[发明专利]一种模拟深水区水下溢油的装置与方法

说明书

技术领域

本发明属于石油工程领域，具体地，涉及一种模拟深水区水下溢油的装置与方法。

背景技术

随着陆地石油资源的日益匮乏以及全球油气需求的不断攀升，人们对海洋油气资源的勘探和开发越来越多，尤其加大了对深水油气资源的开发力度。水下开采尤其是在深水条件下开采和管道输送油气资源已经成为可能，但是在深水油气开采过程中存在着很多重要的问题和对环境的危害，其中最明显也是最严重的就是深水区水下溢油事故。深水区水下溢油事故泄漏的污染物在海洋环境中的输运过程通常包括近区(水下)的浮射扩散和远区(水下及海面)的输移扩散，一旦发生溢油事故，后果非常严重。

但是长期以来，由于受深水环境等条件的限制，人们对水下特别是深水环境下溢油浮射扩散的研究并不多，并且对深水环境下油气行为归宿的研究也不够深入，目前国内外尚无能够模拟深水区水下溢油的实验装置。这些都对我们全面了解深水溢油以及如何应对溢油事故造成了很大的困难。

发明内容

为补充现有研究的不足，本发明提供一种模拟深水区水下溢油的装置与方法，用于实现在室内对深海环境进行仿真，模拟高压低温的深水条件，为深水溢油模型提供精准的模型参数和有效数据，并可以确定深水溢油模型的准确性及模拟深水环境下油气行为归宿。

为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案如下：

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；其中：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。

相对于现有研究，本发明的有益效果如下：(1)、本装置可以模拟不同压强、温度、喷射速度等条件下的深水溢油实验；(2)、装置操作简单，方法易于实施，可行性高；(3)、测量方法科学，能够实现较高精度的参数测量。

附图说明

图1为模拟深水区水下溢油的装置示意图；

图中：11、第一氮气气源；12、第一气体增压泵；13、背压罐入口旋拧阀；14、背压罐；15、背压罐测量压力计；16、第二氮气气源17、第二气体增压泵；18、中间容器入口旋拧阀；21、原油储罐；22、手动计量泵；23、原油注入旋拧阀；24、甲烷气源；25、气体计量泵；26、甲烷注入旋拧阀；27、中间容器下腔测量温度计；28、中间容器；29、中间容器上腔测量压力计；31、安全阀；32、深水环境模拟仓；321、照明视窗；322、观察视窗；323、溢油喷嘴；33、高压气动球阀；34、高速摄像机；35、计算机；41、水池；42、冷水机组；43、循环泵；44、循环水测量温度计；45、深水环境模拟仓进水旋拧阀；46、深水环境模拟仓出水旋拧阀；47、排污阀；48、污水池；49、放空阀。

具体实施方式

如图1所示，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；其中：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。

压力控制系统，包括：第一氮气气源11、第一气体增压泵12、背压罐14、第二氮气气源16、第二气体增压泵17，第一氮气气源11、第一气体增压泵12、背压罐14依次通过管线相连，第一气体增压泵12、背压罐14相连的管线上设有背压罐入口旋拧阀13；第一氮气气源11提供增压所需的氮气，第一氮气气源11中的氮气流入第一气体增压泵12，第一气体增压泵12提供实验所需的压力，经过第一气体增压泵12增压的氮气通过背压罐入口旋拧阀13进入背压罐14，背压罐14用于存储高压氮气；第二氮气气源16、第二气体增压泵17通过管线相连；第二氮气气源16提供增压所需的氮气，第二氮气气源16中的氮气流入第二气体增压泵17，第二气体增压泵17提供实验所需的压力。

混合注入系统，包括：原油储罐21、手动计量泵22、甲烷气源24、气体计量泵25、中间容器28；中间容器28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28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28的顶部设有高压氮气注入口，中间容器28置于恒温箱281中；