摘要：岩心驱替与CO₂地质封存（CCUS）模拟实验要求在 100–800bar 压力区间内实现平稳、精确、可重复的流体注入。本文介绍基于 CETONI Nemesys Ultra-Hochdruckmodul（超高压模块，下称 UHDM）的岩心驱替实验方法，并从压力覆盖、输出脉动、流量精度、材质兼容与模块化架构五个维度分析系统与实验需求的匹配性。

1. 实验方法

（1）系统搭建：高压注射泵经管线连接岩心夹持器入口，岩心由围压泵施加侧向围压（一般高于孔隙压力 20–50bar），出口经回压阀精确控制孔隙压力，压差传感器跨接夹持器两端，产出液与气体由计量单元记录；系统置于恒温箱模拟地层温度。

（2）岩心预处理：烘干、称重、抽真空饱和模拟地层水，由增重法计算孔隙度。

（3）渗透率测定：恒速注入地层水，压差稳定后依达西定律计算渗透率。此步骤对流速稳定性极为敏感——流速波动直接转化为压差波动，导致渗透率失真。

（4）驱替与封存模拟：恒压或恒速注入超临界 CO₂（临界点73.8bar/31.1℃，封存工况普遍高于 100bar，深层储层可达 500bar 以上），记录压差、产出组成与突破时间，评价封存效率与提高采收率效果。

2. 匹配性分析

（1）压力覆盖：UHDM 提供 890bar 与 1000bar 两个压力等级，完整覆盖页岩、深层油气与超临界 CO₂封存的全压力段（100–800bar），深层工况无需贴量程上限运行。

（2）无脉冲输出：区别于往复柱塞泵的周期性脉动，Nemesys 注射泵以精密丝杠持续推进输出，脉动被抑制至无可测量影响的程度，避免压力冲击造成低渗岩心应力损伤与微粒运移，保障驱替前缘均匀推进。

（3）精度与分辨率：UHDM 配 10mL 钢注射器时最小流量 12 nL/min，推杆定位分辨率达纳米级，在低渗岩心常用的 0.01–0.1 mL/min 恒流点上控制极稳，渗透率数据重复性好。

（4）材质兼容：地层水高矿化度、CO₂溶水生成碳酸，泵标配316L 不锈钢注射器，可选哈氏合金，密封件有 FKM/EPDM/FFKM/PTFE 多种选择，适应长期酸性介质工况；配套高压阀工作压力最高 1300bar。

（5）模块化与项目切换：多泵经 CAN 总线级联联动，可同步注入地层水、原油与示踪剂；CETONI Elements 软件统一编排升压—平衡—驱替—计量全流程。完成驱替项目后，仅需更换注射器与管路、调用新的软件流程，即可切换至相对渗透率、敏感性评价或 CO₂吞吐实验，硬件复用率高。

3. 结语

岩心物理模拟的数据质量由压力范围、输出平稳性与流量精度共同决定。Nemesys UHDM 在三项指标上均与 CCUS 及油气藏模拟需求高度适配，是高温高压岩心实验的可靠流体输送单元。

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