[发明专利]一种实验室模拟盐岩溶腔建造流场的试验装置

说明书

技术领域

本发明属于盐岩地下储气库造腔技术领域，具体为一种实验室模拟盐岩溶腔建造流场的试验装置。

背景技术

随着经济与社会的快速发展，国家能源战略储备日益迫切。由于地质赋存条件优、密封性好、安全稳定程度高，地下盐岩溶腔被公认为是理想的油气储存及废物处置的理想场所。我国西气东输工程的下游配套储气库即选址于盐岩溶腔，目前我国中部地区石油储库也选择建于盐岩溶腔中。但是，利用传统水溶法建造盐岩溶腔过程中，溶腔内部的流场形态、浓度场分布、造腔管柱的应力以及应变情况、作业施工期间的腔体压力变化情况等研究目前还不充分，对于溶腔内壁的盐体上溶、侧溶状态难以把握，造成盐岩溶腔的形状控制存在一定的难度，对于作业施工前腔体泄压时间无法精确掌握，导致地下盐穴储气库的工期延误，建造速度缓慢。由于盐岩溶腔深埋于地下，现有的技术手段，无法对其进行直接观测，因此，通过在实验室模拟装置对盐岩溶腔建腔期的流场形态进行模拟，对于地下盐岩储气库的设计研究具有一定的指导意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种实验室模拟盐岩溶腔建造流场的试验装置，该试验装置根据相似模拟原则，计算出对应的套管尺寸、注水排量，选择合适的循环系统，对溶腔内流场形态进行模拟。还可以有效地模拟出实际盐岩溶腔运行过程中的浓度场分布，温度、压力变化并进行测量，从而研究造腔过程中卤水的浓度场分布规律、温度变化以及压力变化情况。

实现上述目的的技术方案是：一种实验室模拟盐岩溶腔建造流场的试验装置，其特征在于：包括水箱、影像记录仪和透明材质的模拟盐岩溶腔，所述模拟盐岩溶腔的底部设置有出水管，出水管上连接有第一阀门，模拟盐岩溶腔内设置有模拟泥岩夹层，所述模拟盐岩溶腔内竖向设置有中心管，中心管外套置有中间管，中心管和中间管均向上伸出模拟盐岩溶腔；所述水箱设置有循环水进口和循环水出口，水箱的循环水出口连接有恒流泵，恒流泵的进口端设置有着色剂注入口，恒流泵的出口通过第一管道连接水箱的循环水进口，所述恒流泵出口端的第一管道上依次设置有第二阀门、第三阀门和第四阀门，第二阀门和第三阀门之间的第一管道上旁接有第二管道，所述第四阀门的出口端旁接有第三管道，第二管道、第三管道分别与中间管的上端密封连接，所述第二管道和第三管道上均设置有第五阀门，所述中心管的上端旁接在第三阀门和第四阀门之间的第一管道上；所述影像记录仪设置在模拟盐岩溶腔的一侧。

试验装置还包括信号发射接收处理器，所述模拟盐岩溶腔的内壁的环周布置有第一光纤，第一光纤上连接有第一光纤温度传感器和第一光纤浓度传感器，中心管的外壁上设置有第二光纤，第二光纤上连接有第二光纤温度传感器、第二光纤浓度传感器以及光纤应力应变传感器；所述第一光纤和第二光纤分别连接信号发射接收处理器。

所述第四阀门出口端的第一管道上连接有流量计。

所述中间管通过悬挂器连接在中心管上。

模拟盐岩溶腔采用有机玻璃制成。

所述影像记录仪为数码摄像机和/或照相机。

流场分布状态试验过程：

1、注清水准备工作：打开第二阀门、第三阀门，关闭第一阀门、第四阀门以及第二管道、第三管道上的第五阀门，打开恒流泵，将模拟盐岩溶腔注满水，保证后续注水流场稳定，水注满后关闭恒流泵，关闭第二阀门、第三阀门；

2、模拟正循环方式采卤：打开第二阀门、第三阀门、第三管道上的第五阀门，启动恒流泵，根据实验方案要求调整注水流量，检查流量计的示数，带示数稳定后，启动影像记录仪，从恒流泵进口端的着色剂注入口注入染色液，通过影像记录仪记录腔内染色液扩散运移轨迹，完成后关闭第二阀门、第三阀门、第三管道上的第五阀门；

3、排空实验污水：打开第一阀门，将模拟盐岩溶腔内污水通过底部出水管排空；

4、更换不同长度的中心管与中间管，从而变换两管出口间距，重复1、2、3步骤，再次记录染色液运移轨迹；

5、模拟反循环方式采卤：重复步骤1，之后，打开第二阀门、第四阀门、第二管道上的第五阀门，启动恒流泵，根据实验方案要求调整注水流量，检查流量计的示数，带示数稳定后，启动影像记录仪，从恒流泵进口端的着色剂注入口注入染色液，通过影像记录仪记录腔内染色液扩散运移轨迹，继续记录染色液运移轨迹，完成后关闭第二阀门、第四阀门、第二管道上的第五阀门；

6、排空实验污水：打开第一阀门，将腔体内污水通过底部出水管排空；

7、更换不同长度的中心管与中间管，从而变换两管出口间距，重复1、5、3步骤，再次记录染色液运移轨迹；