[發(fā)明專利]一種監(jiān)測鹽穴水溶造腔的物理模擬裝置及方法

在審

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• 申請日: 2022-06-15
• 公開（公告）號: CN115144465A
• 公開（公告）日: 2022-10-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 徐孜俊;陳留平;王浩;趙云松;羅淼;張高
• 申請（專利權(quán)）人: 中鹽金壇鹽化有限責(zé)任公司
• 主分類號: G01N29/04
• 分類號: G01N29/04;G01N29/06;G01N29/34;G01N1/28;E21F17/16
• 代理公司: 常州市英諾創(chuàng)信專利代理事務(wù)所(普通合伙) 32258
• 代理人: 王美華

本發(fā)明提供了一種監(jiān)測鹽穴水溶造腔的物理模擬裝置及方法，物理模擬裝置包括造腔系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)。通過在塊體鹽巖試樣上設(shè)置與聲發(fā)射信號采集處理裝置連接的聲發(fā)射測試探頭，可實(shí)現(xiàn)對聲發(fā)射信號的收集和分析，對鹽穴水溶造腔過程中的變化情況進(jìn)行監(jiān)測并將聲發(fā)射信號傳輸至數(shù)據(jù)顯示器，形成完整的鹽穴水溶造腔過程實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)；采用聲發(fā)射監(jiān)測技術(shù)，可通過監(jiān)測水溶過程中塊體鹽巖試樣，以圖像、數(shù)據(jù)的形式展示其內(nèi)部變化情況，實(shí)現(xiàn)鹽穴水溶造腔過程中鹽巖溶蝕空間位置的定位與分析。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及地下空間施工監(jiān)測技術(shù)特別是食鹽生產(chǎn)鹽穴利用技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種監(jiān)測鹽穴水溶造腔的物理模擬裝置及方法。

背景技術(shù)

鹽穴儲氣庫因其儲存量大，占地面積小，安全系數(shù)高等優(yōu)點(diǎn)，被廣泛的應(yīng)用于儲存天然氣。通過鉆井方法鉆穿鹽巖層，再高壓注入淡水進(jìn)行沖蝕，抽出鹵水后形成大體積溶腔,從而實(shí)現(xiàn)對氣體的儲存。我國金壇等地區(qū)鹽穴儲氣庫的建設(shè)主要采用單井造腔的形式，鉆取一口直井去造一個(gè)溶腔。由于鹽穴儲氣庫施工深度大、地下情況復(fù)雜，現(xiàn)有技術(shù)無法直接獲取地下鹽巖溶蝕時(shí)的情況，為此需要通過在室內(nèi)模擬現(xiàn)場造腔條件進(jìn)行實(shí)驗(yàn)，從而了解鹽穴儲氣庫造腔時(shí)鹽巖溶解規(guī)律。

國內(nèi)在鹽穴儲氣庫造腔物理模擬方面進(jìn)行了一些嘗試，主要是通過室內(nèi)模擬鹽穴儲氣庫造腔實(shí)驗(yàn)，直接觀察腔體擴(kuò)展的過程，然后分析各因素對造腔的影響規(guī)律。缺少對溶蝕及腔體擴(kuò)展的過程中鹽巖損傷的研究。對鹽穴水溶造腔過程中的鹽巖損傷進(jìn)行監(jiān)測和空間定位有助于深入掌握地下鹽巖水溶造腔時(shí)的情況。

因此，迫切需要研制一套監(jiān)測鹽穴水溶造腔的物理模擬裝置，進(jìn)行鹽穴水溶造腔物理模擬實(shí)驗(yàn)，對水溶造腔過程中的損傷演化進(jìn)行定量分析，分析各因素對造腔的影響規(guī)律，從而優(yōu)化造腔工藝參數(shù)，指導(dǎo)現(xiàn)場工作。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明要解決的技術(shù)問題是：為了克服現(xiàn)有技術(shù)之不足，本發(fā)明提供一種監(jiān)測鹽穴水溶造腔的物理模擬裝置及方法，通過在塊體鹽巖試樣上設(shè)置與聲發(fā)射信號采集處理裝置連接的聲發(fā)射測試探頭，通過對聲發(fā)射信號的收集和分析，可以了解水溶造腔過程中塊體鹽巖試樣內(nèi)部鹽巖損傷的發(fā)展演化情況。

本發(fā)明解決其技術(shù)問題所采用的技術(shù)方案是：一種監(jiān)測鹽穴水溶造腔的物理模擬裝置，用于對塊體鹽巖試樣進(jìn)行模擬并監(jiān)測，包括造腔系統(tǒng)和監(jiān)測系統(tǒng)；所述的造腔系統(tǒng)包括注水管、輸鹵管和管柱結(jié)構(gòu)，所述的管柱結(jié)構(gòu)包括套管和套接于套管內(nèi)的中心管，所述的中心管分別具有進(jìn)水支管和出液支管，所述的套管也分別具有進(jìn)水支管和出液支管；所述的注水管與中心管的進(jìn)水支管管路連接，所述的注水管與套管的進(jìn)水支管管路連接，所述的輸鹵管的進(jìn)液口則分別與中心管的出液支管、套管的出液支管管路連接，所述的注水管和套管的底部與塊體鹽巖連接；所述的監(jiān)測系統(tǒng)包括數(shù)據(jù)顯示裝置、聲發(fā)射信號采集處理裝置和若干聲發(fā)射測試探頭，所述的聲發(fā)射探頭固定在塊體鹽巖試樣的測表面上，所述的聲發(fā)射探頭采集塊體鹽巖試樣內(nèi)部水溶造腔時(shí)聲音信號，并將聲音轉(zhuǎn)換為電信號傳遞至聲發(fā)射信號采集處理裝置，所述的聲發(fā)射信號采集處理裝置將電信號數(shù)字轉(zhuǎn)化并數(shù)據(jù)處理，處理后的數(shù)據(jù)傳遞至數(shù)據(jù)顯示裝置輸出。

在上述方案中，聲發(fā)射測試探頭布置在塊體鹽巖試樣的表面，用于將監(jiān)測的塊體鹽巖試樣在水溶造腔過程中產(chǎn)生的聲發(fā)射信號采集并轉(zhuǎn)化為電信號；聲發(fā)射測試探頭采集到的信號傳至聲發(fā)射信號采集處理裝置進(jìn)行信號數(shù)字轉(zhuǎn)化，聲發(fā)射信號采集處理裝置輸出的數(shù)字信號傳輸至數(shù)據(jù)顯示裝置；數(shù)據(jù)顯示裝置對數(shù)據(jù)進(jìn)行處理與分析，對信號的特征參數(shù)進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)測，實(shí)現(xiàn)了在完整的鹽穴水溶造腔過程中進(jìn)行實(shí)時(shí)動態(tài)監(jiān)測系統(tǒng)，在此過程中，由于采集信號為聲發(fā)射信號，該信號可對塊體鹽巖試樣的內(nèi)腔進(jìn)行模擬并定位，可實(shí)現(xiàn)鹽穴水溶造腔過程中鹽巖損傷空間位置的定位與分析。

進(jìn)一步的，所述的中心管管徑小于套管管徑，所述的套管頂部中間開有供中心管套接的孔。