氧化碳气体输送至所述低温恒温水浴箱。
可选地，所述反应***包括：高温高压磁力搅拌反应釜、测温仪、温度控制仪、调压阀和压力传感器；
所述高温高压磁力搅拌反应釜与所述二氧化碳增压***连接；所述测温仪设置在所述高温高压磁力搅拌反应釜的内部；所述温度控制仪设置在所述高温高压磁力搅拌反应釜的外部，且与所述高温高压磁力搅拌反应釜连接；所述调压阀与所述高温高压磁力搅拌反应釜连接；所述压力传感器与所述调压阀连接；
所述测温仪用于测量所述高温高压磁力搅拌反应釜内部的温度；
所述温度控制仪用于调控所述高温高压磁力搅拌反应釜内部的温度；
所述调压阀用于调控所述高温高压磁力搅拌反应釜内的压力；
所述压力传感器用于测量所述高温高压磁力搅拌反应釜内的压力；
所述高温高压磁力搅拌反应釜用于接收气体二氧化碳，且内部放置样品；所述气体二氧化碳在所述高温高压磁力搅拌反应釜内部，状态发生改变，得到超临界二氧化碳；在所述高温高压磁力搅拌反应釜内，所述超临界二氧化碳与样品发生反应，得到反应产物。
可选地，所述接触角测试***包括：
滴液阀，用于输送反应残留水源；
接触角高压腔，分别与所述反应***和所述滴液阀连接，用于接收所述残留超临界二氧化碳和反应残留水源，并使所述残留超临界二氧化碳、样品以及所述反应残留水源之间进行接触反应。
可选地，所述接触角测试***还包括：
水罐，用于储存自来水；
平流泵，与所述水罐连接，用于按照设定的流量，加载自来水；
活塞容器，分别与所述平流泵、所述滴液阀以及所述高温高压磁力搅拌反应釜连接，用于接收所述反应残留的水源，并经所述平流泵加载自来水的压力将所述反应残留水源传送至所述滴液阀。
可选地，所述观测***包括：
摄像头，与所述接触角测试***连接，用于获取所述接触角测试***中进行接触反应时的样品表面图像；
处理模块，与所述摄像头连接，用于根据所述样品表面图像确定水源与样品之间的夹角。
可选地，所述观测***还包括：光源；
所述光源设置在所述接触角测试***外部，用于向所述摄像头提供光线。
根据本发明提供的具体实施例，本发明公开了以下技术效果：
本发明提供了一种超临界二氧化碳与岩石反应测试装置，通过二氧化碳增压***对初始二氧化碳气体进行液化以及加热汽化，得到气体二氧化碳；反应***调控温度和压力，改变气体二氧化碳的状态，得到超临界二氧化碳，并使超临界二氧化碳与样品发生反应；接触角测试***输送反应残留水源，以及接收残留超临界二氧化碳，并使残留超临界二氧化碳、样品以及反应残留水源之间进行接触反应；观测***获取接触角测试***中进行接触反应时，反应残留水源与样品之间的夹角；本发明能够在不同温度和压力条件下实现超临界二氧化碳环境下的原位测量润湿程度的要求。
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一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本发明实施例提供的超临界二氧化碳与岩石反应测试装置的结构框图；
图2为本发明实施例提供的超临界二氧化碳与岩石反应测试装置的结构图；
图3为本发明实施例提供的接触角实验结果示意图。
符号说明：
二氧化碳增压***-1、反应***-2、接触角测试***-3、观测***-4、二氧化碳气瓶-5、过滤器-6、第一开关-7、低温恒温水浴箱-8、二氧化碳储罐-9、压力表-10、第一放空阀-11、柱塞泵-12、第二开关-13、第二放空阀-14、单向阀-15、电接点压力表-16、预热器-17、第三开关-18、控温仪表-19、第三放空阀-20、第四开关-21、安全阀-22、第一压力传感器-23、电阻-24、高温高压磁力搅拌反应釜-25、测温仪-26、温度控制仪-27、预冷器-28、背压阀-29、出口-30、第四放空阀-31、第五开关-32、第六开关-33、调压阀-34、压力传感器-35、滴液阀-36、接触角高压腔-37、光源-38、第七开关-39、第八开关-40、活塞容器-41、第九开关-42、第五放空阀-43、平流泵-44、水罐-45、摄像头-46。
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。
本发明为解决现有技术中存在的问题，设计了超临界二氧化碳与岩石反应及反应后流体接触角原位测试装置，该装置可以通过改变温度、压力，原位测量超临界二氧化碳的环境下注入液体在样品上的竞争、吸附情况，同时还可以进行超临界二氧化碳与岩石反应实验，研究反应后二者的变化，寻找将二氧化碳封存在岩石的有效办法。
本发明的目的是提供一种超临界二氧化碳与岩石反应测试装置，能够在不同温度和压力条件下实现超临界二氧化碳环境下的原位测量润湿程度的要求。
为使本发明的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。
如图1和图2所示，本发明实施例提供了一种超临界二氧化碳与岩石反应测试装置，该装置包括：二氧化碳增压***1、反应***2、接触角测试***3和观测***4。
其中，二氧化碳增压***1用于对初始二氧化碳气体进行液化以及加热汽化，得到气体二氧化碳。
二氧化碳增压***1包括：低温恒温水浴箱8和预热器17。
低温恒温水浴箱8用于对初始二氧化碳气体进行液化，得到液化二氧化碳。
预热器17与低温恒温水浴箱8连接，预热器17用于对液化二氧化碳进行加热汽化，得到气体二氧化碳。
在一种实施例中，二氧化碳增压***1还包括：二氧化碳气瓶5和过滤器6。
二氧化碳气瓶5用于提供初始二氧化碳气体。
过滤器6与二氧化碳气瓶5连接，过滤器6用于对初始二氧化碳气体进行过滤，并将过滤后的二氧化碳气体输送至低温恒温水浴箱8。
反应***2与二氧化碳增压***1连接，反应***2用于调控温度和压力，改变气体二氧化碳的状态，得到超临界二氧化碳，并使超临界二氧化碳与样品发生反应，得到反应产物；反应产物包括：反应残留水源、反应样品和残留超临界二氧化碳。
反应***2包括：高温高压磁力搅拌反应釜25、测温仪26、温度控制仪27、调压阀34和压力传感器35。
高温高压磁力搅拌反应釜25与二氧化碳增压***1连接；测温仪26设置在高温高压磁力搅拌反应釜25的内部；温度控制仪27设置在高温高压磁力搅拌反应釜25的外部，且与高温高压磁力搅拌反应釜25连接；调压阀34与高温高压磁力搅拌反应釜25连接；压力传感器35与调压阀34连接。
测温仪26用于测量高温高压磁力搅拌反应釜25内部的温度。
温度控制仪27用于调控高温高压磁力搅拌反应釜25内部的温度。
调压阀34用于调控高温高压磁力搅拌反应釜25内的压力；压力传感器35用于测量高温高压磁力搅拌反应釜25内的压力。
高温高压磁力搅拌反应釜25用于接收气体二氧化碳，且内部放置样品；气体二氧化碳在高温高压磁力搅拌反应釜25内部，状态发生改变，得到超临界二氧化碳；在高温高压磁力搅拌反应釜25内，超临界二氧化碳与样品发生反应，得到反应产物。
接触角测试***3与反应***2连接，接触角测试***3用于输送反应残留水源，以及接收残留超临界二氧化碳，并使残留超临界二氧化碳、样品以及反应残留水源之间进行接触反应。
其中，接触角测试***3包括：滴液阀36和接触角高压腔37。
滴液阀36用于输送反应残留水源；接触角高压腔37分别与反应***2和滴液阀36连接，接触角高压腔37用于接收残留超临界二氧化碳和反应残留水源，并使残留超临界二氧化碳、样品以及反应残留水源之间进行接触反应。
在一种实施例中，接触角测试***3还包括：水罐45、平流泵44和活塞容器41。
水罐45用于存储自来水，并能够向活塞容器41加压；平流泵44与水罐45连接，平流泵44用于按照设定的流量，加载自来水；活塞容器41分别与平流泵44、滴液阀36以及高温高压磁力搅拌反应釜25连接，活塞容器41用于接收高温高压磁力搅拌反应釜25中的反应残留水源，并将其传送至滴液阀36。
即高温高压磁力搅拌反应釜25中与样品反应后得到的残留液体，即反应残留水源，可以作为接触角实验，即接触角测试***3的水源，流入活塞容器41中，进一步流入滴液阀36中。水罐45中装的自来水的作用是通过平流泵44加载一股水流，该水流会提供压力将活塞容器41中的弹簧向上顶，弹簧上移就会将活塞容器41中的反应残留水源压进滴液阀36中。
观测***4与接触角测试***3连接，观测***4用于获取接触角测试***3中进行接触反应时，水源与样品之间的夹角；夹角即接触角，用于表征超临界二氧化碳环境下的原位测量润湿程度的量度。
观测***4包括：摄像头46和处理模块。
摄像头46与接触角测试***3连接，摄像头46用于获取接触角测试***中进行接触反应时的样品表面图像。
处理模块与摄像头46连接，处理模块用于根据样品表面图像确定水源与样品之间的夹角。
在一种实施例中，观测***4还包括：光源38；光源38设置在接触角测试***3外部，光源38用于向摄像头46提供光线。
如图2所示，本发明提供的装置，在实际应用中的结构组成具体的还可以如下：
该装置包括二氧化碳气瓶5、过滤器6、低温恒压水浴箱8、二氧化碳储罐9、压力表10、第一放空阀11、柱塞泵12、第二开关13、预热器17、高温高压磁力搅拌釜25、预冷器28、背压***、接触角高压腔37、活塞容器41、平流泵44、水罐45，二氧化碳储罐9的左端通过进气管路与二氧化碳气瓶5连接，并放置在低温恒温水浴箱8内，进气管路上设有过滤器6和第一开关7，二氧化碳储罐9上端通过管路与柱塞泵12连接，管路上设有压力表10、第二开关13和第一放空阀11，柱塞泵12左端通过管路与预热器17连接，管路上设有第二放空阀14、单向阀15、电接点压力表16以及第三开关18，预热器17顶部设有控温仪表19，预热器17通过管路与高温高压磁力反应釜25连接，预热器17外部接有第三放空阀20，管路上设有第四开关21、安全阀22、第一压力传感器23以及电阻24，高温高压磁力搅拌反应釜25内部设有测温仪26、外部设有温度控制仪27，高温高压磁力搅拌反应釜25底部设有第四放空阀31，高温高压磁力搅拌反应釜25右侧壁通过管路与接触角高压腔37右侧壁连接，管路上设有两个开关、即第五开关32和第六开关33、调压阀34以及压力传感器35，两个开关即第五开关32和第六开关33分别放置于调压阀24左端以及压力传感器35右端，接触角高压腔37内部设有接触角装置，接触角高压腔37顶部设有定制的滴液阀36，定制的滴液阀36通过管路与预冷器28右端连接。
背压***包括能够控制加热过程中的高温高压磁力搅拌反应釜25体压力的背压阀29和反应残留水源的出口30，预冷器28左端与背压阀29连接，预冷器28通过循环管路与低温恒温水浴箱8连接，接触角高压腔37顶部通过管路与预冷器28之间设有活塞容器41，管路上设有第八开关40，活塞容器41顶部设有容器的第五放空阀43，活塞容器41底部设有两支管路，左侧管路与平流泵44右端连接，左侧管路上设有第九开关42，右侧管路上设有容器的第五放空阀43，平流泵44左端与水罐45连接。
低温恒温水浴箱8作为气体二氧化碳的处理部件，可以将来自二氧化碳气瓶5的二氧化碳气体进行液化并储存在二氧化碳储罐中；预热器17用于将液态高压二氧化碳加热气化；高温高压磁力搅拌反应釜25通过管路与预热器17相连，预热器17向高温高压磁力搅拌反应釜25提供气体二氧化碳；高温高压磁力搅拌反应釜25用于提供样品与气体二氧化碳发生反应的场所；预冷器28通过管路与高温高压磁力搅拌反应釜25相连，用于将釜内热流体进行降温再流入回压阀，保证流体温度在回压阀的工作范围内；高温高压磁力搅拌反应釜25与第四放空阀31以及接触角高压腔37相连，在二氧化碳气体与样品反应结束后剩余二氧化碳气体可以通过第四放空阀31直接排出，也可以通过管道流入接触角高压腔37为接触角实验提供二氧化碳环境。
高温高压磁力反应釜25使用耐腐蚀不锈钢材料，超临界二氧化碳的腐蚀性对其没有影响。
低温恒温水浴箱8工作温度为-20℃-常温，用于将钢瓶的二氧化碳气体液化，便于传输二氧化碳。
二氧化碳储罐9使用耐高温耐高压耐腐蚀的不锈钢，便于储存液体二氧化碳。
预热器17采用Φ6盘管升温，盘管长度5米，便于加热气化液态二氧化碳。
控温仪表19控温精度为±0.5℃，保证测量精度，提高实验过程准确性。
测温仪26采用的是温度传感器。温度传感器采用K型热电偶，量程0-1100℃。
第一压力传感器23以及16.1精度为±0.1％，量程为0-60Mpa，保证实验高压范围，保证实验精度，提高实验过程准确性。
背压***采用不锈钢材料，背压***中的反应残留水源的出口30管径为4mm，能够控制加热过程中的釜体压力。
接触角高压腔37的高压视窗材质为蓝宝石，接触角高压腔37的密封圈采用耐二氧化碳材质泛塞封进行密封，保证实验安全性。
预热器17外部套有柔性加热套，保证实验过程的准确性。柔性加热套的控温精度为±0.2℃，保证测量精度，提高实验过程准确性。
温度控制仪27的控温精度为±0.2℃，带PID自诊定功能及超温断电保护，保证测量精度，提高实验过程准确性。
该装置的具体操作步骤如下：
S1.通过过滤器将纯净的二氧化碳通入二氧化碳储罐内，低温恒温水浴箱可将二氧化碳变为液态，通过柱塞泵加压液态二氧化碳流入所述预热器内，电接点压力表测量液态二氧化碳的压力，单向阀控制液态二氧化碳的流动方向，预热器通过增温将液态二氧化碳变为气态二氧化碳，开关控制二氧化碳气体是否流入高温高压磁力搅拌反应釜内。
S2.通过测温仪以及温度控制仪控制高温高压磁力反应釜的温度，背压***用于控制加热过程中的釜体压力，将样品放入高温高压磁力搅拌反应釜内，样品与二氧化碳气体发生反应，反应结束后通过放空阀将反应残留水源排除。
S3.高温高压磁力搅拌反应釜右侧壁管道上的开关用于控制反应结束后残留二氧化碳是否通入接触角高压腔内。
S4.高温高压磁力搅拌反应釜底部壁管道上的开关用于控制反应结束后的反应残留水源是否通入活塞容器内。
S5.高温高压磁力搅拌反应釜反应后得到的反应残留水源可作为进行接触角实验的溶液，放入活塞容器中，通过水罐向平流泵提供自来水，平流泵加载小流量将活塞容器中的反应残留水源滴入接触角的加压腔中。
S6.将实验用样品放入接触角设备上，将高温高压磁力搅拌反应釜中的二氧化碳气体通入接触角高压腔内，待二氧化碳气体充满接触角高压腔时，即可进行接触角实验。
S7.利用高速摄像头捕捉液体-页岩交界线之间的夹角θ，θ即为润湿程度的量度。
当θ＝0时，完全润湿；当θ<90°时，部分润湿或润湿，此时样品，如：岩石表面是亲液体的，角度越小润湿性越好；θ＝90°时，是是否润湿的分界线；当θ>90°时，不润湿，此时岩石表面是疏液体的，角度越大润湿性越差；当θ＝180°时，完全不润湿。
上述测量通过调节测量装置的温度、压力，改变二氧化碳气体的状态，二氧化碳处在其临界温度和临界压力以上的状态时即会变成超临界状态，此时二氧化碳会处于一种既不同于气体也不同于液体的状态，进而实现原位测量液体在超临界二氧化碳环境下的吸附情况。采用如图2所示的装置，最终可以获得不同温度、压力下超临界二氧化碳环境中下液体在样品，如岩石表面的接触角大小。
具体地，以去离子水和页岩样品为例，使用去离子水和页岩样品进行的测试的过程如下：
超临界二氧化碳的制备以及超临界二氧化碳与岩石反应：
关闭***所有的开关，打开第一开关7将二氧化碳气瓶5里的二氧化碳气体充注到二氧化碳储罐9中，然后打开第二开关13，第三开关18和第四开关21，将二氧化碳通入高温高压磁力搅拌反应釜25中，进行超临界二氧化碳与岩石反应实验。通过控温仪表19和温度控制仪27改变实验温度，通过第一压力传感器23控制实验压力。
待超临界二氧化碳与样品反应结束后，打开第五开关32，将超临界二氧化碳注入接触角高压腔37中。同时打开第八开关40，将反应残留水源注入活塞容器41中，例如，去离子水；打开第九开关42将活塞容器41中的液体输到定制的滴液阀36中。温度控制仪27调节测试装置即反应***2的温度；调压阀34调节测试装置即反应***2的压力，使接触角高压腔37中二氧化碳达到超临界状态。将定制的滴液阀36中的液体滴在接触角高压腔37内放置的页岩样品表面上，通过观测***4中的摄像头46捕捉液体在页岩表面上的图像，通过处理模块，如软件拟合液体-页岩交界线之间的接触角。
如图3所示，用去离子水和页岩作为接触角实验材料，控制实验条件分别为常温、高温、高温高压，测试在以上三种实验条件下去离子水在页岩表面的接触角大小。实验结果表明升高温度或压力会导致超临界二氧化碳环境下去离子水在页岩表面的润湿性减小。
传统采用常温常压条件进行液体在岩石表面的接触角测量实验，也无法为实验提供充满超临界二氧化碳的实验环境。实际中原位岩石都是在一定的压力、温度下储存的，常温常压条件下进行实验与实际误差很大。而本发明的优势在于直接控制测试温度、压力模拟原位环境，可以进行超临界二氧化碳与岩石反应测试。有助于研究二氧化碳在页岩或煤储层中的储存、输运、封存机制。并且通过控制温度压力使测试处于超临界二氧化碳的实验环境中，有助于研究超临界二氧化碳氛围下液体-样品的润湿性，表征高温高压环境下二氧化碳在页岩、煤中的储存输运情况以及不同温度、压力条件下超临界二氧化碳对于液体接触角的影响。
本发明实施例提供的装置能够分别实现样品与超临界二氧化碳原位反应实验以及超临界二氧化碳环境下的接触角实验。二氧化碳储罐通过进气管路与二氧化碳气瓶连接，并放置在低温恒温水浴箱内，二氧化碳储罐通过管路与柱塞泵连接，柱塞泵通过管路与预热器连接，预热器顶部设有温度控制仪，预热器通过管路与高温高压磁力反应釜连接，预热器外部接有放空阀，高温高压磁力搅拌反应釜内部设有测温仪、外部设有温度控制仪，高温高压磁力搅拌反应釜底部设有放空阀，其右侧壁通过管路与接触角高压腔右侧壁连接，两个开关分别放置于调压阀左端以及压力传感器右端，接触角高压腔内部设有接触角装置，接触角高压腔顶部设有定制滴液阀，定制滴液阀通过管路与预冷器右端连接，背压***包括能够控制加热过程中的高温高压磁力搅拌反应釜体压力的背压阀和反应残留水源的出口，预冷器左端与背压阀连接，预冷器通过循环管路与低温恒温水浴连接，接触角高压腔顶部通过管路与预冷器之间设有活塞容器，活塞容器顶部设有容器放空阀，活塞容器底部设有两支管路，左侧管路与平流泵右端连接，右侧管路上有容器放空阀，平流泵左端与水罐连接。本发明提供的装置能够进行不同温度、压力下超临界二氧化碳与样品反应实验，并通过接触角高压腔进行二氧化碳环境下的接触角实验，从而获得超临界二氧化碳氛围下液体的铺展情况。
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。
本文中应用了具体个例对本发明的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本发明的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本发明的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处。综上所述，本说明书内容不应理解为对本发明的限制。
Claims (8)
1.一种超临界二氧化碳与岩石反应测试装置，其特征在于，所述装置包括：
二氧化碳增压***，用于对初始二氧化碳气体进行液化以及加热汽化，得到气体二氧化碳；
反应***，与所述二氧化碳增压***连接，用于调控温度和压力，改变所述气体二氧化碳的状态，得到超临界二氧化碳，并使所述超临界二氧化碳与样品发生反应，得到反应产物；所述反应产物包括：反应残留水源、反应样品和残留超临界二氧化碳；
接触角测试***，与所述反应***连接，用于输送反应残留水源，以及接收所述残留超临界二氧化碳，并使所述残留超临界二氧化碳、样品以及所述反应残留水源之间进行接触反应；
观测***，与所述接触角测试***连接，用于获取所述接触角测试***中进行接触反应时，反应残留水源与样品之间的夹角；所述夹角用于表征超临界二氧化碳环境下的原位测量润湿程度的量度。
2.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳与岩石反应测试装置，其特征在于，所述二氧化碳增压***包括：
低温恒温水浴箱，用于对初始二氧化碳气体进行液化，得到液化二氧化碳；
预热器，与所述低温恒温水浴箱连接，用于对液化二氧化碳进行加热汽化，得到气体二氧化碳。
3.根据权利要求2所述的超临界二氧化碳与岩石反应测试装置，其特征在于，所述二氧化碳增压***还包括：
二氧化碳气瓶，用于提供初始二氧化碳气体；
过滤器，与所述二氧化碳气瓶连接，用于对所述初始二氧化碳气体进行过滤，并将过滤后的二氧化碳气体输送至所述低温恒温水浴箱。
4.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳与岩石反应测试装置，其特征在于，所述反应***包括：高温高压磁力搅拌反应釜、测温仪、温度控制仪、调压阀和压力传感器；
所述高温高压磁力搅拌反应釜与所述二氧化碳增压***连接；所述测温仪设置在所述高温高压磁力搅拌反应釜的内部；所述温度控制仪设置在所述高温高压磁力搅拌反应釜的外部，且与所述高温高压磁力搅拌反应釜连接；所述调压阀与所述高温高压磁力搅拌反应釜连接；所述压力传感器与所述调压阀连接；
所述测温仪用于测量所述高温高压磁力搅拌反应釜内部的温度；
所述温度控制仪用于调控所述高温高压磁力搅拌反应釜内部的温度；
所述调压阀用于调控所述高温高压磁力搅拌反应釜内的压力；
所述压力传感器用于测量所述高温高压磁力搅拌反应釜内的压力；
所述高温高压磁力搅拌反应釜用于接收气体二氧化碳，且内部放置样品；所述气体二氧化碳在所述高温高压磁力搅拌反应釜内部，状态发生改变，得到超临界二氧化碳；在所述高温高压磁力搅拌反应釜内，所述超临界二氧化碳与样品发生反应，得到反应产物。
5.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳与岩石反应测试装置，其特征在于，所述接触角测试***包括：
滴液阀，用于输送反应残留水源；
接触角高压腔，分别与所述反应***和所述滴液阀连接，用于接收所述残留超临界二氧化碳和反应残留水源，并使所述残留超临界二氧化碳、样品以及所述反应残留水源之间进行接触反应。
6.根据权利要求5所述的超临界二氧化碳与岩石反应测试装置，其特征在于，所述接触角测试***还包括：
水罐，用于存储自来水；
平流泵，与所述水罐连接，用于按照设定的流量，加载自来水；
活塞容器，分别与所述平流泵、所述滴液阀以及所述高温高压磁力搅拌反应釜连接，用于接收所述反应残留水源，并经所述平流泵加载自来水的压力将所述反应残留水源传送至所述滴液阀。
7.根据权利要求1所述的超临界二氧化碳与岩石反应测试装置，其特征在于，所述观测***包括：
摄像头，与所述接触角测试***连接，用于获取所述接触角测试***中进行接触反应时的样品表面图像；
处理模块，与所述摄像头连接，用于根据所述样品表面图像确定水源与样品之间的夹角。
8.根据权利要求7所述的超临界二氧化碳与岩石反应测试装置，其特征在于，所述观测***还包括：光源；
所述光源设置在所述接触角测试***外部，用于向所述摄像头提供光线。
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