一種重力流運(yùn)動(dòng)與沉積模擬裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種重力流運(yùn)動(dòng)與沉積模擬裝置。配置好的重力流漿體放入泥漿池，并啟動(dòng)攪拌器，待漿體攪拌均勻后取樣并用測(cè)定漿體粘度、容重、比重和含沙量等參數(shù)；啟動(dòng)泥漿泵和多普勒流速儀測(cè)定矩形管內(nèi)流體流速，啟動(dòng)染色系統(tǒng)加入染色劑；連接觀察槽）并測(cè)定觀察槽內(nèi)流體流速、漿體粘度、容重、比重和含沙量等參數(shù)；關(guān)閉閥門(mén)，靜止至觀察槽內(nèi)完全沉淀后，描述沉積物層序。本裝置可直觀模擬重力流運(yùn)動(dòng)和沉積的連續(xù)過(guò)程，并可實(shí)現(xiàn)具有特點(diǎn)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的重力流流體進(jìn)入水槽進(jìn)行沉積過(guò)程模擬，可為重力流運(yùn)動(dòng)與沉積機(jī)制研究及相關(guān)數(shù)學(xué)模型的建立提供參數(shù)數(shù)據(jù)。
【專利說(shuō)明】一種重力流運(yùn)動(dòng)與沉積模擬裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種用于實(shí)驗(yàn)教學(xué)及科學(xué)研究中室內(nèi)模擬重力流運(yùn)動(dòng)與沉積過(guò)程的 裝置，可實(shí)現(xiàn)不同類型的重力流在不同流速條件下的運(yùn)動(dòng)參數(shù)測(cè)定及沉積過(guò)程模擬。

【背景技術(shù)】
[0002] 我國(guó)沉積盆地中重力流成因的隱蔽油氣藏占總探明儲(chǔ)量的7. 63%，說(shuō)明了該類油 藏的巨大潛力，并逐漸成為資源接替的新亮點(diǎn)，如何根據(jù)重力流沉積理論進(jìn)行該類油氣藏 的勘探與預(yù)測(cè)成為近幾十年來(lái)沉積學(xué)界研究的熱點(diǎn)，而重力流運(yùn)動(dòng)與沉積機(jī)理的研究是重 力流沉積理論研究的核心問(wèn)題。
[0003] 重力流作為固液兩相流，內(nèi)部作用力包括固相與液相的相互作用以及固相內(nèi)部不 同顆粒的相互作用，因此其流動(dòng)過(guò)程中內(nèi)部作用力極為復(fù)雜，同時(shí)重力流中較粗大顆粒的 輸移機(jī)理是目前尚未完全解決的問(wèn)題。
[0004] 目前，重力流運(yùn)動(dòng)與沉積機(jī)理的研究主要采用水槽實(shí)驗(yàn)，即將泥漿直接倒入具有 斜坡的水槽內(nèi)進(jìn)行重力流沉積過(guò)程的模擬。上述模擬實(shí)驗(yàn)的最大缺點(diǎn)是無(wú)法進(jìn)行重力流流 體進(jìn)入水槽前運(yùn)動(dòng)形態(tài)的模擬及各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測(cè)定，因而不能確定形成的沉積物來(lái)源于 哪種確定的重力流流體類型，也無(wú)法建立基于定量化參數(shù)的數(shù)學(xué)模型。
[0005] 因此，如何建立重力流運(yùn)動(dòng)與沉積連續(xù)過(guò)程的模擬及如何測(cè)定整個(gè)連續(xù)過(guò)程中的 各項(xiàng)參數(shù)是重力流運(yùn)動(dòng)與沉積機(jī)理研究亟待解決的問(wèn)題。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的在于提供一套直觀、真實(shí)模擬重力流運(yùn)動(dòng)與沉積過(guò)程的裝置，以克 服現(xiàn)有模型不能對(duì)重力流運(yùn)動(dòng)與沉積連續(xù)過(guò)程進(jìn)行模擬和參數(shù)測(cè)定的缺點(diǎn)。
[0007] 本發(fā)明提供的重力流運(yùn)動(dòng)與沉積模擬裝置可對(duì)重力流運(yùn)動(dòng)與沉積連續(xù)過(guò)程進(jìn)行 模擬和參數(shù)測(cè)定主要基于以下原理： (1)重力流流體性質(zhì)和運(yùn)動(dòng)理論的數(shù)學(xué)表征參數(shù)主要體現(xiàn)在在重力流的流態(tài)參數(shù)、流 變學(xué)參數(shù)和沉積物支撐機(jī)制參數(shù)這三個(gè)方面，通過(guò)泥漿泵、多普勒測(cè)速儀、矩形截面管道和 高速攝像系統(tǒng)可測(cè)定重力流流體速度、濃度、流態(tài)、顆粒運(yùn)動(dòng)動(dòng)力學(xué)特征和固體顆粒的垂向 濃度分布特征等參數(shù)，明確不同類型流體碎屑顆粒的輸移特征表征方法、流體物質(zhì)組成與 濃度及上限粒徑的關(guān)系可以實(shí)現(xiàn)重力流流體運(yùn)動(dòng)的數(shù)學(xué)表征。
[0008] (2)矩形截面管與水槽直接相連，可實(shí)現(xiàn)特定速度重力流流體在水槽內(nèi)的沉積過(guò) 程中各項(xiàng)運(yùn)動(dòng)與沉積參數(shù)的測(cè)定，水槽中沉積物的平面展布及垂向?qū)有蛱卣骺山⒉煌\(yùn) 動(dòng)參數(shù)的重力流流體的沉積模式。

【專利附圖】

【附圖說(shuō)明】
[0009] 附圖1中所示為一種重力流運(yùn)動(dòng)與沉積模擬裝置； 附圖1中：1-泥漿池，2-攪拌器，3-閥門(mén)，4-管線，5-泥漿泵，6-閥門(mén)，7-矩形截面管 道，8-閥門(mén)，9-閥門(mén)，10-升降器，11-閥門(mén)，12-泥漿泵，13-閥門(mén)，14-溢水收納池，15-閥門(mén)， 16-泥漿池，17-水槽，18-攝像系統(tǒng)，19-比托管系統(tǒng)，20-攝像系統(tǒng)，21-染色系統(tǒng)，22-多普 勒流速儀。
[0010] 【具體實(shí)施方式】： 關(guān)閉所有閥門(mén)，將配置好的重力流漿體放入泥漿池（1)，并啟動(dòng)攪拌器（2)，待漿體攪 拌均勻后取樣并用測(cè)定漿體粘度、容重、比重和含沙量等參數(shù)；依次打開(kāi)閥門(mén)（3)、（6)、 (8)，啟動(dòng)泥漿泵（1)和攝像系統(tǒng)（20)，泥漿泵保持最低轉(zhuǎn)速待泥漿泵運(yùn)作穩(wěn)定后，啟動(dòng)多 普勒流速儀（22)測(cè)定矩形管內(nèi)流體流速，啟動(dòng)染色系統(tǒng)（21)加入染色劑，逐步調(diào)高泥漿泵 轉(zhuǎn)速，觀察染色后漿體的運(yùn)動(dòng)特征，拍攝矩形管內(nèi)流體運(yùn)動(dòng)照片，分析粒度垂向分布；調(diào)整 升降裝置（10)使斜坡角度滿足實(shí)驗(yàn)設(shè)計(jì)要求，將觀察槽（17)注滿水體并打開(kāi)閥門(mén)（15)，將 泥漿泵（5)調(diào)至最低轉(zhuǎn)速并運(yùn)行攝像系統(tǒng)（18)，關(guān)閉閥門(mén)（8)，同時(shí)打開(kāi)閥門(mén)（9)，測(cè)定觀察 槽（17)內(nèi)流體流速并取樣測(cè)定漿體粘度、容重、比重和含沙量等參數(shù)，停止泥漿泵（1)，關(guān) 閉閥門(mén)（9)，靜止至觀察槽內(nèi)完全沉淀后，描述沉積物層序；所以實(shí)驗(yàn)參數(shù)測(cè)定完成后，開(kāi) 啟閥門(mén)（11)、（13)，啟動(dòng)泥漿泵（12)，排出觀察槽中的泥漿至廢液收集池（16)。
【權(quán)利要求】
1. 一種重力流運(yùn)動(dòng)與沉積模擬裝置，其特征在于，包括： 亞克力材料的矩形截面管道（7)，透光率好，可視性強(qiáng)，可全方位直接觀察重力流運(yùn)動(dòng) 全過(guò)程并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)參數(shù)的測(cè)定； 亞克力材料的水槽（17)，透光率好，可視性強(qiáng)，可全方位直接觀察重力流沉積全過(guò)程； 攪拌器（2 )可將泥漿池內(nèi)（1)的砂泥漿攪拌均勻； 多普勒流速儀（22)可實(shí)現(xiàn)矩形截面管道（7)內(nèi)流體流速的測(cè)定； 染色系統(tǒng)（21)可實(shí)現(xiàn)對(duì)矩形截面管道（7)內(nèi)流體的染色，實(shí)現(xiàn)流體流線的觀察； 攝像系統(tǒng)（20)包括攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)，用于記錄并攝取重力流運(yùn)動(dòng)過(guò)程圖像和對(duì)圖像進(jìn) 行分析； 攝像系統(tǒng)（18)包括攝像機(jī)和計(jì)算機(jī)，用于記錄并攝取重力流沉積過(guò)程圖像和對(duì)圖像進(jìn) 行分析； 溢水收納槽（14)用于接水槽（17)內(nèi)由于流體注入而溢出的水體，可使水槽（17)的邊 界水體條件更接近于無(wú)水槽壁限制的大水體環(huán)境； 矩形截面管道（7)通過(guò)相同內(nèi)徑的軟管及閥門(mén)（9)與水槽（17)連接； 水槽（17)和溢水槽（14)通過(guò)管線與泥漿泵（12)連接； 泥漿泵（12 )有管線深入到廢料收集池（16 )中。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力流運(yùn)動(dòng)與沉積模擬裝置，其特征在于調(diào)節(jié)泥漿泵（5)轉(zhuǎn) 速可實(shí)現(xiàn)具有特定運(yùn)動(dòng)參數(shù)的重力流流體通過(guò)閥門(mén)（9)進(jìn)入水槽（17)。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力流運(yùn)動(dòng)與沉積模擬裝置，其特征在于水槽（17)底部坡度 由升降器控制。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力流運(yùn)動(dòng)與沉積模擬裝置，其特征在于水槽（17)可更換為 不同的尺寸和類型，用于不同條件下的重力流沉積模擬。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的重力流運(yùn)動(dòng)與沉積模擬裝置，其特征在于泥漿池（1)中的砂 泥漿可更換為不同參數(shù)的砂泥漿。
【文檔編號(hào)】G09B23/12GK104123870SQ201410329820
【公開(kāi)日】2014年10月29日 申請(qǐng)日期:2014年7月11日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月11日
【發(fā)明者】李存磊, 張金亮, 謝俊, 梁會(huì)珍, 陳盼盼 申請(qǐng)人:山東科技大學(xué)