[發明專利]巖石溶腔建造模擬試驗裝置

有效

• 申請號: 201310185211.2
• 申請日: 2013-05-17
• 公開（公告）號: CN103295463A
• 公開（公告）日: 2013-09-11
• 發明（設計）人: 謝和平;劉建鋒;徐進;王昱飛;裴建良;張茹;謝凌志;高明忠;黃勇
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: G09B25/06
• 分類號: G09B25/06
• 代理公司: 成都科海專利事務有限責任公司 51202
• 代理人: 呂建平

技術領域

本發明涉及地下巖石層溶腔建造技術，更為具體地說，是涉及一種巖石層溶腔建造模擬試驗裝置。?

背景技術

地殼中分布有大量鹽巖和石灰巖礦層，這些巖層分布從地表到地下幾千米不等。鹽巖礦中氯化鈉含量通常較高，故可通過把水注入地下鹽巖礦中使鹽巖溶解，然后把溶解后的鹵水抽出，最終可在鹽巖礦層中形成很大的溶腔。鹽巖礦層中的溶腔目前已被廣泛用于石油和天然氣儲存及廢棄物存放。石灰巖礦層，由于石灰巖在一定條件下可以與溶有二氧化碳的水發生反應，因此可以將工業生產中產生的二氧化碳廢氣溶入水中，然后將溶入有二氧化碳的水注入石灰巖礦層中，在石灰巖礦層中建造溶腔。無論在鹽巖礦層建造溶腔，還是在石灰巖礦層中建造溶腔，這些能用于溶腔建造的礦層通常都深埋于地下，都處于一定的溫度和較高壓力環境。目前巖石礦層中的溶腔建造，都是在沒有基礎數據和理論指導下進行的，建造過程具有很大的盲目性，因此在地下巖石礦層中建造溶腔的過程均非常緩慢，成本非常高。鑒于目前巖石礦層中溶腔建造缺乏基礎數據和理論指導，通過試驗獲得相應的溶腔建造模擬試驗基礎數據，進而指導地下巖石礦層溶腔建造實踐是非常迫切和必要的。要獲得能夠指導地下巖石礦層溶腔建造實踐的數據，試驗必須能夠模擬地下巖石礦層中的環境溫度和環境應力，以及溶腔的建造過程，否則所得到的試驗數據不具有指導作用。但目前能提供進行這樣試驗的試驗設備比較匱乏，特別是開展大尺寸巖石試件溶腔建造模擬實驗的試驗設備，據發明人所知，目前還沒有這樣的試驗設備問世。?

發明內容

針對地下巖石礦層溶腔建造技術的現狀，本發明的目的旨在提供一種能夠模擬地下巖石礦層溶腔建造環境的巖石溶腔建造試驗裝置，以開展地下巖石礦層溶腔建造試驗，為從理論上指導地下巖石礦層溶腔建造實踐提供基礎數據。?

本發明提供的巖石溶腔建造模擬試驗裝置，其結構主要包括保溫箱體和設置?在保溫箱體內的壓力腔室，所述保溫箱體由殼體和設置在殼體內壁上的保溫層構成，所述壓力腔室由腔室體和固定安裝在腔室體上的腔室蓋構成，腔室內設計有用于懸空安放建造溶腔的巖石塊試件的支架，在壓力腔室的腔室殼體上安裝有用于在巖石試件周圍形成圍壓的圍壓液進出接管、輸送在試件巖石塊體內形成溶腔的溶解液進出管和用于排出壓力腔室內空氣及通過壓力氣體將壓力腔室內的圍壓液迅速排出的氣體進出管孔，腔室體外設置有用于加熱試件巖石塊的加熱構件，所述氣體進出管孔配備有密封堵頭。?

為了更好地實現本發明的目的，本發明還可進一步采取以下技術措施。以下各項技術措施可單獨采取，也可組合采取，甚至一并采取。?

在本發明的上述技術方案中，所述壓力腔室優先可考慮設計成通過腔室體上的懸掛結構和固定在保溫箱體上的掛架懸空設置在保溫箱體內。?

在本發明的上述技術方案中，所述支架最好為可調整巖石塊試件懸空高度的支架，可優先設計成由上端固定安裝在腔室蓋上不少于3根的調節桿和固定安裝在調節桿下端用于放置巖石塊試件的托盤構成；進一步優先設計成由上端固定安裝在腔室蓋上的4根調節桿和固定安裝在調節桿下的托盤構成，所述調節桿優先考慮采用螺紋調節伸縮套桿。?

在本發明的上述技術方案中，所述腔室體和腔室蓋可采用螺栓固定在一起，即通過匹配設計的位于腔室體上的螺紋孔、腔室蓋上的螺栓安裝孔和螺栓將腔室體和腔室蓋固定安裝在一起。所述腔室體和腔室蓋也可采用卡環結構固定在一起，即通過位于腔室體上的環槽、與環槽匹配設計的卡環和與卡環內環面相配合的定位環將腔室體和腔室蓋固定安裝在一起，所述卡環可由至少四個裝配結合面為平行面的環瓣構成，優先采用由四個裝配結合面為平行面的環瓣構成的卡環。?

在本發明的上述技術方案中，所述輸送在試件巖石塊體內形成溶腔的溶解液進出管可為套管，套管的中心管道可為溶解液的進入管或溶解后的混合液排出管，套管的環形管道可為溶解后的混合液排出管或溶解液的進入管；也可為兩根獨立的管，一根管為溶解液的進入管，另一根管為溶解后的混合液排出管。優先采用套管結構。?

在本發明的上述技術方案中，所述腔室體外設置的用于加熱試件巖石塊的加熱構件優先采用加熱電阻絲。?

在本發明的上述技術方案中，所述保溫箱體的殼體最好設計成由殼體框架和固定在殼體框架上的殼體蓋板構成。殼體采用這種設計，在保證試驗裝置強度前提下，可大大降低實驗裝置的重量和成本。?

本發明還采取了其他一些技術措施，如壓力腔室的腔室體和腔室蓋均設計有用于起吊的結構；將圍壓液進出接管設置在腔室體的室底；將溶解液進出管和氣體進出管孔設置在腔室蓋上。?