阅读说明：本技术 一种二氧化碳驱油与封存中测量二氧化碳运移规律的装置与方法 (Device and method for measuring carbon dioxide migration rule in carbon dioxide flooding and sequestration ) 是由 李健 温庆志 种珊 杨富康 于 2019-09-18 设计创作，主要内容包括：本发明涉及油气田开发与二氧化碳埋存的技术领域,具体为一种二氧化碳驱油与封存中测量二氧化碳运移规律的装置与方法,包括注入系统、密封腔夹持系统和信息采集系统,密封腔夹持系统内部模拟地层条件,其上方设置有与地层底部连通的注入井和生产井；注入系统连接于密封腔加持系统并注入一定量的二氧化碳,生产井用于向外部排出原油；信息采集系统包括气体探测器和信息数据处理计算机,气体探测器与信息数据处理计算机信号连接,能够模拟并得出二氧化碳的运移规律,并在二氧化碳的扩散范围达到泄露阈值时进行实时封堵,并对该封堵技术进行评判,对实际生产防止二氧化碳泄露和封存具有重要意义。(the invention relates to the technical field of oil and gas field development and carbon dioxide sequestration, in particular to a device and a method for measuring the migration rule of carbon dioxide in carbon dioxide flooding and sequestration, wherein the device comprises an injection system, a sealed cavity clamping system and an information acquisition system, the sealed cavity clamping system internally simulates the stratum condition, and an injection well and a production well which are communicated with the bottom of the stratum are arranged above the sealed cavity clamping system; the injection system is connected with the sealed cavity clamping system and injects a certain amount of carbon dioxide, and the production well is used for discharging crude oil to the outside; the information acquisition system comprises a gas detector and an information data processing computer, the gas detector is in signal connection with the information data processing computer, the migration rule of the carbon dioxide can be simulated and obtained, the carbon dioxide is blocked in real time when the diffusion range of the carbon dioxide reaches a leakage threshold value, the blocking technology is judged, and the method has important significance for preventing the carbon dioxide from being leaked and sealed in actual production.)

一种二氧化碳驱油与封存中测量二氧化碳运移规律的装置与 方法

技术领域

本发明属于油气田开发与二氧化碳埋存技术领域，主要涉及一种二氧化碳驱油与封存中测量二氧化碳运移规律的装置与方法。

背景技术

二氧化碳驱油已经成为第三次采油的重要开发手段。二氧化碳在石油上的广泛应用主要因为有以下几个优点。首先二氧化碳可以有效补充地层能量，解决低渗油藏注水困难、含水上升速度快等问题。其次二氧化碳在原油中溶解度高，能有效降低原油粘度，提高原油的流动性能。最后二氧化碳在一定压力下可以与原油达到混相，改善储层条件，大大提高原油的采收程度。

二氧化碳捕捉和封存是减少二氧化碳向大气中排放，缓解全球温室效应的主要措施之一。由于二氧化碳可能通过盖层的孔隙、地质构造中的断层或裂隙、废弃井或钻井等途径发生泄漏，储存在深部地层中的二氧化碳在高压和浮力作用下向上运移，侵入到浅层地下水中从而对浅层地下水水质产生影响。因此二氧化碳驱油与封存技术逐渐成为了石油工业上一个不可忽视的技术攻坚课题。

现有技术CN109881021公开了一种模拟缝洞型油藏注气气体运移规律的方法，包括以下步骤：步骤一：常温常压下制备均呈液态的第一物质和第二物质，第一物质与第二物质的密度差和原油与气体的密度差相同，原油的密度为缝洞型油藏环境下的原油密度，气体的密度为缝洞型油藏环境下的注入的气体密度；步骤二：常温常压下制备模拟模型，模拟模型为裂缝模型或者裂缝-溶洞模型；步骤三：常温常压下，用第一物质模拟原油，用第二物质模拟气体，先将第一物质填充于模拟模型中，再将第二物质注入模拟模型中，通过第二物质的运移规律来模拟缝洞型油藏注气气体的运移规律，该方法虽然能简单模拟缝洞型油藏注气气体的运移规律，但是在二氧化碳驱油过程中由于二氧化碳可能通过盖层的孔隙、地质构造中的断层或裂隙、废弃井或钻井等途径发生泄漏，该方法并不能实现油田驱替过程中二氧化碳运移和泄露过程的模拟。

现有技术CN104292956涉及了一种综放/采长壁工作面采空区流场模拟实验装置及方法，适用于拟仿真获取试验数据使用，它包括充填有仿真煤层的实验箱体，仿真煤层采空区下方设有采空区流场试验系统，使用时开启采空区流场试验系统，从而模拟煤层采空区煤层垮塌过程，并通过采空区流场试验系统引燃煤层，并采集煤层燃烧后的流场信息，模拟结果对于了解采空区的火灾状态、气体运移规律以及治理采空区自然、瓦斯灾害具有指导意义，本专利涉及的气体运移规律的实验装置和方法只适用于矿井开采中，煤层采空区内部的气体运移规律，模拟的是采煤过程中产气的模拟装置，重点在于气体本身就在煤层中，没有注气过程。并且煤层储层跟石油储层的地层差异性很大，石油可以在地层中流动开采，不同储层中的孔隙度、渗透率等对石油储层、二氧化碳流动的相关性很大，在油田驱替过程中也是不适用的。

现有技术CN 207516362涉及的一种二氧化碳在土壤中泄露的模拟监测装置包括密封壳体，内部盛装有预定深度的土壤，在所述土壤的不同深度处分别设置有若干个用于监测所在土壤温度的温度监测组件；泄露模拟组件，设置在所述土壤内部，用于存储二氧化碳，并在内部压力达到预设值时，使得所述二氧化碳冲出所述的泄露模拟组件，并进入到土壤中；数据采集组件，与所述的温度监测组件信号连接，用于接收所述温度监测组件发送的数据。本发明提供了一种可以根据模拟实验总结规律，从而快速查找土壤中二氧化碳泄露点的模拟监测装置，只是说明了二氧化碳在土壤中泄露的监测，重点在于二氧化碳埋存之后的监测，重点在于二氧化碳在土壤中的运移路径。但地层是复杂的，并不是仅有均质的土壤，还需要考虑不同层系、不同井网、驱油环境。而本专利重点在于二氧化碳驱油过程中观察二氧化碳的运移规律，包括油田驱替过程中发生的二氧化碳运移、泄露，井间二氧化碳运移、泄露，二氧化碳与混相后发生的运移、泄露，不同层系间二氧化碳的运移、泄露的模拟过程；该专利可以观测二氧化碳驱油过程中储层的泄露点、以及从泄漏点出来后二氧化碳的运移路径。而现有技术无法做到这一点该装置的二氧化碳的泄露模拟组件设置在土壤内部，在油田驱替过程中发生的二氧化碳运移、泄露，井间二氧化碳运移、泄露，二氧化碳与混相后发生的运移、泄露，不同层系间二氧化碳的运移、泄露的模拟过程并不能实现。

发明内容

本发明的目的在于提供一种二氧化碳驱油与封存中测量二氧化碳运移规律的装置与方法，能够模拟在油田驱替过程中驱油过程、地质条件和模拟井间、二氧化碳与混相发生后、不同层系间二氧化碳的运移和泄露的模拟过程，并通过数据采集和处理观测二氧化碳的运移规律和扩散范围并在二氧化碳的扩散范围达到泄露阈值时进行实时封堵，并对该封堵技术进行评判，对实际生产防止二氧化碳泄露和封存具有重要意义。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种二氧化碳驱油与封存中测量二氧化碳运移规律的装置，包括注入系统、密封腔夹持系统和信息采集系统，所述的密封腔夹持系统内部充填砂子、原油以及地层水模拟地层条件，其上方设置有与地层底部连通的注入井和生产井；所述的注入系统连接于密封腔加持系统并通过注入井注入一定量的二氧化碳，所述的生产井用于向外部排出原油；所述的信息采集系统包括气体探测器和信息数据处理计算机，所述的气体探测器在密封箱夹持系统内部空间均匀分布，气体探测器与信息数据处理计算机信号连接。

进一步的，所述的注入系统包括二氧化碳中间容器、表面活性剂中间容器、平流泵二号和六通阀二号，该二氧化碳中间容器和该表面活性剂中间容器底部连接于该平流泵二号，顶部连接于六通阀二号。该六通阀二号连接于密封腔夹持系统中的注入井。该表面活性剂中间容器存储目标区域易获得的、起泡性能较好的表面活性剂溶液。该平流泵二号连接该二氧化碳中间容器，将二氧化碳注入到该密封腔夹持系统中的注入井中，并连接该表面活性剂中间容器，将表面活性剂溶液注入到该密封腔夹持系统中的注入井中。

进一步的，所述的密封腔夹持系统外部还连接有饱和系统，所述的饱和系统包括地层水中间容器、原油中间容器、空气压缩机、平流泵一号和六通阀一号，所述的地层水中间容器和原油中间容器底部连接于该平流泵一号，顶部连接于六通阀一号，该空气压缩机连接于六通阀一号；该六通阀一号连接于密封腔夹持系统。该地层水中间容器中存储目标区域地层水,该原油中间容器存储目标区域原油；该平流泵一号连接该地层水中间容器将地层水注入到该密封腔夹持系统中，并连接该原油中间容器将地层原油注入到该密封腔夹持系统中对密封腔夹持器进行饱和地层水，饱和原油，饱和空气。

进一步的，所述的密封腔夹持系统内部包括地层水层系、原油层系和土壤层系。从垂向可以观察到生产井、注入井、气体探测器，地层水层系，原油层系，土壤层系的分布情况。注入井在原油层系处进行射孔完井，生产井在原油层系处进行射孔完井。

进一步的，所述的生产井外部连接回采计量系统连接于密封腔夹持系统，所述的回采计量系统包括油气分离计量器，六通阀三号，所述的六通阀三号连接于生产井，所述的油气分离计量器与六通阀三号连接，用于计量回采过程中采水、采油、采气的变化量。

进一步的，所述的密封腔夹持系统置于恒温控制箱内，包括密封腔夹持器，围压跟踪泵，所述的密封腔夹持器为一箱体，其内部设置有砂子模拟地层环境，所述的围压跟踪泵连接于该密封腔夹持器的底部，围压跟踪泵将水打入密封腔夹持系统中的围压腔中，通过围压来给予地层压力。围压需要一直存在，以满足不同测试环境中的地层压力。

一种利用上述二氧化碳驱油与封存中测量二氧化碳运移规律的装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，填制模拟地层：向密封腔夹持器中加入特定目数的砂子。

步骤2，模拟饱和地层环境：采用饱和系统对密封腔夹持系统进行饱和地层水，饱和原油，饱和空气。

步骤3，采用注入系统从注入井注入一定量的二氧化碳，用于二氧化碳驱油；本发明可以实现在二氧化碳驱油过程中观测二氧化碳的运移规律。

步骤4，通过回采计量系统记录不同时刻下的采水、采油、采气的变化量；需要统计二氧化碳驱油过程中，随着原油开采过程中采油量、采气量、采水量的变化，观测二氧化碳的运移规律。统计采出量变化是为油田二氧化碳驱油封存做一定的对照和技术支持，通过观测不同时期的采出量变化和二氧化碳运移路径，可以得到该采出程度时刻，二氧化碳的运移场图。且观察二氧化碳在储层泄露的过程中，不同时期二氧化碳在地层水层系、土壤层系的运移扩散规律。在水层系扩散过多可导致产水量上升，在土壤系运移过多可导致产油量降低。因此油田可以通过观察采出量(包括采油、采气、采水)之间的变化和比例，来判断二氧化碳在地层中的运移情况。

步骤5，通过信息采集系统探明统计二氧化碳的运移规律；输出气体探测器所测到的二氧化碳的浓度随时间变化的数据。可以得到某一时刻t0密封腔系统中各个气体探测器的二氧化碳浓度数据。通过气体探测器的三维坐标，用颜色的深浅表示浓度数据的大小，可以得到某一时刻密封圈系统中三维的二氧化碳浓度场图(并附上不同颜色深浅所对应的浓度数据值)。建立不同时刻t下三维的二氧化碳浓度场图，得到时间轴T与不同时刻t的对应关系。通过调整时间轴T可以观测处不同时刻t下三维的二氧化碳浓度场图变化。

步骤6，当二氧化碳达到泄露级别，通过注入系统向注入井中注入表面活性剂溶液，进行对二氧化碳的封堵，不同的模拟环境中泄露标准不同10-100ppm 具体的判断标准，当地表气体探测器中二氧化碳浓度大于10ppm，可以判断二氧化碳已达到泄露级别。

在步骤1中，根据目标区块的孔隙度、渗透率、油水油气饱和度，选用特定目数的砂子向密封腔中进行充填。

在步骤2中，通过饱和系统中的地层水中间容器向密封腔夹持器中的地层水层系饱和地层水，通过饱和系统中的原油中间容器向密封腔夹持器中的原油层系饱和原油。并通过饱和系统中的空气压缩机向密封腔夹持器中的空气层系进行空气饱和，达到一定的压力后进行气密性检查。

在步骤3中，通过注入系统中的二氧化碳中间容器向密封腔夹持系统中的注入井注入一定量的二氧化碳。

在步骤4中，油、气、水密封腔夹持系统中的生产井采出，通向回采计量系统。通过回采计量系统记录不同时刻下的采水、采油、采气的变化量。

在步骤5中，通过密封腔夹持系统中的气体探测器，得到密封腔夹持系统中不同位置处二氧化碳的含量变化。并通过无线传输至信息采集系统，以探明统计二氧化碳的运移规律。

在步骤6中，通过信息采集系统，得到二氧化碳的运移规律。当二氧化碳的扩散范围达到泄露阈值时，通过注入系统中的表面活性剂中间容器向密封腔夹持系统中的注入井注入表面活性剂溶液。使得二氧化碳易扩散的大通道通过泡沫形式形成封堵，以防止二氧化碳的继续泄露。同时观测信息采集系统中二氧化碳的分布规律，判断该封堵技术是否达到预期标准。

一种采用上述二氧化碳驱油与封存中测量二氧化碳运移规律的数据处理方法：包括以下步骤：

1)输出气体探测器所测到的二氧化碳的浓度随时间变化的数据。

2)确定气体探测器的三维坐标和注入井、产出井的三维坐标。

3)得到某一时刻t0密封腔系统中各个气体探测器的二氧化碳浓度数据。

4)通过气体探测器的三维坐标，用颜色的深浅表示浓度数据的大小，可以得到某一时刻密封圈系统中三维的二氧化碳浓度场图(并附上不同颜色深浅所对应的浓度数据值)。

5)建立不同时刻t下三维的二氧化碳浓度场图，得到时间轴T与不同时刻 t的对应关系。

6)通过调整时间轴T可以观测处不同时刻t下三维的二氧化碳浓度场图变化。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

1、实现了对二氧化碳驱替、二氧化碳扩散、二氧化碳的封堵过程的模拟，为现场实施二氧化碳驱油封存实现了全面的过程模拟。

2、做到了在二氧化碳驱替过程中，观测二氧化碳的运移规律和扩散范围，并在二氧化碳的扩散范围达到泄露阈值时进行实时封堵，并对该封堵技术进行评判。

3、观察二氧化碳在储层泄露的过程中，不同时期二氧化碳在地层水层系、土壤层系的运移扩散规律。在水层系扩散过多可导致产水量上升，在土壤系运移过多可导致产油量降低。因此油田可以通过观察采出量(包括采油、采气、采水)之间的变化和比例，来判断二氧化碳在地层中的运移情况。

4、做到了不同井网条件、不同地质条件下的二氧化碳运移过程模拟。通过调整水层系、原油层系、土壤层系的位置关系，可以得到包括不同沉积韵律性、断裂带等复杂地质条件的过程模拟，以及不同地质条件下不同开发方式的过程模拟。

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为本发明的整体结构示意图；

图2为本发明的饱和系统结构示意图；

图3为本发明的注入系统结构示意图；

图4为本发明的密封腔夹持系统结构示意图；

图5为本发明的回采计量系统结构示意图；

图6为本发明的信息采集系统结构示意图；

图7为本发明的密封腔夹持系统内部的俯视图；

图8为本发明的密封腔夹持系统内部的侧视图；

图9为利用Tough软件二氧化碳在土壤层泄露时二氧化碳浓度分布截面图；

图10为本发明的二氧化碳驱油过程中二氧化碳浓度分布截面图。

图中：1、地层水中间容器，2、原油中间容器，3、空气压缩机，4、平流泵一号，5、六通阀一号，6、平流泵二号，7、表面活性剂中间容器，8、二氧化碳中间容器，9、六通阀二号，10、注入井，11、生产井，12、密封腔夹持器，13、围压跟踪泵，14、六通阀三号，15、油气分离计量器，16、信息数据处理计算机，17、气体探测器，18、地层水层系，19、原油层系，20、土壤层系。

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。

请参阅图1-10，

实施例一：

如图1所示：一种二氧化碳驱油与封存中测量二氧化碳运移规律的装置，包括注入系统、密封腔夹持系统和信息采集系统，所述的密封腔夹持系统内部充填砂子、原油以及地层水模拟地层条件，其上方设置有与地层底部连通的注入井10和生产井11；所述的注入系统连接于密封腔加持系统并通过注入井10 注入一定量的二氧化碳，所述的生产井11用于向外部排出原油；所述的信息采集系统包括气体探测器17和信息数据处理计算机16，所述的气体探测器17在密封箱夹持系统内部空间均匀分布，气体探测器17与信息数据处理计算机16 信号连接，该注入井10用于注入二氧化碳，模拟现场油井注二氧化碳驱替。该生产井11用于观察原油、地层水以及二氧化碳的产出情况。注入井10和生产井11是可移动的，用于模拟油田生产中的各类井网布井方式，该图中描述的事五点法井网。该气体探测器17连接信息采集系统，用于探明统计二氧化碳的运移规律。

如图3所示：进一步的，所述的注入系统包括二氧化碳中间容器8、表面活性剂中间容器7、平流泵二号6和六通阀二号9，该二氧化碳中间容器8和该表面活性剂中间容器7底部连接于该平流泵二号6，顶部连接于六通阀二号9。该六通阀二号9连接于密封腔夹持系统中的注入井10。该表面活性剂中间容器 7存储目标区域易获得的、起泡性能较好的表面活性剂溶液。该平流泵二号6连接该二氧化碳中间容器8，将二氧化碳注入到该密封腔夹持系统中的注入井10 中，并连接该表面活性剂中间容器7，将表面活性剂溶液注入到该密封腔夹持系统中的注入井10中。

如图2所示：进一步的，所述的密封腔夹持系统外部还连接有饱和系统，所述的饱和系统包括地层水中间容器1、原油中间容器2、空气压缩机3、平流泵一号4和六通阀一号5，所述的地层水中间容器1和原油中间容器2底部连接于该平流泵一号4，顶部连接于六通阀一号5，该空气压缩机3连接于六通阀一号5；该六通阀一号5连接于密封腔夹持系统。该地层水中间容器1中存储目标区域地层水,该原油中间容器2存储目标区域原油；该平流泵一号4连接该地层水中间容器1将地层水注入到该密封腔夹持系统中，并连接该原油中间容器2将地层原油注入到该密封腔夹持系统中对密封腔夹持器进行饱和地层水，饱和原油，饱和空气，

如图8所示，进一步的，所述的密封腔夹持系统内部包括地层水层系18、原油层系19和土壤层系20。从垂向可以观察到生产井11、注入井10、气体探测器17，地层水层系18，原油层系19，土壤层系20的分布情况。注入井10在原油层系19处进行射孔完井，生产井11在原油层系19处进行射孔完井。

如图5所示：进一步的，所述的生产井11外部连接回采计量系统连接于密封腔夹持系统，所述的回采计量系统包括油气分离计量器15和六通阀三号14，所述的六通阀三号14连接于生产井11，所述的油气分离计量器15与六通阀三号14连接，用于计量回采过程中采水、采油、采气的变化量。

如图4所示：进一步的，所述的密封腔夹持系统置于恒温控制箱内，包括密封腔夹持器12和围压跟踪泵13，所述的围压跟踪泵13连接于该密封腔夹持器12，所述的围压跟踪泵13又称环压跟踪泵，为驱替实验中的常用设备，可根据需要设定压差，跟踪泵会自动跟踪并平稳工作。

实施例二：

一种利用上述二氧化碳驱油与封存中测量二氧化碳运移规律的装置的使用方法，包括以下步骤：

步骤1，向密封腔夹持器12中加入特定目数的砂子；

步骤2，采用饱和系统对密封腔夹持系统进行饱和地层水，饱和原油，饱和空气；

步骤3，采用注入系统从注入井10注入一定量的二氧化碳；

步骤4，通过回采计量系统记录不同时刻下的采水、采油、采气的变化量；

步骤5，通过信息采集系统探明统计二氧化碳的运移规律；

步骤6，当二氧化碳达到泄露级别，通过注入系统向注入井10中注入表面活性剂溶液，进行对二氧化碳的封堵。

在步骤1中，根据目标区块的孔隙度、渗透率、油水油气饱和度，选用特定目数的砂子向密封腔中进行充填。

在步骤2中，通过饱和系统中的地层水中间容器1向密封腔夹持器12中的地层水层系饱和地层水，通过饱和系统中的原油中间容器2向密封腔夹持器12 中的原油层系饱和原油。并通过饱和系统中的空气压缩机3向密封腔夹持器12 中的空气层系进行空气饱和，达到一定的压力后进行气密性检查。

在步骤3中，通过注入系统中的二氧化碳中间容器8向密封腔夹持系统中的注入井10注入一定量的二氧化碳。

在步骤4中，油、气、水密封腔夹持系统中的生产井11采出，通向回采计量系统。通过回采计量系统记录不同时刻下的采水、采油、采气的变化量。

在步骤5中，通过密封腔夹持系统中的气体探测器17，得到密封腔夹持系统中不同位置处二氧化碳的含量变化。并通过无线传输至信息采集系统，以探明统计二氧化碳的运移规律。

在步骤6中，通过信息采集系统，得到二氧化碳的运移规律。当二氧化碳的扩散范围达到泄露阈值时，通过注入系统中的表面活性剂中间容器7向密封腔夹持系统中的注入井10注入表面活性剂溶液。使得二氧化碳易扩散的大通道通过泡沫形式形成封堵，以防止二氧化碳的继续泄露。同时观测信息采集系统中二氧化碳的分布规律，判断该封堵技术是否达到预期标准。

步骤1中，测得目标区块压力3MPa，孔隙度0.3，渗透率500μm2，原油层系含水饱和度30％，土壤层含水饱和度30％。采用80目的天然砂进行充填，并压实。

步骤2中，通过平流泵一号4连接该地层水中间容器1将地层水注入到该密封腔夹持系统中的地层水层系18，并连接该原油中间容器2将地层原油注入到该密封腔夹持系统中的原油层系19。打开空气压缩机3，进行土壤层系20的空气饱和。饱和过程中通过密封腔夹持系统中的围压跟踪泵13给密封腔加压至地层压力3MPa，在此过程中需要持续注入空气，保证模拟土壤层压力。饱和完毕后对密封腔进行气密性检查。

步骤3中，通过平流泵二号6，打开二氧化碳中间容器8，向密封腔夹持系统中的注入井10中注入20pv原油层系体积的二氧化碳地下换算体积。

步骤4中，控制六通阀三号14，以一定井开口进行井口生产。通过油气分离计量器15计量回采过程中采水、采油、采气的变化量。

步骤5中，通过二氧化碳信息数据处理计算机16统计气体探测器17的数据，并观察二氧化碳在地下的运移规律和泄露情况，并在电脑上做出二氧化碳运移的实时路径图。

步骤6中，当二氧化碳达到距离地面最近的探测器时，发出警报预警。此时通过平流泵二号6打开表面活性剂中间容器7，向密封腔夹持系统中的注入井 10中以2ml/min持续注入表面活性剂溶液。同时在二氧化碳信息数据处理计算机16观察二氧化碳的运移情况，查看二氧化碳的封堵情况。

实施例三：

如图9、图10所示：

一种采用上述二氧化碳驱油与封存中测量二氧化碳运移规律的数据处理方法：包括以下步骤：

1)输出气体探测器17所测到的二氧化碳的浓度随时间变化的数据。

2)确定气体探测器17的三维坐标和注入井10、产出井的三维坐标。

3)得到某一时刻t0密封腔系统中各个气体探测器17的二氧化碳浓度数据。

4)通过气体探测器17的三维坐标，用颜色的深浅表示浓度数据的大小，可以得到某一时刻密封圈系统中三维的二氧化碳浓度场图。

5)建立不同时刻t下三维的二氧化碳浓度场图，得到时间轴T与不同时刻 t的对应关系。

6)通过调整时间轴T可以观测处不同时刻t下三维的二氧化碳浓度场图变化。

对比例：

利用现有常规的数值模拟方法与本发明做对比实验：

通过对比二氧化碳在土壤中的运移，查看现有技术中数值模拟方法和本发明所述实验方法在结果是否呈现一致性。

步骤(1)：现有技术中数值模拟方法为，利用Tough软件中TMVOC模块， (Tough软件是一种用于孔隙/裂隙介质中多相流体和热运移数值模拟的程序，近几年，在大型或高端非线性问题应用的计算需求逐渐增加，例如放射性废物处理，二氧化碳地质封存，环境评估和修复，水库工程以及地下水水文等领域； TMVOC模块是一种用于多样孔隙介质中三相水流、土壤气体和挥发性有机化合物多组分混合物的数值模拟)模拟二氧化碳在土壤中层系泄漏时二氧化碳浓度的变化规律。土壤层系中设置一泄漏点，泄露速度为0.002Kg/s，模拟5年后二氧化碳的运移规律。其中运用的主要控制方程(Helmig，1997)为：

质量累积项、扩散项、对流项和源汇项组成了以上质量守恒方程的四个部分。前三项与相组分相关，源汇项表示组分的注入或产出(注入为正，产出为负)。其中，ρ_α表示α相(气相、液相)的密度；S_α表示α相的饱和度；n是表面元Γ_n上的法向量，指向体积元Vn的内部；i＝(1,2)，分别对应CO2、H2O两个组分；表示组分i在α相中的质量分数；是迂曲度，是饱和度的函数；d_i，α是α相中组分i的扩散系数：Q_i表示组分i的源或汇；q_α是相中的达西速度。

其中，Helmig R.Multiphase flow and transport processes in thesubsurface[M].Berlin：Springer Verlag，1997.

(作者：赫尔米格《地层中的多相流动和运移规律》柏林：施普林格， 1997。)

步骤(2)利用本发明的模拟装置进行二氧化碳运移规律模拟。测得目标区块压力3MPa，孔隙度0.3，渗透率500μm2，原油层系含水饱和度30％，土壤层含水饱和度30％。采用80目的天然砂进行充填压实。在注入井10靠近土壤层处设置二氧化碳泄漏点，并按照实验步骤进行二氧化碳驱替。当采收程度为40％时，得到二氧化碳浓度分截面图。

步骤(3)通过对比二氧化碳在土壤中的运移，我们发现数值模拟方法和实验方法在结果上呈现一致性，即在土壤层都能呈现二氧化碳底部收缩，顶部大规模扩散的现象。而图9只能够说明土壤层二氧化碳的运移情况，图10却可以同时模拟二氧化碳在原油层系、地层水层系中的溶解、扩散等运移情况。说明本发明装置不仅能很好地模拟二氧化碳在土壤层中的运移情况，还能模拟二氧化碳在原油层系、地层水层系中的运移情况。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。