一種監測油庫建腔期流場與夾層受力的試驗裝置的製作方法
2023-05-26 05:33:16 1
專利名稱：一種監測油庫建腔期流場與夾層受力的試驗裝置的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種巖鹽造腔試驗裝置，尤其涉及一種監測油庫建腔期流場與夾層受 力的試驗裝置。
背景技術：
相對其它能源儲備方式，巖鹽地下能源儲備庫具有安全、經濟的特點，但國外巖鹽 地下儲庫仍時有事故發生(如油氣滲漏、溶腔失效、地表沉陷等)。目前國外地下巖鹽儲庫 幾乎都建在巨厚鹽丘中，而我國可建地下儲庫的巖鹽均為層狀巖鹽，具有厚度薄、夾層多、 品位低、埋深大(湖北雲應巖層埋深為1000m)的特點。相比之下我國地下巖鹽儲庫建設難 度更大、運行風險更高。當前鹽巖溶腔建造過程中，控制巖鹽地下儲庫的形狀是減少事故和 避免營運風險的主要手段之一，具有理想形狀的儲庫具有更好的穩定性、密閉性及更長的 使用壽命。但是鹽巖水溶建腔是一個不可見的過程，建腔過程中腔內滷水運移規律及夾層 受力特點對腔體形狀擴展及腔體穩定性都有顯著影響。腔內滷水流動規律是影響含夾層 鹽巖溶腔腔體形狀擴展的關鍵因素，滷水流動對夾層產生的擾動力對夾層垮塌破壞也將產 生重要影響，反過來夾層也會對腔內流場產生影響。現有技術手段無法實現現場監控腔內 流場情況及夾層受力特徵，即便勉強開展工程現場監測，其成本也相當高昂，不利於生產實 際；另外，國內外目前通用的手段是通過帶顏色淡水進行油氣儲庫建造期流場分析，只能單 一的進行流場分析，且監測結果受染料自身擴散係數影響較大。因此，現有試驗裝置均存在如下不足一、油氣儲庫建造現場流場及鹽巖夾層受力 監測幾乎無法實現；二、無法同時實現流場監測與夾層受力規律監測。發明專利內容
針對現有技術中的不足之處，本發明提供了一種監測油庫建腔期流場與夾層受力的試 驗裝置。使用該裝置更真實的模擬含夾層鹽巖造腔過程，以獲得更真實的造腔工藝參數，用 來指導工程實際。本發明提供的一種監測油庫建腔期流場與夾層受力的試驗裝置，包括層狀鹽巖造 腔模型、PIV檢測系統、應力應變分析儀和盛裝示蹤粒子的示蹤裝置；
所述層狀鹽巖造腔模型包括以現場造腔工藝參數為依據製作的U形結構的鹽巖模塊、 在鹽巖模塊的內壁上設有多個用來模擬夾層的鋼片、雙層套管和透明的有機玻璃；所述U 形結構的鹽巖模塊夾在兩個透明的有機玻璃之間，所述鹽巖模塊的內壁與兩個有機玻璃形 成一內腔；雙層套管插入內腔中，雙層套管分別與注水管和排滷管連接；示蹤裝置安裝在 注水管上；
所述PIV檢測系統包括雷射發射器、雷射控制器、終端電腦和攝像機；攝像機的攝像頭 透過有機玻璃與內腔對應，攝像機的信號輸入終端電腦，終端電腦通過雷射控制器控制激 光發射器；雷射發射器設置在內腔的上方，雷射發射器發出的光射向內腔； 所述鋼片上設有應力計，所述應力計的信號輸出端連接應力應變分析儀。進一步，所述注水管上設置有流量計I，所述排滷管上設置有流量計II。
本發明的一種監測油庫建腔期流場與夾層受力的試驗裝置與現有技術相比，具有 如下優點
1、能更加精確定性地分析建腔期流場運移規律；
2、實現夾層在建腔過程中受力變化規律動態監測；
3、可以同時反映整個造腔過程中流場與夾層相互作用的影響規律。
圖1為本發明的試驗裝置的結構示意圖； 圖2為圖1中A—A方向的剖面圖。附圖中1一層狀鹽巖造腔模型；2—PIV檢測系統；3—應力應變分析儀；4一 示蹤裝置；5—鹽巖模塊；6—鋼片；7—雙層套管；8—有機玻璃；9一內腔；10—注 水管；11 一排滷管；12—雷射發射器；13—雷射控制器；14一終端電腦；15—攝像 機；16—應力計；17—流量計I ； 18—流量計II。
具體實施例方式下面結合附圖和具體實施方式
對本發明作進一步詳細地描述。如圖1、2所示，一種監測油庫建腔期流場與夾層受力的試驗裝置，包括層狀鹽巖 造腔模型1、PIV檢測系統2、應力應變分析儀3和盛裝示蹤粒子的示蹤裝置4。層狀鹽巖造 腔模型1包括以現場造腔工藝參數為依據製作的U形結構的鹽巖模塊5、在鹽巖模塊5的內 壁上設有多個用來模擬夾層的鋼片6 (圖1中畫出四個鋼片)、雙層套管7和透明的有機玻 璃8 ；所述U形結構的鹽巖模塊1夾在兩個透明的有機玻璃8之間，鹽巖模塊1的內壁與兩 個有機玻璃8形成一內腔9 ；雙層套管7插入內腔9中，雙層套管7分別與注水管10和排 滷管11連接；示蹤裝置4安裝在注水管10上。PIV檢測系統2包括雷射發射器12、雷射控 制器13、終端電腦14和攝像機15 ；攝像機15的攝像頭透過有機玻璃8與內腔9對應，攝像 機15的信號輸入終端電腦14，終端電腦14通過雷射控制器13控制雷射發射器12 ；雷射發 射器12設置在內腔9的上方，雷射發射器12發出的光射向內腔9。在每個鋼片6上設有應 力計16，所述應力計16的信號輸出端連接應力應變分析儀3。本實施例中，注水管10上設置有流量計I 17，排滷管11上設置有流量計II 18。試 驗過程中可自由調節注水流量和排滷流量。使用本發明的試驗裝置時，打開注水閥及示蹤裝置4，調整流量計，開始注水造腔， 調節排滷閥門，保證腔內流場處於相對穩定狀態，最後開啟Piv檢測系統2，雷射發射器12 發出的光束透過有機玻璃進入內腔9內，示蹤粒子8在光照的條件下，運動軌跡十分清晰， 攝像機15將監測流場的變化規律輸入終端電腦14，由終端電腦14內配套軟體分析腔內流 場情況，試驗過程中可自由調節雙層套管的位置及注水流量，可觀測雙層套管位置改變及 流量改變對流場的影響，最終實現觀測含夾層腔體不同造腔條件下流場運移規律分析的目 的。通過本發明的試驗裝置可進入如下研究 1)、夾層賦存狀態對流場的影響
a.改變層狀鹽巖造腔模型的夾層間距，層狀鹽巖造腔模型的其它參數不變，通過攝像機監測流場的變化規律，採用應力應變分析儀分析夾層受力的特點。b.改變層狀鹽巖造腔模型的夾層懸空長度，層狀鹽巖造腔模型的其它參數不變， 通過攝像機監測流場的變化規律，採用應力應變分析儀分析夾層受力的特點。c.改變層狀鹽巖造腔模型的夾層厚度，層狀鹽巖造腔模型的其它參數不變，通過 攝像機監測流場的變化規律，採用應力應變分析儀分析夾層受力的特點。2)、流場變化對夾層受力情況的影響
a.改變層狀鹽巖造腔模型的注水採滷速度，層狀鹽巖造腔模型的其它參數不變， 通過攝像機監測流場的變化規律，採用應力應變分析儀分析夾層受力的特點。b.改變層狀鹽巖造腔模型的雙層套管空間位置，層狀鹽巖造腔模型的其它參數不 變，通過攝像機監測流場的變化規律，採用應力應變分析儀分析夾層受力的特點。2. 3)、通過攝像機和應力應變分析儀研究夾層與流場耦合作用對溶腔形狀擴展的 影響。最後說明的是，以上實施例僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較 佳實施例對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本專利的技 術方案進行修改或者等同替換，而不脫離本專利技術方案的宗旨和範圍，其均應涵蓋在本 專利的權利要求範圍當中。
權利要求
1.一種監測油庫建腔期流場與夾層受力的試驗裝置，其特徵在於包括層狀鹽巖造腔 模型(1)、PIV檢測系統(2)、應力應變分析儀(3)和盛裝示蹤粒子的示蹤裝置(4)；所述層狀鹽巖造腔模型(1)包括以現場造腔工藝參數為依據製作的U形結構的鹽巖模 塊(5)、在鹽巖模塊(5)的內壁上設有多個用來模擬夾層的鋼片(6)、雙層套管(7)和透明的 有機玻璃(8);所述U形結構的鹽巖模塊(1)夾在兩個透明的有機玻璃(8)之間，所述鹽巖 模塊(1)的內壁與兩個透明的有機玻璃(8)形成一內腔(9);雙層套管(7)插入內腔(9)中， 雙層套管(7)分別與注水管(10)和排滷管(11)連接；示蹤裝置(4)安裝在注水管(10)上； 所述PIV檢測系統(2)包括雷射發射器(12)、雷射控制器(13)、終端電腦(14)和攝像 機(15)；攝像機(15)的攝像頭透過有機玻璃(8)與內腔(9)對應，攝像機(15)的信號輸入 終端電腦(14)，終端電腦(14)通過雷射控制器(13)控制雷射發射器(12);雷射發射器(12) 設置在內腔(9)的上方，雷射發射器(12)發出的光射向內腔(9);所述鋼片(6)上設有應力計(16)，所述應力計(16)的信號輸出端連接應力應變分析儀(3)。
2.根據權利要求1所述的一種監測油庫建腔期流場與夾層受力的試驗裝置，其特徵在 於所述注水管(10 )上設置有流量計1(17)，所述排滷管(11)上設置有流量計II (18 )。
全文摘要
本發明公開了一種監測油庫建腔期流場與夾層受力的試驗裝置，包括層狀鹽巖造腔模型、PIV檢測系統、應力應變分析儀和示蹤裝置；層狀鹽巖造腔模型包括U形結構的鹽巖模塊、設在鹽巖模塊內壁上的鋼片、雙層套管和有機玻璃；U形結構的鹽巖模塊夾在兩個有機玻璃之間；雙層套管插入內腔中，雙層套管分別與注水管和排滷管連接，示蹤裝置安裝在注水管上；PIV檢測系統中雷射發射器發出的光射向內腔中，攝像機監測流場的變化規律；鋼片上設有應力計，應力計的信號輸出端連接應力應變分析儀。本試驗裝置能更加精確定性地分析建腔期流場運移規律；實現夾層在建腔過程中受力變化規律動態監測；同時反映整個造腔過程中流場與夾層相互作用的影響規律。
文檔編號G01M10/00GK102072807SQ201010545950
公開日2011年5月25日 申請日期2010年11月16日 優先權日2010年11月16日
發明者任松, 任濤, 姜德義, 左偉芹, 李林, 郭微, 陳結 申請人:重慶大學