[发明专利]一种模拟深水区水下溢油的装置与方法

权利要求书

1.一种模拟深水区水下溢油的装置，包括：压力控制系统、混合注入系统、实验模型系统和给排水系统；其特征在于：压力控制系统为实验模型系统和混合注入系统提供压力，混合注入系统将甲烷气体和原油按一定比例混合注入实验模型系统，实验模型系统为实验提供高压、低温的深水环境，给排水系统为实验提供低温水源以及实验结束后污水排放。

2.根据权利要求1所述的模拟深水区水下溢油的装置，其特征在于：压力控制系统，包括：第一氮气气源、第一气体增压泵、背压罐、第二氮气气源、第二气体增压泵，第一氮气气源、第一气体增压泵、背压罐依次通过管线相连，第一气体增压泵、背压罐相连的管线上设有背压罐入口旋拧阀；第二氮气气源、第二气体增压泵通过管线相连。

3.根据权利要求1-2所述的模拟深水区水下溢油的装置，其特征在于：混合注入系统，包括：原油储罐、手动计量泵、甲烷气源、气体计量泵、中间容器；中间容器为耐高温、高压的密闭容器，由金属活塞分为上下两腔，中间容器的底部设有原油注入口、甲烷注入口、混合油气喷出口，中间容器的顶部设有高压氮气注入口，中间容器置于恒温箱中；原油储罐、手动计量泵通过管线相连，手动计量泵通过管线与中间容器的原油注入口相连，手动计量泵与中间容器的底部原油注入口相连的管线上设有原油注入旋拧阀；甲烷气源、气体计量泵通过管线相连，气体计量泵通过管线与中间容器的甲烷注入口相连，气体计量泵与中间容器的底部甲烷注入口相连的管线上设有甲烷注入旋拧阀；第二增压泵通过管线与高压氮气注入口相连，第二增压泵与高压氮气注入口相连的管线依次设有中间容器入口旋拧阀、中间容器上腔测量压力计。

4.根据权利要求1-3所述的模拟深水区水下溢油的装置，其特征在于：实验模型系统，包括：安全阀、深水环境模拟仓、高压气动球阀、高速摄像机、计算机；深水环境模拟仓为碳钢铸管内衬不锈钢管的复合管，上下两端均采用法兰密封，上法兰上开有高压氮气注入孔、排污孔、出水孔，下法兰上开有混合油气注入孔、放空孔、进水孔，在深水环境模拟仓圆周壁的竖直方向上分别开有两列窗口：一列为两个照明视窗，一列为三个观察视窗，两列窗口与深水环境模拟仓的中心轴成90°夹角，深水环境模拟仓底端安装溢油喷嘴，溢油喷嘴与深水环境模拟仓下法兰上的混合油气注入孔连接；背压罐通过管线与安全阀连接，安全阀通过管线与深水环境模拟仓顶端的高压氮气注入孔相连，背压罐与安全阀相连的管线上设有背压罐测量压力计；中间容器底端的混合油气喷出口通过管线与高压气动球阀连接，在中间容器底端的混合油气喷出口与高压气动球阀连接的管线上设有中间容器下腔测量温度计；高压气动球阀通过管线与深水环境模拟仓底端的混合油气注入口连接；高速摄像机通过数据线与计算机连接。

5.根据权利要求1-4所述的模拟深水区水下溢油的装置，其特征在于：给排水系统，包括：水池、冷水机组、循环泵、污水池，水池、冷水机组、循环泵依次通过管线连接，循环泵通过管线与深水环境模拟仓底端的进水孔连接，循环泵与深水环境模拟仓底端的进水孔相连的管线上依次设有循环水测量温度计、深水环境模拟仓进水旋拧阀，深水环境模拟仓顶端的出水孔通过管线与水池相连，深水环境模拟仓与水池相连的管线上设有深水环境模拟仓出水旋拧阀；污水池分别通过管线与深水环境模拟仓顶端的排污孔、深水环境模拟仓底端的放空孔连接，在污水池与深水环境模拟仓顶端的排污孔连接的管线上设有排污阀，在污水池与深水环境模拟仓底端的放空孔连接的管线上设有放空阀。

6.根据权利要求1-5所述的模拟深水区水下溢油的装置，其特征在于：在密闭环路中，所有部件和管路均耐压30MPa，温度上限为500K。

7.根据权利要求1-6所述的模拟深水区水下溢油的装置，其特征在于：深水环境模拟仓内径为300±5mm，高度为2200mm。