[發明專利]地下水封洞庫巖體水封條件的測試裝置及試驗方法

有效

• 申請號: 201710539307.2
• 申請日: 2017-07-04
• 公開（公告）號: CN107192653B
• 公開（公告）日: 2019-09-13
• 發明（設計）人: 曹洋兵;邱冬冬;黃真萍;陳玉華;曾煥接
• 申請（專利權）人: 福州大學
• 主分類號: G01N15/08
• 分類號: G01N15/08
• 代理公司: 福州元創專利商標代理有限公司 35100
• 代理人: 蔡學俊;林捷

本發明涉及一種地下水封洞庫巖體水封條件的測試裝置及試驗方法，其中地下水封洞庫巖體水封條件的測試裝置，其特征在于：包括機架和設在機架上的巖芯夾持器，所述巖芯夾持器上部通過上堵頭連接有水箱，所述巖芯夾持器下部通過下堵頭連接有氣箱，所述水箱上設有注水口和上排水口，所述注水口連接供水的電動泵，所述上排水口連接背壓閥以控制、穩定箱內水壓，所述水箱上還設有可視窗；所述氣箱設有四個連接口，其中兩個連接口接到液位計中，用以測量試驗時氣箱內水位；本發明裝置可用于測試地下水封洞庫巖體的水封條件，其優點在于：能夠在測試巖體水封條件時，保證氣液正常輸入的同時，試驗裝置內外側處于密封狀態。

技術領域：

本發明主要涉及地質工程、油氣儲運工程、巖土工程的參數測試領域，尤其是涉及一種地下水封洞庫巖體水封條件的測試裝置及試驗方法。

背景技術：

地下水封洞庫是在穩定地水位線下開挖洞室，然后在洞室周圍巖體中設置人工水幕，使得洞室圍巖裂隙中產生特定的地下水壓力及水力梯度，防止石油和液化石油氣通過巖體裂隙泄漏，從而達到密封儲存的目的。

在石油對外依存度逐年提高、西方國家石油儲備體系逐步完善的背景下，我國于2003年開始籌建國家戰略石油儲備基地，初步分三期進行。鑒于地下儲備庫在安全、環保、節省費用和節約土地等方面的優勢，二期的黃島、湛江、惠州和錦州4個，三期的儋州、揭陽、安慶、楚雄和加格達奇5個均采用地下水封洞庫形式。同時，儲存液化石油氣的地下水封洞庫也在我國多處興建，已建和在建的主要有汕頭、寧波、珠海、黃島龍澤和煙臺萬華等多處場地。縱觀我國政府與企業的油氣儲備建設規劃可知，地下水封洞庫已成為油氣能源儲存的主要形式之一。

地下水封洞庫的核心技術是地下水密封技術（水封技術）。目前，我國對水封技術尚掌握不夠，導致地下水封洞庫的關鍵建設技術（水幕系統設計與效率試驗、洞庫密閉性試驗與準則、施工期地下水位控制和運營期圍巖長期穩定性等）仍主要來自于法國、瑞典等咨詢公司。洞庫工程建設常常受制于人。

發明內容：

本發明的目的在于提供一種地下水封洞庫巖體水封條件的測試裝置及試驗方法，該地下水封洞庫巖體水封條件的測試裝置有利于揭示地下水封洞庫巖體的水封條件。

本發明地下水封洞庫巖體水封條件的測試裝置，其特征在于：包括機架和設在機架上的巖芯夾持器，所述巖芯夾持器上部通過上堵頭連接有水箱，所述巖芯夾持器下部通過下堵頭連接有氣箱，所述水箱上設有注水口和上排水口，所述注水口連接供水的電動泵，所述上排水口連接背壓閥以控制、穩定箱內水壓，所述水箱上還設有可視窗；所述氣箱設有四個連接口，其中兩個連接口接到液位計中，用以測量試驗時氣箱內水位，另外兩個連接口分別接入下排水口和注氣口，注氣口依次連接氣體調壓閥、氣源裝置，下排水口用于排出實驗過程中多余的水，所述氣箱內部還嵌有加壓桿，加壓桿通過加壓螺桿連接氣箱下方的加載電機，在實施剪切力作用時，加載電機帶動加壓桿使得位于巖芯夾持器體內的巖芯試樣受剪部分發生勻速位移；所述上堵頭中設有過水通道，以連通水箱與巖芯試樣，所述下堵頭中設有氣、液體流動通道。

進一步的，上述水箱內腔部分的尺寸為直徑Φ=270mm，高度h=80mm，其底部左、右兩側分別連接所述注水口和上排水口；所述可視窗筒分為兩個部分，一部分是頂部可視窗，另一部分是側面可視窗；試驗過程中，通過各個可視窗確定流經巖樣裂隙的氣體在上堵頭通道中冒出的時刻，用以判斷在某一氣壓作用下保持水封效果的臨界狀態。

進一步的，上述巖芯夾持器內放置Φ=100mm，h=200mm的巖芯試樣，在所述巖芯試樣周圍設置加壓墊層，巖芯夾持器下方連接口與圍壓手搖泵相連，通過搖動手搖泵對巖芯夾持器內部加壓墊層注水，以達到對試樣施加圍壓。

進一步的，上述上、下堵頭分別用堵頭法蘭固定在夾持器的兩端面，用箱體法蘭連接水箱、氣箱，以防止巖體試樣在試驗時發生上下位移，保持實驗過程中儀器的密閉性。

進一步的，上述上堵頭上與巖芯試樣連接部位設置一個高度為15mm的弓形空槽，以給剪切作用下局部巖芯試樣位移預留空間。