全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的实验装置

摘要

本发明提供一种全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的实验装置，应用于全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的计算方法中，该方法包括通过氮气吸附/解吸实验获取岩心的孔喉半径分布；基于热重法二氧化碳吸附实验分别获取不同温度下的二氧化碳的过剩吸附量曲线；采用蒙特卡罗分子模拟方法对过剩吸附量曲线进行校正；根据孔喉半径分布和校正后的过剩吸附量曲线计算岩心的二氧化碳的绝对吸附封存量。本发明的计算方法在考虑了二氧化碳吸附相的体积后，并修正了孔喉尺寸的影响，因此，通过该方法计算得到的结果更加精确。

权利要求

1.一种全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的实验装置，应用于全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的计算方法中，其特征在于，所述计算全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的实验装置包括依次连接的恒温箱（1）、岩心粉碎机（2）和岩心密封箱（3），所述岩心粉碎机（2）用于将恒温箱（1）内输送的岩心粉碎，所述岩心密封箱（3）内形成有用于盛装所述岩心的收容腔，所述岩心密封箱（3）选择连接有氮气瓶（8）和二氧化碳瓶（9），所述岩心密封箱（3）上设置有温度计和压力计，所述全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的计算方法包括：通过氮气吸附/解吸实验获取岩心的孔喉半径分布；

基于热重法二氧化碳吸附实验分别获取不同温度下的二氧化碳的过剩吸附量曲线；

采用蒙特卡罗分子模拟方法对所述过剩吸附量曲线进行校正；

根据所述孔喉半径分布和校正后的过剩吸附量曲线计算所述岩心的二氧化碳的绝对吸附封存量；

所述采用蒙特卡罗分子模拟方法对所述过剩吸附量曲线进行校正的步骤包括：采用蒙特卡罗分子模拟方法计算二氧化碳在预设温度和不同体系压力下，不同孔喉半径所对应的二氧化碳吸附层的平均密度；

根据不同孔喉半径所对应的所述二氧化碳吸附层的平均密度校正所述岩心的过剩吸附量曲线；

所述采用蒙特卡罗分子模拟方法计算二氧化碳在预设温度和不同体系压力下，不同孔喉半径所对应的二氧化碳吸附层的平均密度的步骤包括：计算在预设温度和不同体系压力下，孔喉半径为R1所对应的二氧化碳密度并绘制二氧化碳密度分布曲线；

根据二氧化碳分子的直径划分吸附层，得到孔喉半径为R1下的二氧化碳吸附层；

计算预设温度和不同体系压力下，孔喉半径为R1所对应的二氧化碳吸附层的平均密度；

改变选取的孔喉半径并依次重复上述步骤，并获取在预设温度和不同体系压力下，不同孔喉半径所对应的二氧化碳吸附层的平均密度曲线；

所述根据所述孔喉半径分布和校正后的过剩吸附量曲线计算所述岩心的二氧化碳的绝对吸附封存量的步骤包括：根据岩心孔喉半径分布和不同孔喉半径所对应的二氧化碳吸附层的平均密度计算整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度；

根据过剩吸附量和整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度计算预设温度且不同体系压力状态下所述岩心的绝对吸附量；

岩心中单个孔喉半径下的二氧化碳吸附层的平均密度采用如下计算公式计算得到：3

式中， 为单个二氧化碳吸附层的平均密度，kg/m ； 为二氧化碳吸附层的原位3

密度，kg/m ；a是二氧化碳吸附层的起点，b是二氧化碳吸附层的终点， 是a与b之间的距离，为二氧化碳单个分子的直径长度，nm；

整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度采用如下计算公式得到：3

式中，为整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度，kg/m ； 分别是孔喉半径为R1、R2、R3、…Rn所占的频数； 分别是孔喉半径为R1、R2、3

R3、…Rn的吸附层的平均密度，kg/m。

2.根据权利要求1所述的全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的实验装置，其特征在于，所述基于热重法二氧化碳吸附实验分别获取不同温度下的二氧化碳的过剩吸附量曲线的步骤包括：在预设温度下，对所述岩心的密封腔内充入二氧化碳至不同的体系压力；

采用热重法进行二氧化碳吸附测试实验并获取每个体系压力下的二氧化碳的过剩吸附量；

根据不同体系压力下的二氧化碳的过剩吸附量数据绘制预设温度下的二氧化碳的过剩吸附量曲线；

改变预设温度并依次重复上述步骤，得到多条在不同预设温度下的二氧化碳的过剩吸附量曲线。

3.根据权利要求1所述的全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的实验装置，其特征在于，所述岩心的绝对吸附量采用如下计算公式能够得到：式中， 为岩心的绝对吸附量，mmol/g； 为岩心的过剩吸附量，mmol/g 为岩

3 3

心的二氧化碳的体相密度，kg/m；为整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度，kg/m。

4.根据权利要求1所述的全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的实验装置，其特征在于，所述计算全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的实验装置还包括废弃瓶（5），所述废弃瓶（5）和所述岩心密封箱（3）管道连接并用于收集实验中产生的废气。

说明书

全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的实验装置

技术领域

[0001] 本发明属于油田二氧化碳地质埋存技术领域，尤其涉及一种全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的实验装置。

背景技术

[0002] 随着二氧化碳排放量的日益增加，温室效应导致全球气候环境日趋恶劣。为了减少二氧化碳排放量，可以将二氧化碳封存至地层中，目前，二氧化碳封存原理主要有地质构造封存、残余气封存、溶解封存以及矿物封存四种机理。而吸附封存二氧化碳是物理形式的封存，是二氧化碳分子附在岩心内部孔喉表面的界面现象。而目前国内外学者对于二氧化碳封存量的计算，没有考虑孔喉吸附作用，并且前人对吸附作用的研究存在一定的误差，没有考虑吸附相体积的影响。因此，为了更准确的得到二氧化碳的封存量，吸附作用是不容忽视的。而前人对吸附相密度的研究尚不能反映岩石的真实吸附能力，这必将对客观评价岩石二氧化碳封存量产生影响。

发明内容

[0003] 本发明的主要目的是提出一种全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的实验装置，旨在解决现有技术中的全岩心尺度二氧化碳吸附封存量量的计算不准确的技术问题。

[0004] 为了实现上述目的，本发明提供一种全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的计算方法，包括：

[0005] 通过氮气吸附/解吸实验获取岩心的孔喉半径分布；

[0006] 基于热重法二氧化碳吸附实验分别获取不同温度下的二氧化碳的过剩吸附量曲线；

[0007] 采用蒙特卡罗分子模拟方法对所述过剩吸附量曲线进行校正；

[0008] 根据所述孔喉半径分布和校正后的过剩吸附量曲线计算所述岩心的二氧化碳的绝对吸附封存量。

[0009] 在本发明的实施例中，所述基于热重法二氧化碳吸附实验分别获取不同温度下的二氧化碳的过剩吸附量曲线的步骤包括：

[0010] 在预设温度下，对所述岩心的密封腔内充入二氧化碳至不同的体系压力；

[0011] 采用热重法进行二氧化碳吸附测试实验并获取每个体系压力下的二氧化碳的过剩吸附量；

[0012] 根据不同体系压力下的二氧化碳的过剩吸附量数据绘制预设温度下的二氧化碳的过剩吸附量曲线；

[0013] 改变预设温度并依次重复上述步骤，得到多条在不同预设温度下的二氧化碳的过剩吸附量曲线。

[0014] 在本发明的实施例中，所述采用蒙特卡罗分子模拟方法对所述过剩吸附量曲线进行校正的步骤包括：

[0015] 采用蒙特卡罗分子模拟方法计算二氧化碳在预设温度和不同体系压力下，不同孔喉半径所对应的二氧化碳吸附层的平均密度；

[0016] 根据不同孔喉半径所对应的所述二氧化碳吸附层的平均密度校正所述岩心的过剩吸附量曲线。

[0017] 在本发明的实施例中，所述采用蒙特卡罗分子模拟方法计算二氧化碳在预设温度和不同体系压力下，不同孔喉半径所对应的二氧化碳吸附层的平均密度的步骤包括：

[0018] 计算在预设温度和不同体系压力下，孔喉半径为R1所对应的二氧化碳密度并绘制二氧化碳密度分布曲线；

[0019] 根据二氧化碳分子的直径划分吸附层，得到孔喉半径为R1下的二氧化碳吸附层；

[0020] 计算预设温度和不同体系压力下，孔喉半径为R1所对应的二氧化碳吸附层的平均密度；

[0021] 改变选取的孔喉半径并依次重复上述步骤，并获取在预设温度和不同体系压力下，不同孔喉半径所对应的二氧化碳吸附层的平均密度曲线。

[0022] 在本发明的实施例中，所述根据所述孔喉半径分布和校正后的过剩吸附量曲线计算所述岩心的二氧化碳的绝对吸附封存量的步骤包括：

[0023] 根据岩心孔喉半径分布和不同孔喉半径所对应的二氧化碳吸附层的平均密度计算整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度；

[0024] 根据过剩吸附量和整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度计算预设温度且不同体系压力状态下所述岩心的绝对吸附量。

[0025] 在本发明的实施例中，岩心中单个孔喉半径下的二氧化碳吸附层的平均密度采用如下计算公式计算得到：

[0026]

[0027] 式中，ρave为单个二氧化碳吸附层的平均密度，kg/m3；ρads为二氧化碳吸附层的原3
位密度，kg/m ；a是二氧化碳吸附层的起点，b是二氧化碳吸附层的终点，zab是a与b之间的距离，为二氧化碳单个分子的直径长度，nm。

[0028] 在本发明的实施例中，整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度采用如下计算公式得到：

[0029]

[0030] 式中， 为整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度，kg/m3；α1,α2,α3……αn分别是孔喉半径为R1、R2、R3、…Rn所占的频数； 分别是孔喉半径为R1、R2、R3、…3
Rn的吸附层的平均密度，kg/m。

[0031] 在本发明的实施例中，所述岩心的绝对吸附量采用如下计算公式能够得到：

[0032]

[0033] 式中，Mads为岩心的绝对吸附量，mmol/g；Mex为岩心的过剩吸附量，mmol/g；ρ为岩心3 3
的二氧化碳的体相密度，kg/m；为整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度，kg/m。

[0034] 在本发明的实施例中，还提出一种计算全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的实验装置，应用于如上所述的全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的计算方法中，所述计算全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的实验装置包括依次连接的恒温箱、岩心粉碎机和岩心密封箱，所述岩心粉碎机用于将恒温箱内输送的岩心粉碎，所述岩心密封箱内形成有用于盛装所述岩心的收容腔，所述岩心密封箱选择连接有氮气瓶和二氧化碳瓶，所述岩心密封箱上设置有温度计和压力计。

[0035] 在本发明的实施例中，所述计算全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的实验装置还包括废弃瓶，所述废弃瓶和所述岩心密封箱管道连接并用于收集实验中产生的废气。

[0036] 通过上述技术方案，本发明实施例所提供的全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的计算方法具有如下的有益效果：

[0037] 在计算全岩心尺度的二氧化碳吸附封存量时，首先通过氮气吸附/解吸实验获取岩心的孔喉半径分布；然后基于热重法二氧化碳吸附实验分别获取不同温度下的二氧化碳的过剩吸附量曲线；并采用蒙特卡罗分子模拟方法对过剩吸附量曲线进行校正；最后根据孔喉半径分布和校正后的过剩吸附量曲线计算岩心的二氧化碳的绝对吸附封存量；本发明的计算方法在考虑了二氧化碳吸附相的体积后，并修正了孔喉尺寸的影响，因此，通过该方法计算得到的结果更加精确。该方法可为技术人员提供准确的岩心尺度下的二氧化碳吸附封存量，进而可以计算油田尺度下二氧化碳封存量。

[0038] 本发明的其它特征和优点将在随后的具体实施方式部分予以详细说明。

附图说明

[0039] 附图是用来提供对本发明的理解，并且构成说明书的一部分，与下面的具体实施方式一起用于解释本发明，但并不构成对本发明的限制。在附图中：

[0040] 图1是根据本发明一实施例中全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的计算方法的流程示意图；

[0041] 图2是根据本发明一实施例中计算全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的实验装置的结构示意图；

[0042] 图3是根据本发明一实施例中岩心的孔喉半径分布图；

[0043] 图4是根据本发明一实施例中在预设温度下二氧化碳的过剩吸附量曲线；

[0044] 图5是根据本发明一实施例中在预设温度下，孔喉半径为R1所对应的二氧化碳密度分布图；

[0045] 图6是根据本发明一实施例中在预设温度下，孔喉半径为R1所对应的二氧化碳吸附层的示意图；

[0046] 图7是根据本发明一实施例中在预设温度下，孔喉半径为R1所对应的二氧化碳吸附层的平均密度分布图；

[0047] 图8是根据本发明一实施例中在预设温度下，孔喉半径分别为R1、R2、R3和R4所对应的二氧化碳吸附层的平均密度分布图；

[0048] 图9是根据本发明一实施例中在预设温度下，整个岩心的吸附层平均密度分布图；

[0049] 图10是根据本发明一实施例中在预设温度下，整个岩心的绝对吸附量曲线图。

[0050] 附图标记说明

[0051]

[0052]

具体实施方式

[0053] 以下结合附图对本发明的具体实施例进行详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于说明和解释本发明，并不用于限制本发明。

[0054] 下面参考附图描述根据本发明的全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的计算方法及实验装置。

[0055] 如图1所示，在本发明的实施例中，提供一种全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的计算方法，包括：

[0056] 步骤S10：通过氮气吸附/解吸实验获取岩心的孔喉半径分布；

[0057] 首先选取一定尺寸的岩心样品进行实验，将直径为3.0cm、长6.0cm的岩心放入温度为T的恒温箱中恒温烘干24小时直至质量不发生变化，并通过粉碎设备将岩心机械打碎。将岩样碎块放入岩心密封箱的密封腔内，通过N2气吸附/解吸测试获得岩心的孔喉半径分布，孔喉半径分别为R1、R2、R3、…Rn，如图3所示，可以明显看出不同的孔喉半径所对应的频数，孔喉半径所对应的频数越高时，说明该孔喉半径在岩样中所占的比例越多，根据本实验所选取的岩样实验结果来看，本实施例中岩样的孔喉半径主要集中分布在14nm～28nm之间。

[0058] 步骤S20：基于热重法二氧化碳吸附实验分别获取不同温度下的二氧化碳的过剩吸附量曲线；

[0059] 步骤S30：采用蒙特卡罗分子模拟方法对过剩吸附量曲线进行校正；

[0060] 步骤S40：根据孔喉半径分布和校正后的过剩吸附量曲线计算岩心的二氧化碳的绝对吸附封存量。

[0061] 该方法首先通过N2吸附实验获得岩心孔喉半径分布，在此基础上基于热重法实验，获得二氧化碳在不同温度压力条件下的过剩吸附量曲线，最后，结合蒙特卡罗分子模拟方法，计算得到全岩心尺度下的二氧化碳吸附封存量，本发明的计算方法在考虑了二氧化碳吸附相的体积后，并修正了孔喉尺寸的影响，因此，通过该方法计算得到的结果更加精确。该方法可为技术人员提供准确的岩心尺度下的二氧化碳吸附封存量，进而可以计算油田尺度下二氧化碳封存量。

[0062] 在本发明的实施例中，步骤S20还包括：

[0063] 步骤S21：在预设温度下，对岩心的密封腔内充入二氧化碳至不同的体系压力；

[0064] 步骤S22：采用热重法进行二氧化碳吸附测试实验并获取每个体系压力下的二氧化碳的过剩吸附量；

[0065] 步骤S23：根据不同体系压力下的二氧化碳的过剩吸附量数据绘制预设温度下的二氧化碳的过剩吸附量曲线；

[0066] 步骤S24：改变预设温度并依次重复上述步骤，得到多条在不同预设温度下的二氧化碳的过剩吸附量曲线。

[0067] 在其中一个实施例中，在预设温度条件下的岩心密封腔内充入二氧化碳至体系压力为P1、P2、P3……Pn，在每个压力采用热重法进行二氧化碳吸附测试实验，得到预设温度，压力为P1、P2、P3……Pn下的二氧化碳过剩吸附量并绘制预设温度，不同压力下的二氧化碳的过剩吸附量曲线，如图4所示，本例中预设温度条件下，随着压力的增加，二氧化碳的过剩吸附量逐渐增加，当压力超过10MPa时，随着压力增加，二氧化碳的过剩吸附量逐渐降低。改变预设温度，重复上述步骤，便可获得在不同温度下，不同压力下的二氧化碳的过剩吸附量曲线。

[0068] 在本发明的实施例中，步骤S30还包括：

[0069] 步骤S31：采用蒙特卡罗分子模拟方法计算二氧化碳在预设温度和不同体系压力下，不同孔喉半径所对应的二氧化碳吸附层的平均密度；

[0070] 步骤S32：根据不同孔喉半径所对应的二氧化碳吸附层的平均密度校正岩心的过剩吸附量曲线。

[0071] 国内外学者对于吸附的研究主要在煤层气及页岩领域，吸附实验基本主要包括色谱分析法，常压流动法、容量法及热重法。色谱分析法实验时间短，但实验精度低，常压流动法的测试压力较低，具有一定的局限性，容量法主要针对于煤层气吸附实验，而热重法的实验精度更高，目前被广泛使用。国内外学者对煤层气和页岩等温吸附发现，等温吸附实验获得的吸附量为过剩吸附量，忽略了吸附相体积的影响，该实验结果无法反映真正的吸附能力，存在一定误差。目前，常用的方法是通过实验或者数值模拟的方法对过剩吸附量进行校正。Dubinin(1960)提出吸附相的密度为一个恒定值，与范德华常数b有关。后来，人Tsai(1985)认为吸附相的密度等于液体吸附质的密度。Li et al.(2002)对上述方法进行了比较，认为吸附相的密度是系统温度的函数。Ambrose(2012)通过分子模拟表明，吸附相的密度与体系温度、压力和孔径有关。

[0072] 近些年来，分子模拟方法随着计算机技术的快速发展被广泛运用到气体吸附特性的研究中。该方法以统计力学的研究为基础，结合分子力场研究理论，在分子、原子水平上进一步进行微观研究，建立分子模型来模拟不同条件下其相关结构与参数，进而研究其物理化学性质。分子模拟方法根据研究体系的微观状态量分不同，可以将其划分为两种方法：蒙特卡罗方法和分子动力学方法。本发明基于蒙特卡罗模拟方法对二氧化碳吸附封存进行计算。蒙特卡洛方法的原理是基于通过随机抽取样本的方式来分析研究目标。它的基本步骤是先构建一个相应的概率模型去代替实际系统，然后在此概率模型的基础上随机抽样模拟，就能计算得到实际系统的一些有关统计方面的近似解。其中，蒙特卡罗分子模拟方法的详细步骤如下：

[0073] (1)通过随机数产生器产生一个相应的分子构象，然后将要研究的吸附质分子以任意方向随机加入该构象中的任意位置。

[0074] (2)改变此分子构象内的相关粒子发生相应的位置变化，从而产生另一种新构象。每次变化均应包括三种扰动：插入分子；删除分子；移动分子。

[0075] (3)计算分析获取新构象与原构象之间的能量改变量ΔE，根据ΔE的值确定新构象是否加入到统计平均中。

[0076] (4)若不能加入到统计平均中，则放弃此构型，重新进行计算，直至能够选取得到相应最稳定的分子构象。

[0077] (5)当体系达到统计平均后，当前体系计算的吸附量为最终的二氧化碳吸附量。

[0078] 进一步地，步骤S31包括：

[0079] 步骤S311：计算在预设温度和不同体系压力下，孔喉半径为R1所对应的二氧化碳密度并绘制二氧化碳密度分布曲线；

[0080] 步骤S312：根据二氧化碳分子的直径划分吸附层，得到孔喉半径为R1下的二氧化碳吸附层；

[0081] 如图5和图6所示，为在预设温度下，当孔喉半径为R1下的二氧化碳吸附层的密度分布和吸附层所在的示意图；本实施例以二氧化碳分子的直径划分为一个吸附层，从图6可以看出，当孔喉半径为为R1时，存在两个二氧化碳吸附层：a至b之间、b’至a’之间，每个二氧化碳吸附层的密度也可以从图上可以直接得到。

[0082] 步骤S313：计算预设温度和不同体系压力下，孔喉半径为R1所对应的二氧化碳吸附层的平均密度；对于如图6所示的实施例中，该孔喉半径下存在多个二氧化碳吸附层时，每个吸附层的不同位置所对应的密度也不同，因此需要计算该孔喉半径下的每个二氧化碳吸附层的平均密度；具体地，岩心中单个孔喉半径下的二氧化碳吸附层的平均密度采用如下计算公式计算得到：

[0083]

[0084] 式中，ρave为单个二氧化碳吸附层的平均密度，kg/m3；ρads为二氧化碳吸附层的原3
位密度，kg/m ；a是二氧化碳吸附层的起点，b是二氧化碳吸附层的终点，zab是a与b之间的距离，为单个二氧化碳分子的直径长度，nm。

[0085] 步骤S314：改变选取的孔喉半径并依次重复上述步骤，并获取在预设温度和不同体系压力下，不同孔喉半径所对应的二氧化碳吸附层的平均密度曲线。

[0086] 如图8所示，选取了孔喉半径为R1、R2、R3以及R4所对应的二氧化碳吸附层的平均密度曲线图，其中，R1＞R2＞R3＞R4，对于不同的孔喉半径来说，相应的二氧化碳吸附层的平均密度也不同，并且，从图8上来看，对于不同的孔喉半径下二氧化碳吸附层的平均密度的增长曲线趋势一致，在相同的体系压力和温度下，孔喉半径越大，所对应的二氧化碳吸附层的平均密度越小。

[0087] 在本发明的实施例中，步骤S40还包括：

[0088] 步骤S41：根据岩心孔喉半径分布和不同孔喉半径所对应的二氧化碳吸附层的平均密度计算整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度；其中，整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度采用如下计算公式得到：

[0089]3

[0090] 式中， 为整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度，kg/m ；α1,α2,α3……αn分别是孔喉半径为R1、R2、R3、…Rn所占的频数； 分别是孔喉半径为R1、R2、R3、…3
Rn的吸附层的平均密度，kg/m。

[0091] 如图9所示，即为本实施例在预设温度下，随着体系压力的增大，整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度曲线图，在该实施例中，选取了0～30MPa压力范围内的岩心的二氧化碳吸附层的平均密度数据，并绘制成曲线；从图9上来看，随着体系压力的增大，岩心内二氧化碳的吸附量随着增大，整个岩心二氧化碳吸附层的平均密度成逐渐增大的趋势，当压力大于15MPa时，整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度增大速度降低；并且可以看出，随着体系压力的增大，整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度分布曲线和岩心中单个孔喉半径下的二氧化碳吸附层的平均密度分布曲线趋势接近。由于对于不同的孔喉半径所在的吸附层来说，二氧化碳的吸附情况也不同，而本实施例在计算整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度时考虑了孔喉半径的分布情况，使得对整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度的计算更加准确。

[0092] 步骤S42：根据过剩吸附量和整个岩心的二氧化碳吸附层的平均密度计算预设温度且不同体系压力状态下岩心的绝对吸附量；而该岩心的绝对吸附量即为全岩心尺度二氧化碳的吸附封存量。其中，岩心的绝对吸附量采用如下计算公式能够得到：

[0093]

[0094] 式中，Mads为岩心的绝对吸附量，mmol/g；Mex为岩心的过剩吸附量，mmol/g；ρ为岩心3
的二氧化碳的体相密度，kg/m ，可从美国国家标准与技术研究院化学数据库(NIST)中直接
3
查询获取；为整个岩心内二氧化碳吸附层的平均密度，kg/m。绝对吸附量表示的页岩中二氧化碳的实际吸附量，当压力增加到一定程度，吸附必然会达到饱和，表现为绝对吸附量的不再增加。具体地的实验结果如图10所示，随着横坐标体系压力的增加，该实施例纵坐标中的岩心的绝对吸附量增大，但当压力到达一定值时，岩心的绝对吸附量增加缓慢，当体系压力达到23～25MPa左右时，岩心的绝对吸附量不再变化，说明此时二氧化碳的吸附已经达到饱和。本发明通过考虑岩心的过剩吸附量和二氧化碳吸附层的密度，也就是说考虑了二氧化碳吸附相的体积，修正了孔喉半径的影响，使得岩心的绝对吸附量的计算结果更加精确。

[0095] 此外，在本发明的实施例中，如图2所示，还提出一种计算全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的实验装置，应用于如上的全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的计算方法中，计算全岩心尺度二氧化碳吸附封存量的实验装置包括依次连接的恒温箱1、岩心粉碎机2和岩心密封箱3，岩心粉碎机2用于将恒温箱1内输送的岩心粉碎，岩心密封箱3内形成有用于盛装岩心的收容腔，岩心密封箱3选择连接有氮气瓶8和二氧化碳瓶9，岩心密封箱3上设置有用于检测收容腔内温度的温度计和检测压力的压力计。其中，岩心粉碎机2为机械粉碎的结构原理形式，可以采用现有技术中常规的岩心粉碎机2的结构形式进行，但并不仅限于本发明的实施例。岩心密封箱3的下端通过连通管道上的支管道分别连接氮气瓶8和二氧化碳瓶9，在连通管道的主管道和两个支管道上均设有阀门6，以选择氮气或二氧化碳通入岩心密封箱3内。在连通管道的主管道上设有检测气体流量或流速的第一流量计4，通过采用第一流量计4实时监控对岩心密封箱3内充入气体的流量，以达到调节整个岩心密封箱3内的体系压力的目的。

[0096] 在本发明的实施例中，该测定CO2在孔隙中不同封存状态封存量的实验装置还包括废弃瓶5，废弃瓶5和岩心密封箱3管道连接并用于收集实验中产生的废气，且在废弃瓶5和岩心密封箱3之间的连接管道上设置有检测废气流量的第二流量计7。

[0097] 在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示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。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

[0098] 在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

[0099] 在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

[0100] 尽管上面已经示出和描述了本发明的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本发明的限制，本领域的普通技术人员在本发明的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。