一种监测油库建腔期流场与夹层受力的试验装置

1.一种监测油库建腔期流场与夹层受力的试验装置，其特征在于：包括层状盐岩造腔模型（1）、PIV检测系统（2）、应力应变分析仪（3）和盛装示踪粒子的示踪装置（4）；
所述层状盐岩造腔模型（1）包括以现场造腔工艺参数为依据制作的U形结构的盐岩模块（5）、多个钢片、双层套管（7）和透明的有机玻璃（8）；所述多个钢片设在盐岩模块（5）的内壁上用来模拟夹层；所述U形结构的盐岩模块（5）夹在两个透明的有机玻璃（8）之间，所述盐岩模块（5）的内壁与两个透明的有机玻璃（8）形成一内腔（9）；双层套管（7）插入内腔（9）中，双层套管（7）分别与注水管（10）和排卤管（11）连接；示踪装置（4）安装在注水管（10）上；
所述PIV检测系统（2）包括激光发射器（12）、激光控制器（13）、终端电脑（14）和摄像机（15）；摄像机（15）的摄像头透过有机玻璃（8）与内腔（9）对应，摄像机（15）的信号输入终端电脑（14），终端电脑（14）通过激光控制器（13）控制激光发射器（12）；激光发射器（12）设置在内腔（9）的上方，激光发射器（12）发出的光射向内腔（9）；
所述钢片（6）上设有应力计（16），所述应力计（16）的信号输出端连接应力应变分析仪（3）。
2.根据权利要求1所述的一种监测油库建腔期流场与夹层受力的试验装置，其特征在于：所述注水管（10）上设置有流量计Ⅰ（17），所述排卤管（11）上设置有流量计Ⅱ（18）。

一种监测油库建腔期流场与夹层受力的试验装置\n技术领域\n[0001] 本发明涉及一种岩盐造腔试验装置，尤其涉及一种监测油库建腔期流场与夹层受力的试验装置。\n背景技术\n[0002] 相对其它能源储备方式，岩盐地下能源储备库具有安全、经济的特点，但国外岩盐地下储库仍时有事故发生(如油气渗漏、溶腔失效、地表沉陷等)。目前国外地下岩盐储库几乎都建在巨厚盐丘中，而我国可建地下储库的岩盐均为层状岩盐，具有厚度薄、夹层多、品位低、埋深大（湖北云应岩层埋深为1000m）的特点。相比之下我国地下岩盐储库建设难度更大、运行风险更高。当前盐岩溶腔建造过程中，控制岩盐地下储库的形状是减少事故和避免营运风险的主要手段之一，具有理想形状的储库具有更好的稳定性、密闭性及更长的使用寿命。但是盐岩水溶建腔是一个不可见的过程，建腔过程中腔内卤水运移规律及夹层受力特点对腔体形状扩展及腔体稳定性都有显著影响。腔内卤水流动规律是影响含夹层盐岩溶腔腔体形状扩展的关键因素，卤水流动对夹层产生的扰动力对夹层垮塌破坏也将产生重要影响，反过来夹层也会对腔内流场产生影响。现有技术手段无法实现现场监控腔内流场情况及夹层受力特征，即便勉强开展工程现场监测，其成本也相当高昂，不利于生产实际；另外，国内外目前通用的手段是通过带颜色淡水进行油气储库建造期流场分析，只能单一的进行流场分析，且监测结果受染料自身扩散系数影响较大。\n[0003] 因此，现有试验装置均存在如下不足：一、油气储库建造现场流场及盐岩夹层受力监测几乎无法实现；二、无法同时实现流场监测与夹层受力规律监测。\n[0004] 发明专利内容\n[0005] 针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种监测油库建腔期流场与夹层受力的试验装置。使用该装置更真实的模拟含夹层盐岩造腔过程，以获得更真实的造腔工艺参数，用来指导工程实际。\n[0006] 本发明提供的一种监测油库建腔期流场与夹层受力的试验装置，包括层状盐岩造腔模型、PIV检测系统、应力应变分析仪和盛装示踪粒子的示踪装置；\n[0007] 所述层状盐岩造腔模型包括以现场造腔工艺参数为依据制作的U形结构的盐岩模块、在盐岩模块的内壁上设有多个用来模拟夹层的钢片、双层套管和透明的有机玻璃；所述U形结构的盐岩模块夹在两个透明的有机玻璃之间，所述盐岩模块的内壁与两个有机玻璃形成一内腔；双层套管插入内腔中，双层套管分别与注水管和排卤管连接；示踪装置安装在注水管上；\n[0008] 所述PIV检测系统包括激光发射器、激光控制器、终端电脑和摄像机；摄像机的摄像头透过有机玻璃与内腔对应，摄像机的信号输入终端电脑，终端电脑通过激光控制器控制激光发射器；激光发射器设置在内腔的上方，激光发射器发出的光射向内腔；\n[0009] 所述钢片上设有应力计，所述应力计的信号输出端连接应力应变分析仪。\n[0010] 进一步，所述注水管上设置有流量计Ⅰ，所述排卤管上设置有流量计Ⅱ。\n[0011] 本发明的一种监测油库建腔期流场与夹层受力的试验装置与现有技术相比，具有如下优点：\n[0012] 1、能更加精确定性地分析建腔期流场运移规律；\n[0013] 2、实现夹层在建腔过程中受力变化规律动态监测；\n[0014] 3、可以同时反映整个造腔过程中流场与夹层相互作用的影响规律。\n附图说明\n[0015] 图1为本发明的试验装置的结构示意图；\n[0016] 图2为图1中A—A方向的剖面图。\n[0017] 附图中：1—层状盐岩造腔模型； 2—PIV检测系统； 3—应力应变分析仪； 4—示踪装置； 5—盐岩模块； 6—钢片； 7—双层套管； 8—有机玻璃； 9—内腔； 10—注水管； 11—排卤管； 12—激光发射器； 13—激光控制器； 14—终端电脑； 15—摄像机； 16—应力计； 17—流量计Ⅰ； 18—流量计Ⅱ。\n具体实施方式\n[0018] 下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。\n[0019] 如图1、2所示，一种监测油库建腔期流场与夹层受力的试验装置，包括层状盐岩造腔模型1、PIV检测系统2、应力应变分析仪3和盛装示踪粒子的示踪装置4。层状盐岩造腔模型1包括以现场造腔工艺参数为依据制作的U形结构的盐岩模块5、在盐岩模块5的内壁上设有多个用来模拟夹层的钢片6（图1中画出四个钢片）、双层套管7和透明的有机玻璃8；所述U形结构的盐岩模块1夹在两个透明的有机玻璃8之间，盐岩模块1的内壁与两个有机玻璃8形成一内腔9；双层套管7插入内腔9中，双层套管7分别与注水管10和排卤管11连接；示踪装置4安装在注水管10上。PIV检测系统2包括激光发射器12、激光控制器13、终端电脑14和摄像机15；摄像机15的摄像头透过有机玻璃8与内腔9对应，摄像机15的信号输入终端电脑14，终端电脑14通过激光控制器13控制激光发射器12；激光发射器12设置在内腔9的上方，激光发射器12发出的光射向内腔9。在每个钢片6上设有应力计16，所述应力计16的信号输出端连接应力应变分析仪3。\n[0020] 本实施例中，注水管10上设置有流量计Ⅰ17，排卤管11上设置有流量计Ⅱ18。试验过程中可自由调节注水流量和排卤流量。\n[0021] 使用本发明的试验装置时，打开注水阀及示踪装置4，调整流量计，开始注水造腔，调节排卤阀门，保证腔内流场处于相对稳定状态，最后开启PIV检测系统2，激光发射器12发出的光束透过有机玻璃进入内腔9内，示踪粒子8在光照的条件下，运动轨迹十分清晰，摄像机15将监测流场的变化规律输入终端电脑14，由终端电脑14内配套软件分析腔内流场情况，试验过程中可自由调节双层套管的位置及注水流量，可观测双层套管位置改变及流量改变对流场的影响，最终实现观测含夹层腔体不同造腔条件下流场运移规律分析的目的。\n[0022] 通过本发明的试验装置可进入如下研究：\n[0023] 1）、夹层赋存状态对流场的影响：\n[0024] a.改变层状盐岩造腔模型的夹层间距，层状盐岩造腔模型的其它参数不变，通过摄像机监测流场的变化规律，采用应力应变分析仪分析夹层受力的特点。\n[0025] b.改变层状盐岩造腔模型的夹层悬空长度，层状盐岩造腔模型的其它参数不变，通过摄像机监测流场的变化规律，采用应力应变分析仪分析夹层受力的特点。\n[0026] c.改变层状盐岩造腔模型的夹层厚度，层状盐岩造腔模型的其它参数不变，通过摄像机监测流场的变化规律，采用应力应变分析仪分析夹层受力的特点。\n[0027] 2）、流场变化对夹层受力情况的影响：\n[0028] a.改变层状盐岩造腔模型的注水采卤速度，层状盐岩造腔模型的其它参数不变，通过摄像机监测流场的变化规律，采用应力应变分析仪分析夹层受力的特点。\n[0029] b.改变层状盐岩造腔模型的双层套管空间位置，层状盐岩造腔模型的其它参数不变，通过摄像机监测流场的变化规律，采用应力应变分析仪分析夹层受力的特点。\n[0030] 2.3）、通过摄像机和应力应变分析仪研究夹层与流场耦合作用对溶腔形状扩展的影响。\n[0031] 最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本专利的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本专利的权利要求范围当中。