[實用新型]一種鹽穴儲油庫水溶造腔管柱動力特性模型試驗裝置

有效

• 申請號: 201420020373.0
• 申請日: 2014-01-14
• 公開（公告）號: CN203672583U
• 公開（公告）日: 2014-06-25
• 發明（設計）人: 李銀平;王兵武;施錫林;劉偉;楊春和;馬洪嶺;劉正友;盧青峰;馬旭強;郭巍
• 申請（專利權）人: 中國科學院武漢巖土力學研究所
• 主分類號: G01M7/02
• 分類號: G01M7/02;G01M13/00
• 代理公司: 武漢宇晨專利事務所 42001
• 代理人: 王敏鋒

技術領域

????本實用新型涉及鹽巖水溶造腔技術領域，具體涉及一種鹽穴儲油庫的水溶開采造腔過程中造腔管柱動力特性物理模擬的試驗裝置，更具體涉及與鹽礦水溶開采、放射性廢棄物地下儲庫建設和鹽巖儲庫水溶造腔相關的領域的室內試驗裝置。

背景技術

在深部鹽巖洞穴中進行石油、天然氣及高放射核廢料地下儲存是國內外公認的理想方式。目前在鹽巖地層中建造儲庫普遍采用單井油墊對流法水溶開采。造腔時，將造腔內管、造腔外管和生產套管依次嵌套，即造腔內管之外套造腔外管，造腔外管之外套生產套管，構成造腔管柱系統。造腔淡（鹵）水經造腔內管（或者造腔內管和造腔外管之間的環空部分）注入腔體，腔內鹵水從造腔內管和造腔外管之間的環空部分（或者造腔內管）排出地面，流動的非飽和鹵水不斷溶蝕腔壁鹽巖，逐漸擴大腔體體積；造腔外管和生產套管之間充滿柴油或其它液體，下行形成油墊層隔開淡鹵水和腔頂鹽巖以抑制上溶并促使腔體橫向側溶，或者上行撤除油墊層使淡鹵水溶解腔頂鹽巖，讓腔體向上溶蝕，從而形成理想形狀的腔體。

造腔鹽巖地層一般位于500~2000米之間，造腔內管和造腔外管一般從地面井口自由懸伸至地下溶腔中，因修井和腔體測試需求，造腔內管和造腔外管之間不設置任何支撐。在實際造腔過程中，因造腔內管破損導致的事故時有發生，如造腔內管彎曲變形、管柱接箍損壞等，都會增加造腔成本，延長工期，甚至造成重大工程事故。研究表明，造腔管柱在受限空間的自激振動和動力失穩是導致管柱發生嚴重彎曲變形或者破損的主要原因（李銀平，楊春和等，鹽穴儲油（氣）庫水溶造腔管柱動力特性初探）。

目前已公開的與本實用新型相關的專利中：“一種模擬多夾層鹽巖地址條件的造腔模型試驗裝置”（陳結、張德義等，2012）發明了一種能夠觀測和分析多夾層鹽巖造腔過程的物理模型試驗裝置；“多夾層鹽穴造腔可視化物理模擬與形態控制實驗裝置”（李建中，張昱文等，2012）發明了一種多夾層鹽穴造腔可視化物理模擬與形態控制實驗裝置，可以實現鹽巖造腔過程的可監測物理模擬，同時也可以進行多夾層鹽巖在多場耦合條件下的造腔過程溶腔形態變化規律研究；“鹽巖儲氣庫造腔模擬裝置”（袁光杰，班凡生等，2009）能進行鹽巖儲氣庫造腔機理研究，分析造腔影響因素，進行水溶造腔參數優化并對工程應用提供指導。

雖然目前已經進行過很多與鹽穴儲庫造腔相關的試驗研究，但這些研究主要針對造腔過程和溶腔形狀控制的物理模擬，都未涉及造腔過程中造腔管柱動力特性的模型試驗研究。本實用新型主要針對造腔過程中造腔管柱的自激振動和動力失穩現象，利用蠕動泵提供可以調節流量的水流，采用脈動緩沖器過濾水流脈沖恒定水流流量，并按一定的相似比采用多種管柱組合來模擬造腔管柱，用以研究造腔過程中水流速度對造腔內管和造腔外管自激振動和動力失穩的影響，以模型試驗研究為基礎，結合理論研究為現場造腔工程提供更為可靠和詳實的技術參考。

發明內容

針對鹽巖地層水溶造腔中出現的管柱彎曲變形、破損等自激振動和動力失穩引起的工程問題，本實用新型的目的是在于提供了一種鹽穴儲油庫水溶造腔管柱動力特性模型試驗裝置。該裝置結構簡單，操作方便，水流流量可精確調控且穩定，能夠準確獲取和監控。該裝置能夠更真實的模擬實際造腔工程中造腔管柱在鹵水流動中發生的動力現象，利用蠕動泵、脈動緩沖器提供流量可精確調控和流量穩定的水流，確保試驗能夠真實反映引起管柱自激振動或動力失穩的誘因，從而為規避造腔工程中管柱破壞引起的事故提供更可靠、更詳細的技術支持。

????為了解決上述技術問題，本實用新型采用了如下技術方案：

????一種模擬鹽穴儲油庫水溶造腔管柱動力特性模型試驗裝置，包括圓桶、蠕動泵、脈動緩沖器、流量計、蠕動泵管、入腔接頭、造腔內管、造腔外管、有機玻璃腔體等部件。其特征是：將進水管安裝在蠕動泵上，進水管一端伸入圓桶里的水中，進水管另一端中部連接脈動緩沖器和流量計，進水管端部接到入腔接頭上部接口處；將排水管（薄壁硅膠管）一端伸入圓桶里的水中，排水管另一端接到入腔接頭側部的接口處；排水管另一端與入腔接頭側部接頭連接并涂抹工業涂膠密封；入腔接頭與有機玻璃腔體上蓋連接，用螺絲釘固定并涂抹工業涂膠密封；按照下述模擬實驗步驟，造腔內管（或造腔內管與造腔外管嵌套組合）與入腔接頭下部接口連接，造腔管柱下端自由懸伸至腔體中，將有機玻璃腔體上蓋安裝在腔體上并用螺絲釘固定，涂抹適量工業涂膠密封。按照試驗步驟在入腔接頭下部接口處接上不同的造腔管柱組合。在入腔接頭與管柱接合部位，涂上工業涂膠密封。