一种检测CO2矿化封存效果的实验装置及方法与流程

一种检测co2矿化封存效果的实验装置及方法
技术领域
1.本发明涉及co2矿化封存技术领域，尤其涉及一种检测co2矿化封存效果的实验装置及方法。


背景技术：

2.化石燃料燃烧与其他工业生产活动的增加导致大气co2浓度迅速升高，目前已达200万年以来的最高值。由此产生的温室效应，可导致极端天气频发、海平面上升、生态系统失衡等一系列环境问题。为此，co2捕集、利用与封存ccus技术近年来颇受关注。
3.由于co2地质封存的环境不同，从而导致co2矿化的效果不同，从而需要人工对环境的温度，压力或是co2浓度进行干预，以加速自然矿化的进程，生成更为稳定的碳酸盐，实现co2永久性、大规模封存。由于人工干预的效果存在不准确性，因此需要先对不同温度，压力或是co2浓度下co2的封存效果进行实验。


技术实现要素：

4.有鉴于此，本发明实施例提供一种检测co2矿化封存效果的实验装置及方法，从而实现对不同温度，压力或是co2浓度下co2的封存效果进行实验的目的。
5.为实现上述目的，本发明实施例提供如下技术方案：
6.本发明实施例第一方面示出了一种检测co2矿化封存效果的实验装置，所述装置包括：第一储气设备，第二储气设备，第一反应釜，ph监测仪，电导率测定仪和上位机；
7.所述第一储气设备和第二储气设备分别与所述第一反应釜连接；
8.所述ph监测仪和电导率测定仪设置在所述第一反应釜中，所述ph监测仪用于检测所述第一反应釜中溶液的ph值，所述电导率测定仪用于检测所述第一反应釜中溶液的电导率；
9.所述ph监测仪和电导率测定仪与所述上位机连接；
10.所述上位机，用于在确定待检测的样品已成功放入所述第一反应釜中时，控制所述第二储气设备开启，所述第一储气设备闭合，输出氮气至所述第一反应釜；获取第一预设时间段内所述ph监测仪检测的溶液的第一ph值和所述电导率测定仪检测的溶液的第一电导率；当第一预设时间段结束时，控制所述第二储气设备闭合，所述第一储气设备开启，输出第一预设浓度的二氧化碳至所述第一反应釜；控制所述第一反应釜处于第一预设温度，且所述第一反应釜处于第一预设压力；获取第二预设时间段内所述ph监测仪检测的溶液的第二ph值和所述电导率测定仪检测的溶液的第二电导率；
11.基于所述第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品的矿化封存效果；
12.其中，所述待检测的样品是指co2矿化封存矿化处的岩心和水样。
13.可选的，所述第一反应釜内设置有加热设备和岩心夹持器；
14.所述岩心夹持器用于放置待检测的样品；
15.所述加热设备，用于基于所述上位机发送的控制指令进行加热，控制所述第一反应釜的温度到达第一预设温。
16.可选的，注射泵；
17.所述第一储气设备和第二储气设备分别与所述注射泵连接，所述注射泵与所述第一反应釜连接。
18.可选的，还包括：压力计，增压泵和第一开关阀；
19.所述增压泵和第一开关阀连接，所述第一开关阀与所述注射泵连接；
20.所述压力计设置在所述注射泵与所述第一反应釜之间，用于检测所述第一反应釜的压力；
21.所述上位机，用于在控制所述第二储气设备开启，所述第一储气设备闭合，输出氮气至所述第一反应釜之后，控制所述第一开关阀开启，控制所述增压泵为所述输出的氮气增加压力，直至确定所述第一反应釜的压力到达第一预设压力。
22.可选的，还包括多个开关阀。
23.可选的，还包括与所述第一反应釜串联的多个初始反应釜；
24.相应的，每一初始反应釜中均设置有ph监测仪和电导率测定仪。
25.本发明实施例第二方面示出了一种检测co2矿化封存效果的实验方法，应用于本发明实施例第一方面所述的检测co2矿化封存效果的实验装置，所述装置包括第一储气设备，第二储气设备，第一反应釜，ph监测仪，电导率测定仪和上位机，所述方法包括：
26.在确定待检测的样品已成功放入所述第一反应釜中时，控制所述第二储气设备开启，所述第一储气设备闭合，输出氮气至所述第一反应釜，其中，所述待检测的样品是指co2矿化封存矿化处的岩心和水样；
27.获取第一预设时间段内所述ph监测仪检测的溶液的第一ph值和所述电导率测定仪检测的溶液的第一电导率；
28.当第一预设时间段结束时，控制所述第二储气设备闭合，所述第一储气设备开启，输出第一预设浓度的二氧化碳至所述第一反应釜；
29.控制所述第一反应釜处于第一预设温度，且所述第一反应釜处于第一预设压力；
30.获取第二预设时间段内所述ph监测仪检测的溶液的第二ph值和所述电导率测定仪检测的溶液的第二电导率；
31.基于所述第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品的矿化封存效果。
32.可选的，还包括：
33.在确定待检测的样品已成功放入所述第一反应釜中时，对所述第一反应釜进行初始化。
34.可选的，所述基于所述第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品的矿化封存效果，包括：
35.计算目标第一ph值和目标第二ph值的第一差值，所述目标第一ph值是指所述第一预设时间段内多个第一ph值的平均值，所述目标第二ph值是指第二预设时间段内多个第二ph值的平均值；
36.计算目标第一阳离子浓度和目标第二阳离子浓度的第二差值，所述目标第一阳离
子浓度是基于所述第一预设时间段内多个第一电导率的平均值进行计算得到的，所述目标第二阳离子浓度是基于所述第二预设时间段内多个第二电导率的平均值进行计算得到的；
37.基于所述第一差值和所述第二差值确定所述待检测的样品的矿化封存效果。
38.可选的，述检测co2矿化封存效果的实验装置还包括与所述第一反应釜串联的多个初始反应釜；相应的，每一初始反应釜中均设置有ph监测仪和电导率测定仪，所述方法还包括：
39.在确定待检测的样品已成功放入每一目标反应釜中时，控制所述第二储气设备开启，所述第一储气设备闭合，输出氮气至每一目标反应釜，其中，目标反应釜属于第一反应釜或初始反应釜；
40.获取第一预设时间段内每一所述ph监测仪检测到的溶液的第一ph值和所述电导率测定仪检测到的溶液的第一电导率；
41.当第一预设时间段结束时，获取用户输入的自变量，所述自变量包括每一目标反应釜的第一预设浓度，第一预设温度和第一预设压力；
42.针对每一目标反应釜，控制所述第二储气设备闭合，所述第一储气设备开启，按照所述目标反应釜对应的自变量，输送对应的二氧化碳至所述目标反应釜，并控制所述目标反应釜处于所述自变量的第一预设温度，且所述第一反应釜处于所述自变量的第一预设压力；
43.获取第二预设时间段内所述ph监测仪检测的溶液的第二ph值和所述电导率测定仪检测的溶液的第二电导率；
44.基于所述第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品的矿化封存效果。
45.基于上述本发明实施例提供的一种检测co2矿化封存效果的实验装置及方法，所述装置包括：第一储气设备，第二储气设备，第一反应釜，ph监测仪，电导率测定仪和上位机；所述第一储气设备和第二储气设备分别与所述第一反应釜连接；所述ph监测仪和电导率测定仪设置在所述第一反应釜中，所述ph监测仪用于检测所述第一反应釜中溶液的ph值，所述电导率测定仪用于检测所述第一反应釜中溶液的电导率；所述ph监测仪和电导率测定仪与所述上位机连接；所述上位机，用于在确定待检测的样品已成功放入所述第一反应釜中时，控制所述第二储气设备开启，所述第一储气设备闭合，输出氮气至所述第一反应釜；获取第一预设时间段内所述ph监测仪检测的溶液的第一ph值和所述电导率测定仪检测的溶液的第一电导率；当第一预设时间段结束时，控制所述第二储气设备闭合，所述第一储气设备开启，输出第一预设浓度的二氧化碳至所述第一反应釜；控制所述第一反应釜处于第一预设温度，且所述第一反应釜处于第一预设压力；获取第二预设时间段内所述ph监测仪检测的溶液的第二ph值和所述电导率测定仪检测的溶液的第二电导率；基于所述第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品的矿化封存效果；其中，所述待检测的样品是指co2矿化封存矿化处的岩心和水样。在本发明实施例中通过氮气进行实现，以提供基准背景值，即第一ph值和第一电导率；接着在第一预设浓度的二氧化碳，第一预设温度，且第一预设压力下检测第二预设时间段内第一反应釜中的溶液的第二ph值和第二电导率；基于第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品的矿化封存效果。本发明能够实现不同温度，压力或是co2浓度下co2的封存效果
的实验，从而确定封存效果最佳的温度，压力和co2浓度。
附图说明
46.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。
47.图1为本发明实施例示出的一种检测co2矿化封存效果的实验装置；
48.图2为本发明实施例示出的第一反应釜的结构示意图；
49.图3为本发明实施例示出的另一种检测co2矿化封存效果的实验装置；
50.图4为本发明实施例示出的一种检测co2矿化封存效果的实验方法流程示意图；
51.图5为本发明实施例示出的一种检测co2矿化封存效果的实验方法流程示意图。
具体实施方式
52.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。
53.本技术的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”、“第三”、“第四”等(如果存在)是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的实施例能够以除了在这里图示或描述的内容以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
54.需要说明的是，在本发明中涉及“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
55.在本技术中，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
56.参见图1，为本发明实施例示出的一种检测co2矿化封存效果的实验装置，所述装置包括：第一储气设备1，第二储气设备2，第一反应釜3，ph监测仪4，电导率测定仪5和上位机6；
57.所述第一储气设备1和第二储气设备2分别与所述第一反应釜3连接；
58.所述ph监测仪4和电导率测定仪5设置在所述第一反应釜3中，所述ph监测仪4用于检测所述第一反应釜3中溶液的ph值，所述电导率测定仪5于检测所述第一反应釜3中溶液的电导率；
59.所述ph监测仪4和电导率测定仪5与所述上位机6连接。
60.所述上位机6，用于在确定待检测的样品已成功放入所述第一反应釜3中时，控制所述第二储气设备2开启，所述第一储气设备1闭合，输出氮气至所述第一反应釜3；获取第一预设时间段内所述ph监测仪4和电导率测定仪5检测到的溶液的第一ph值和第一电导率；当第一预设时间段结束时，控制所述第二储气设备2闭合，所述第一储气设备1开启，输出第一预设浓度的二氧化碳至所述第一反应釜3；控制所述第一反应釜3处于第一预设温度，且所述第一反应釜3处于第一预设压力；获取第二预设时间段内所述ph监测仪4和电导率测定仪5检测到的溶液的第二ph值和第二电导率；
61.基于所述第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品的矿化封存效果；
62.其中，所述待检测的样品是指co2矿化封存矿化处的岩心。
63.需要说明的是，第一储气设备1可为气瓶，用于存储co2，第二储气设备2页可为气瓶，用于存储氮气n2。上位机6可为电子控制器，即计算机。
64.基于上述图1示出的检测co2矿化封存效果的实验装置，本发明实施例是示出的第一反应釜的具体结构示意图，如图2所示，第一反应釜3内设置有加热设备31和岩心夹持器32；
65.所述岩心夹持器32用于放置待检测的样品；
66.所述加热设备31，用于基于所述上位机发送的控制指令进行加热，控制所述第一反应釜的温度到达第一预设温。
67.可选的，确定待检测的样品已成功放入所述第一反应釜中的具体实现过程为利用钻井技术获取co2矿化封存矿化处岩心，并用peek材料包裹，放入第一反应釜3的岩心夹持器32中，同时反应釜中加入co2矿化封存矿化地层咸水，即水样。
68.需要说明的是，水样与岩心的比一般为25:1，以模拟实际地下条件。
69.接着继续参见图1，在放置所述待检测样品之前，需要对装置进行实验准备，具体的，在没有样品岩石材料的情况下对第一反应釜进行空白系统试验，以作为背景值。
70.可选的，实验准备的过程还包括清洗所有的容器衬垫和样品夹持器，并且在实验压力和温度下，利用n2加压，使反应釜本身也进行了清洗和调节循环。
71.可选的，在确定待检测的样品已成功放入所述第一反应釜中时，对所述第一反应釜进行初始化。
72.具体的，利用第一压力的氮气净化第一反应釜容器中的残余空气。
73.需要说明的是，第一压力是技术人员预先设置的，指低压。
74.可选的，继续参见图1，所述检测co2矿化封存效果的实验装置还包括：注射泵7；
75.所述第一储气设备1和第二储气设备2分别与所述注射泵7连接，所述注射泵7与所述第一反应釜3连接。
76.可选的，继续参见图1，所述检测co2矿化封存效果的实验装置还包括压力计8，增
压泵9和第一开关阀10；
77.所述增压泵9和第一开关阀10连接，所述第一开关阀10与所述注射泵7连接；
78.所述压力计8设置在所述注射泵7与所述第一反应釜3之间，用于检测所述第一反应釜3的压力。
79.所述上位机5，用于在控制所述第二储气设备2开启，所述第一储气设备1闭合，输出氮气至所述第一反应釜3之后，控制所述第一开关阀10开启，控制所述增压泵9为所述输出的氮气增加压力，直至确定所述第一反应釜3的压力到达第一预设压力。
80.需要说明的是，第一预设压力是技术人员根据实际情况设置的，或经验进行设置的。
81.可选的，继续参见图1，所述检测co2矿化封存效果的实验装置还包括多个开关阀，具体包括第二开关阀11，第三开关阀12和第四开关阀13。
82.具体的，所述第一储气设备1与所述第二开关阀11连接，所述第二储气设备2与所述第三开关阀12连接，所述第二开关阀11和第三开关阀12与所述注射泵7连接，所述注射泵7与所述第四开关阀13连接，所述第四开关阀13与所述第一反应釜3连接。
83.可选的，继续参见图1，所述检测co2矿化封存效果的实验装置还包括数据采集设备14。
84.所述数据采集设备14的一端与所述ph监测仪4和电导率测定仪5连接，另一端与所述上位机6连接，用于采集所述ph监测仪4，电导率测定仪5采集到的ph值和电导率，并发送给上位机6。
85.在具体实现中，在确定待检测的样品已成功放入所述第一反应釜中时，首先控制第三开关阀12导通，即使所述第二储气设备2开启，第二开关阀11断开，即使所述第一储气设备1闭合，注射泵7抽取所述第二储气设备2中的氮气n2，此时第四开关阀13开启，可输送氮气至所述第一反应釜3；
86.接着，控制所述第一开关阀10导通，以使所述增压泵9为所述输出的氮气增加压力，并利用压力计8实时检测第一反应釜3的压力，直至确定所述第一反应釜3的压力到达第一预设压力，控制所述第一开关阀10断开，以关闭所述增压泵9。
87.然后，利用所述ph监测仪4和电导率测定仪5实时检测第一预设时间段内的第一反应釜中溶液的第一ph值和第一电导率；通过数据采集设备14采集第一预设时间段内的第一ph值和第一电导率，并发送给上位机6。
88.需要说明的是，第一预设时间段内第一ph值的数量为多个，第一电导率的数量也为多个。
89.第一预设时间段是技术人员根据实际情况进行设置的，比如可设置为48小时。
90.继续，上位机6确定第一预设时间段结束时，控制第三开关阀12断开，即使所述第二储气设备2闭合，第二开关阀11导通，即使所述第一储气设备1开启，注射泵7抽取所述第一储气设备1中第一预设浓度的co2，此时第四开关阀13开启，可输送co2至所述第一反应釜3；控制所述第一反应釜3中的加热设备31进行加热，以控制所述第一反应釜3处于第一预设温度，利用压力计8实时检测所述第一反应釜3的压力，若第一反应釜3的压力未处于第一预设压力，则利用增压器9进行增压，若处于，则不进行任何操作。
91.然后，利用所述ph监测仪和电导率测定仪实时检测第二预设时间段内的第一反应
釜中溶液的第二ph值和第二电导率；通过数据采集设备14采集第二预设时间段内的第二ph值和第二电导率，并发送给上位机6。
92.需要说明的是，第二预设时间段内第二ph值的数量为多个，第二电导率的数量也为多个。
93.第二预设时间段是技术人员根据实际情况进行设置的，比如可设置为384小时，第一预设时间段小于第二预设时间段。
94.上位机6在接收到第一ph值，第一电导率，第二ph值和第二电导率时，计算目标第一ph值和目标第二ph值的第一差值，所述目标第一ph值是指所述第一预设时间段内多个第一ph值的平均值，所述目标第二ph值是指第二预设时间段内多个第二ph值的平均值；计算目标第一阳离子浓度和目标第二阳离子浓度的第二差值，所述目标第一阳离子浓度是基于所述第一预设时间段内多个第一电导率的平均值进行计算得到的，所述目标第二阳离子浓度是基于所述第二预设时间段内多个第二电导率的平均值进行计算得到的；确定所述第一差值和所述第二差值分别对应的效果范围；基于所述第一差值和所述第二差值分别对应的效果范围确定所述待检测的样品的矿化封存效果。
95.在本发明实施例中，首先通过氮气进行实现，以提供基准背景值，即第一ph值和第一电导率；接着在第一预设浓度的二氧化碳，第一预设温度，且第一预设压力下检测第二预设时间段内第一反应釜中的溶液的第二ph值和第二电导率；基于第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品的矿化封存效果。本发明能够实现不同温度，压力或是co2浓度下co2的封存效果的实验，从而确定封存效果最佳的温度，压力和co2浓度。
96.可选的，为了更快速的确定不同条件下待检测的样品的封存效果，所述装置中还了多个反应釜，即可以添加多个反应釜，结合图1，参见图3。
97.检测co2矿化封存效果的实验装置还包括与所述第一反应釜3串联的多个初始反应釜，具体包括初始反应釜15，
……
，初始反应釜1m，m-5表示初始反应釜的数量；
98.相应的，每一初始反应釜中均设置有ph监测仪4和电导率测定仪5。
99.需要说明的是，初始反应釜的内部结构与所述第一反应釜3的内部结构相同，只是命名不同。
100.具体的，每一初始反应釜均与所述注射泵7连接，所述初始反应釜中的ph监测仪4和电导率测定仪5均与所述数据采集设备14连接。
101.可选的，每一初始反应釜与所述注射泵7之间均设置有开关阀20连接。
102.在具体实现中，在确定待检测的样品已成功放入每一目标反应釜中时，控制所述第二储气设备2开启，所述第一储气设备1闭合，输出氮气至每一目标反应釜，其中，目标反应釜属于第一反应釜3或初始反应釜；
103.获取第一预设时间段内每一所述ph监测仪4和电导率测定仪5检测到的溶液的第一ph值和第一电导率；
104.当第一预设时间段结束时，获取用户输入的自变量，所述自变量包括每一目标反应釜的第一预设浓度，第一预设温度和第一预设压力；
105.针对每一目标反应釜，控制所述第二储气设备2闭合，所述第一储气设备1开启，按照所述目标反应釜对应的自变量，输送对应的二氧化碳至所述目标反应釜，并控制所述目
标反应釜处于所述自变量的第一预设温度，且所述第一反应釜处于所述自变量的第一预设压力；
106.获取第二预设时间段内所述ph监测仪4和电导率测定仪5检测到的溶液的第二ph值和第二电导率；
107.基于所述第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品的矿化封存效果。
108.需要说明的是，自变量可以是上述示出的co2的第一预设浓度，第一预设温度和第一预设压力等，这个是按照研究目的进行设置的。
109.基于上述不同自变量下的实验，能够快速的确定不同情况下co2的封存效果。
110.可选的，当实验结束时，收集残留的水和固体进行分析。
111.通常在试验运行期间保持压力，但在取样期间压力下降较小，取样后增加食品级二氧化碳以保持初始压力。反应前和反应后，本发明通过氦比重计测定岩石样品骨骼密度和体积以检测物理变化。通过使用能量色散检测器的扫描电子显微镜对岩石样品表面进行反应前和反应后的分析，以检测腐蚀效应和新沉淀物的形成。
112.可选的，还可以检测反应前注入的co2量，以及反应后的co2量，比如反映前输入co2量为1kg；反映后co2量为0.5kg，那么封存的co2量就是0.5kg。同时根据物质守恒定律，通过氦比重计测定岩石样品骨骼密度和体积测定的岩石增加的重量也可以反映矿化封存量。
113.在本发明实施例中，首先通过氮气进行实现，以提供基准背景值，即第一ph值和第一电导率；接着对不同的目标反应釜设置自变量，以在对应的第一预设浓度的二氧化碳，第一预设温度，且第一预设压力下检测第二预设时间段内每一目标反应釜中的溶液的第二ph值和第二电导率；基于第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品的矿化封存效果。本发明能够同时实现不同温度，压力或是co2浓度下co2的封存效果的实验，且能够快速的确定不同情况下co2的封存效果。从而确定封存效果最佳的温度，压力和co2浓度。
114.基于上述本发明实施例示出的检测co2矿化封存效果的实验装置，相应的，本发明实施例还对应公开了一种检测co2矿化封存效果的实验方法的流程示意图，如图4所示，所述方法包括：
115.步骤s401：在确定待检测的样品已成功放入所述第一反应釜中时，控制所述第二储气设备开启，所述第一储气设备闭合，输出氮气至所述第一反应釜。
116.在步骤s401中，所述待检测的样品是指co2矿化封存矿化处的岩心和水样。
117.可选的，确定待检测的样品已成功放入所述第一反应釜中的具体实现过程为利用钻井技术获取co2矿化封存矿化处岩心，并用peek材料包裹，放入第一反应釜的岩心夹持器中，同时反应釜中加入co2矿化封存矿化地层咸水，即水样。
118.在具体实现步骤s401的过程中，控制第三开关阀导通，即使所述第二储气设备开启，第二开关阀断开，即使所述第一储气设备闭合，注射泵抽取所述第二储气设备中的氮气，此时第四开关阀开启，可输送氮气至所述第一反应釜。
119.步骤s402：获取第一预设时间段内所述ph监测仪检测的溶液的第一ph值和所述电导率测定仪检测的溶液的第一电导率。
120.在具体实现步骤s402的过程中，利用所述ph监测仪和电导率测定仪实时检测第一
预设时间段内的第一反应釜中溶液的第一ph值和第一电导率；通过数据采集设备采集第一预设时间段内的第一ph值和第一电导率，并发送给上位机。
121.需要说明的是，第一预设时间段内第一ph值的数量为多个，第一电导率的数量也为多个。
122.步骤s403：当第一预设时间段结束时，控制所述第二储气设备闭合，所述第一储气设备开启，输出第一预设浓度的二氧化碳至所述第一反应釜。
123.在具体实现步骤s403的过程中，当第一预设时间段结束时，控制第三开关阀断开，即使所述第二储气设备闭合，第二开关阀导通，即使所述第一储气设备开启，注射泵抽取所述第一储气设备中第一预设浓度的co2，此时第四开关阀开启，可输送co2至所述第一反应釜。
124.步骤s404：控制所述第一反应釜处于第一预设温度，且所述第一反应釜处于第一预设压力。
125.在具体实现步骤s404的过程中，控制所述第一反应釜中的加热设备进行加热，以控制所述第一反应釜处于第一预设温度，利用压力计实时检测所述第一反应釜的压力，若第一反应釜的压力未处于第一预设压力，则利用增压器进行增压，若处于，则不进行任何操作。
126.步骤s405：获取第二预设时间段内所述ph监测仪检测的溶液的第二ph值和所述电导率测定仪检测的溶液的第二电导率。
127.需要说明的是，步骤s405的具体实现过程与上述步骤s402的具体实现过程相同，可相互参见。
128.步骤s406：基于所述第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品的矿化封存效果。
129.需要说明的是，步骤s406的具体实现过程包括以下步骤：
130.步骤s11：计算目标第一ph值和目标第二ph值的第一差值。
131.在步骤s11中，所述目标第一ph值是指所述第一预设时间段内多个第一ph值的平均值，所述目标第二ph值是指第二预设时间段内多个第二ph值的平均值。
132.在具体实现步骤s11的过程中，计算所述第一预设时间段内多个第一ph值的平均值，得到目标第一ph值，再计算第二预设时间段内多个第二ph值的平均值，得到目标第二ph值；并计算两者的差值，得到第一差值。
133.步骤s12：计算目标第一阳离子浓度和目标第二阳离子浓度的第二差值。
134.在步骤s12中，所述目标第一阳离子浓度是基于所述第一预设时间段内多个第一电导率的平均值进行计算得到的，所述目标第二阳离子浓度是基于所述第二预设时间段内多个第二电导率的平均值进行计算得到的；
135.需要说明的是，基于所述第一预设时间段内多个第一电导率的平均值进行计算得到目标第一阳离子浓度的过程为确定第一预设时间段内多个第一电导率的平均值；并利用平均值计算所述目标第一阳离子浓度。
136.其中，目标第二阳离子浓度的计算与目标第一阳离子浓度的计算相同，可相互参见。
137.需要说明的是，具体实现步骤s12的具体实现过程与上述步骤s11的具体实现过程
相同，可相互参见。
138.步骤s13：基于所述第一差值和所述第二差值确定所述待检测的样品的矿化封存效果。
139.需要说明的是，预先构建溶液ph值，即第一差值与封存效果之间的对应关系；以及阳离子浓度，即第二差值与封存效果之间的对应关系。
140.具体的封存效果可为好，良，中，一般，和差等，从左到右封存效果递减。
141.一般来说ph值越低封存效果越好，阳离子浓度越高封存效果越好。
142.在具体实现步骤s14的过程中，确定所述第一差值和所述第二差值分别对应的封存效果，若第一差值和所述第二差值对应的封存效果一致，则将第一差值和所述第二差值对应的封存效果作为待检测的样品的矿化封存效果。若第一差值对应的封存效果与所述第二差值对应的封存效果不一致，则将第一差值对应的封存效果作为待检测的样品的矿化封存效果。
143.在本发明实施例中，首先通过氮气进行实现，以提供基准背景值，即第一ph值和第一电导率；接着在第一预设浓度的二氧化碳，第一预设温度，且第一预设压力下检测第二预设时间段内第一反应釜中的溶液的第二ph值和第二电导率；基于第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品的矿化封存效果。本发明能够实现不同温度，压力或是co2浓度下co2的封存效果的实验，从而确定封存效果最佳的温度，压力和co2浓度。
144.可选的，基于上述本发明实施例示出的检测co2矿化封存效果的实验方法，相应的，本发明实施例示出了另一种检测co2矿化封存效果的实验方法的流程示意图，如图5所示，所述方法包括：
145.步骤s501：在确定待检测的样品已成功放入每一目标反应釜中时，控制所述第二储气设备开启，所述第一储气设备闭合，输出氮气至每一目标反应釜。
146.其中，目标反应釜属于第一反应釜或初始反应釜；
147.步骤s502：获取第一预设时间段内每一所述ph监测仪检测到的溶液的第一ph值和所述电导率测定仪检测到的溶液的第一电导率；
148.步骤s503：当第一预设时间段结束时，获取用户输入的自变量，所述自变量包括每一目标反应釜的第一预设浓度，第一预设温度和第一预设压力；
149.步骤s504：针对每一目标反应釜，控制所述第二储气设备闭合，所述第一储气设备开启，按照所述目标反应釜对应的自变量，输送对应的二氧化碳至所述目标反应釜，并控制所述目标反应釜处于所述自变量的第一预设温度，且所述第一反应釜处于所述自变量的第一预设压力。
150.需要说明的是，可同时对多个目标反应釜进行实验，即执行步骤s504的过程，也可依次执行。
151.步骤s505：获取第二预设时间段内每一所述ph监测仪检测的溶液的第二ph值和每一所述电导率测定仪检测的溶液的第二电导率；
152.步骤s506：基于所述第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品的矿化封存效果。
153.需要说明的是，步骤s501至步骤s506的具体实现过程与上述步骤s401至步骤s406
的具体过程相同，可相互参见。
154.在本发明实施例中，若依次对多个目标反应釜进行实验，也就是说，步骤s501至步骤s506是重复执行步骤s401至步骤s406的过程。
155.在本发明实施例中，首先通过氮气进行实现，以提供基准背景值，即第一ph值和第一电导率；接着对不同的目标反应釜设置自变量，以在对应的第一预设浓度的二氧化碳，第一预设温度，且第一预设压力下检测第二预设时间段内每一目标反应釜中的溶液的第二ph值和第二电导率；基于第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品的矿化封存效果。本发明能够同时实现不同温度，压力或是co2浓度下co2的封存效果的实验，且能够快速的确定不同情况下co2的封存效果。从而确定封存效果最佳的温度，压力和co2浓度。
156.本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统或系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述得比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。以上所描述的系统及系统实施例仅仅是示意性的，其中所述作为分离部件说明的单元可以是或者也可以不是物理上分开的，作为单元显示的部件可以是或者也可以不是物理单元，即可以位于一个地方，或者也可以分布到多个网络单元上。可以根据实际的需要选择其中的部分或者全部模块来实现本实施例方案的目的。本领域普通技术人员在不付出创造性劳动的情况下，即可以理解并实施。
157.专业人员还可以进一步意识到，结合本文中所公开的实施例描述的各示例的单元及算法步骤，能够以电子硬件、计算机软件或者二者的结合来实现，为了清楚地说明硬件和软件的可互换性，在上述说明中已经按照功能一般性地描述了各示例的组成及步骤。这些功能究竟以硬件还是软件方式来执行，取决于技术方案的特定应用和设计约束条件。专业技术人员可以对每个特定的应用来使用不同方法来实现所描述的功能，但是这种实现不应认为超出本发明的范围。
158.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。

技术特征：
1.一种检测co2矿化封存效果的实验装置，其特征在于，所述装置包括：第一储气设备，第二储气设备，第一反应釜，ph监测仪，电导率测定仪和上位机；所述第一储气设备和第二储气设备分别与所述第一反应釜连接；所述ph监测仪和电导率测定仪设置在所述第一反应釜中，所述ph监测仪用于检测所述第一反应釜中溶液的ph值，所述电导率测定仪用于检测所述第一反应釜中溶液的电导率；所述ph监测仪和电导率测定仪与所述上位机连接；所述上位机，用于在确定待检测的样品已成功放入所述第一反应釜中时，控制所述第二储气设备开启，所述第一储气设备闭合，输出氮气至所述第一反应釜；获取第一预设时间段内所述ph监测仪检测的溶液的第一ph值和所述电导率测定仪检测的溶液的第一电导率；当第一预设时间段结束时，控制所述第二储气设备闭合，所述第一储气设备开启，输出第一预设浓度的二氧化碳至所述第一反应釜；控制所述第一反应釜处于第一预设温度，且所述第一反应釜处于第一预设压力；获取第二预设时间段内所述ph监测仪检测的溶液的第二ph值和所述电导率测定仪检测的溶液的第二电导率；基于所述第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品的矿化封存效果；其中，所述待检测的样品是指co2矿化封存矿化处的岩心和水样。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述第一反应釜内设置有加热设备和岩心夹持器；所述岩心夹持器用于放置待检测的样品；所述加热设备，用于基于所述上位机发送的控制指令进行加热，控制所述第一反应釜的温度到达第一预设温。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括：注射泵；所述第一储气设备和第二储气设备分别与所述注射泵连接，所述注射泵与所述第一反应釜连接。4.根据权利要求3所述的装置，其特征在于，还包括：压力计，增压泵和第一开关阀；所述增压泵和第一开关阀连接，所述第一开关阀与所述注射泵连接；所述压力计设置在所述注射泵与所述第一反应釜之间，用于检测所述第一反应釜的压力；所述上位机，用于在控制所述第二储气设备开启，所述第一储气设备闭合，输出氮气至所述第一反应釜之后，控制所述第一开关阀开启，控制所述增压泵为所述输出的氮气增加压力，直至确定所述第一反应釜的压力到达第一预设压力。5.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括多个开关阀。6.根据权利要求4所述的装置，其特征在于，还包括与所述第一反应釜串联的多个初始反应釜；相应的，每一初始反应釜中均设置有ph监测仪和电导率测定仪。7.一种检测co2矿化封存效果的实验方法，其特征在于，应用于权利要求1至6所述的检测co2矿化封存效果的实验装置，所述装置包括第一储气设备，第二储气设备，第一反应釜，ph监测仪，电导率测定仪和上位机，所述方法包括：在确定待检测的样品已成功放入所述第一反应釜中时，控制所述第二储气设备开启，
所述第一储气设备闭合，输出氮气至所述第一反应釜，其中，所述待检测的样品是指co2矿化封存矿化处的岩心和水样；获取第一预设时间段内所述ph监测仪检测的溶液的第一ph值和所述电导率测定仪检测的溶液的第一电导率；当第一预设时间段结束时，控制所述第二储气设备闭合，所述第一储气设备开启，输出第一预设浓度的二氧化碳至所述第一反应釜；控制所述第一反应釜处于第一预设温度，且所述第一反应釜处于第一预设压力；获取第二预设时间段内所述ph监测仪检测的溶液的第二ph值和所述电导率测定仪检测的溶液的第二电导率；基于所述第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品的矿化封存效果。8.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，还包括：在确定待检测的样品已成功放入所述第一反应釜中时，对所述第一反应釜进行初始化。9.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述基于所述第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品的矿化封存效果，包括：计算目标第一ph值和目标第二ph值的第一差值，所述目标第一ph值是指所述第一预设时间段内多个第一ph值的平均值，所述目标第二ph值是指第二预设时间段内多个第二ph值的平均值；计算目标第一阳离子浓度和目标第二阳离子浓度的第二差值，所述目标第一阳离子浓度是基于所述第一预设时间段内多个第一电导率的平均值进行计算得到的，所述目标第二阳离子浓度是基于所述第二预设时间段内多个第二电导率的平均值进行计算得到的；基于所述第一差值和所述第二差值确定所述待检测的样品的矿化封存效果。10.根据权利要求7所述的方法，其特征在于，所述检测co2矿化封存效果的实验装置还包括与所述第一反应釜串联的多个初始反应釜；相应的，每一初始反应釜中均设置有ph监测仪和电导率测定仪，所述方法还包括：在确定待检测的样品已成功放入每一目标反应釜中时，控制所述第二储气设备开启，所述第一储气设备闭合，输出氮气至每一目标反应釜，其中，目标反应釜属于第一反应釜或初始反应釜；获取第一预设时间段内每一所述ph监测仪检测到的溶液的第一ph值和所述电导率测定仪检测到的溶液的第一电导率；当第一预设时间段结束时，获取用户输入的自变量，所述自变量包括每一目标反应釜的第一预设浓度，第一预设温度和第一预设压力；针对每一目标反应釜，控制所述第二储气设备闭合，所述第一储气设备开启，按照所述目标反应釜对应的自变量，输送对应的二氧化碳至所述目标反应釜，并控制所述目标反应釜处于所述自变量的第一预设温度，且所述第一反应釜处于所述自变量的第一预设压力；获取第二预设时间段内所述ph监测仪检测的溶液的第二ph值和所述电导率测定仪检测的溶液的第二电导率；基于所述第一ph值和第一电导率，以及第二ph值和第二电导率确定所述待检测的样品
的矿化封存效果。

技术总结
本发明提供一种检测CO2矿化封存效果的实验装置及方法，所述装置包括：第一储气设备，第二储气设备，第一反应釜，pH监测仪，电导率测定仪和上位机；上位机获取第一预设时间段内检测到的第一反应釜内溶液的第一pH值和第一电导率；当第一预设时间段结束时，控制第二储气设备闭合，第一储气设备开启，输出第一预设浓度的二氧化碳至第一反应釜；控制第一反应釜处于第一预设温度，及处于第一预设压力；获取第二预设时间段内检测到的溶液的第二pH值和第二电导率；进而确定待检测的样品的矿化封存效果；本发明能够实现不同温度，压力或是CO2浓度下CO2封存效果的实验，从而确定封存效果最佳的温度，压力和CO2浓度。浓度。浓度。


技术研发人员：袁浩伟 高文 荆铁亚 李寿君 张健 王波 赵文韬 梁戈龙
受保护的技术使用者：华能庆阳煤电有限责任公司
技术研发日：2023.06.30
技术公布日：2023/10/8