專利名稱：多夾層鹽穴造腔可視化物理模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種多夾層鹽穴造腔可視化物理模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置。可應(yīng)用于我國(guó)多夾層鹽穴的室內(nèi)物理模擬與可視化形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)，為鹽穴造腔工程提供指導(dǎo)性參數(shù)。
背景技術(shù)：
利用深部鹽巖洞穴進(jìn)行能源地下儲(chǔ)備是國(guó)際上廣泛認(rèn)可的能源儲(chǔ)備方式，也是我國(guó)能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備的重點(diǎn)部署方向之一。由于國(guó)家能源儲(chǔ)備和配套天然氣長(zhǎng)輸管網(wǎng)的巨大 需求，我國(guó)鹽巖能源地下儲(chǔ)庫(kù)群大規(guī)模興建已經(jīng)開(kāi)始，如建設(shè)中的江蘇金壇鹽巖儲(chǔ)氣庫(kù)，2020年將達(dá)到17. 14億方工作氣量的規(guī)模，最終將形成由60余個(gè)單腔組成的密集地下氣庫(kù)群。同時(shí)，ー個(gè)由50 60個(gè)單腔組成的大型地下石油儲(chǔ)庫(kù)群也將在江蘇金壇鹽礦興建，原油儲(chǔ)備可達(dá)300 600萬(wàn)噸。另外，湖北云應(yīng)、江蘇淮安和河南平頂山等鹽礦區(qū)建設(shè)地下儲(chǔ)氣庫(kù)已經(jīng)開(kāi)始前期研究。盡管相對(duì)于其它地下能源儲(chǔ)備圍巖體，鹽巖能源地下儲(chǔ)備庫(kù)具有較好的安全性，但近三十年來(lái)，國(guó)外鹽巖地下儲(chǔ)庫(kù)災(zāi)難性事故，如油氣滲漏、溶腔失效和庫(kù)區(qū)地表沉陷等仍時(shí)有發(fā)生，且事故突發(fā)性強(qiáng)、破壞カ大，對(duì)安全及環(huán)境產(chǎn)生巨大災(zāi)難性影響。而我國(guó)在鹽巖地下儲(chǔ)庫(kù)建設(shè)方面剛剛開(kāi)始，缺乏經(jīng)驗(yàn)，特別是與國(guó)外巨厚鹽丘儲(chǔ)庫(kù)相比，我國(guó)鹽巖地層具有埋深淺、成層分布、夾層較多，地質(zhì)條件相對(duì)復(fù)雜等特點(diǎn)，薄夾層的存在増大了造腔形態(tài)控制的難度和風(fēng)險(xiǎn)，儲(chǔ)庫(kù)密集増加了單洞垮塌引發(fā)連鎖性庫(kù)群災(zāi)變的可能，埋深較淺加劇了地表沉陷。況且，這些能源地下儲(chǔ)庫(kù)又均緊鄰人口稠密、經(jīng)濟(jì)較為發(fā)達(dá)地區(qū)，此類事故一旦發(fā)生，不但影響能源儲(chǔ)備安全，而且危害人民的生命和財(cái)產(chǎn)安全。地下儲(chǔ)氣庫(kù)溶腔的形狀控制對(duì)于儲(chǔ)氣庫(kù)長(zhǎng)期的穩(wěn)定性至關(guān)重要。在鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)建設(shè)過(guò)程中，溶腔形狀控制參數(shù)主要包括油墊方式與位置、注采管柱位置、循環(huán)方式及注入排量等，良好的溶腔形狀控制需要優(yōu)化各項(xiàng)エ藝參數(shù)。顯然，我國(guó)在這種層狀鹽巖體中的地下能源儲(chǔ)庫(kù)群的建設(shè)將面臨更為復(fù)雜的科學(xué)問(wèn)題和技術(shù)難題，亟需開(kāi)展多夾層鹽巖大型地下儲(chǔ)氣(油)庫(kù)群的造腔控制方法和技術(shù)的研究，建立我國(guó)大型密集地下能源儲(chǔ)庫(kù)群提供科學(xué)理論和方法技術(shù)，為我國(guó)能源戰(zhàn)略地下儲(chǔ)備的建設(shè)與運(yùn)行提供關(guān)鍵理論，以滿足我國(guó)能源地下儲(chǔ)備安全的需求。因此，多夾層鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)造腔可視化物理模擬試驗(yàn)裝置的研發(fā)與我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展、國(guó)家能源儲(chǔ)備安全密切相關(guān)，具有前瞻性、創(chuàng)新性以及良好的工程指導(dǎo)意義，是實(shí)現(xiàn)安全快速建設(shè)地下儲(chǔ)氣(油)庫(kù)，平衡長(zhǎng)輸管網(wǎng)供氣以及實(shí)現(xiàn)國(guó)家戰(zhàn)略能源存儲(chǔ)的重要技術(shù)儲(chǔ)備。目前國(guó)內(nèi)外還沒(méi)有相關(guān)的多夾層鹽巖造腔過(guò)程可視化物理模擬試驗(yàn)裝置，特別是考慮溫度、地應(yīng)力、注采水流速以及提升速度等多種耦合復(fù)雜因素條件下多夾層鹽巖造腔過(guò)程的三維腔體可視化物理模擬試驗(yàn)裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是為克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，提供一種多夾層鹽穴造腔可視化物理模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置，其能夠研究多夾層鹽巖造腔物理模擬過(guò)程和形態(tài)控制參數(shù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用下述技術(shù)方案
一種多夾層鹽穴造腔可視化物理模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置，它主要包括反カ框架、カロ載系統(tǒng)、升降旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)和注采及形態(tài)探測(cè)系統(tǒng)；
所述反カ框架內(nèi)放置鹽巖試件，該鹽巖試件采用加載系統(tǒng)進(jìn)行加載；反カ框架的上側(cè) 面上設(shè)有探測(cè)孔；
所述升降旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)包括立軸，立軸上安裝能夠沿立軸上下滑動(dòng)的系統(tǒng)托架，系統(tǒng)托架上安裝垂直升降電機(jī)和旋轉(zhuǎn)絲杠，旋轉(zhuǎn)絲杠上端穿過(guò)ー頂部旋轉(zhuǎn)塊，頂部旋轉(zhuǎn)塊安裝在所述立軸上；垂直升降電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)系統(tǒng)托架上下移動(dòng)；
所述注采及形態(tài)探測(cè)系統(tǒng)包括安裝在所述系統(tǒng)托架上的支撐圓護(hù)管，支撐圓護(hù)管內(nèi)穿過(guò)有保護(hù)液注ロ、出水管、進(jìn)水管、水下測(cè)距儀線路、液位傳感器線路和攝像頭線路，并在支撐圓護(hù)管的下端安裝有相應(yīng)的水下測(cè)距儀、液位傳感器和攝像頭；所述支撐圓護(hù)管的上端設(shè)有旋轉(zhuǎn)齒輪盤，旋轉(zhuǎn)齒輪盤上設(shè)有支架，支架上設(shè)有分別帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)齒輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)、帶動(dòng)出水管升降的電機(jī)、帶動(dòng)進(jìn)水管升降的電機(jī)、帶動(dòng)水下測(cè)距儀升降的電機(jī)。所述反カ框架包括底梁、頂梁、透視反カ窗、和若干加載反カ梁和三角連接件，所述透視反カ窗、若干加載反カ梁和三角連接件安裝在底梁和頂梁之間，透視反カ窗主要由鋼化玻璃組成，所述底梁、頂梁、透視反カ窗、和若干加載反カ梁和三角連接件通過(guò)螺栓連接共同圍成用于放置鹽巖試件的空間。所述加載系統(tǒng)為在水平方向的加載反カ梁和底梁上均安裝有加載油缸，所述加載油缸均嵌入到加載反カ梁和底梁內(nèi)，加載油缸活塞連接有分力器，通過(guò)分力器對(duì)鹽巖試件進(jìn)行加載。底梁上的分力器上部安裝接水槽，接水槽上部放置有模型墊塊，所述鹽巖試件旋轉(zhuǎn)在模型墊塊上。所述立軸上固定有一固定卡，固定卡上安裝有水平定位桿，所述系統(tǒng)托架上設(shè)有與該水平定位桿相對(duì)應(yīng)的孔。所述旋轉(zhuǎn)絲杠與系統(tǒng)托架接觸處安裝有減摩環(huán)，旋轉(zhuǎn)絲杠上端穿過(guò)ー固定螺母，該固定螺母固定在頂部旋轉(zhuǎn)塊上。所述支撐圓護(hù)管上部與系統(tǒng)托架連接處，以及支撐圓護(hù)管上部與開(kāi)ロ處分別設(shè)有上密封環(huán)和下密封環(huán)，上下密封環(huán)內(nèi)設(shè)有密封墊和密封圈。所述旋轉(zhuǎn)齒輪盤上部安裝有三根垂直支架，并在頂部由垂直支架連接件連接，其上固定信號(hào)線盒。所述進(jìn)水管與出水管分別與外部進(jìn)水管和出水管連接，其中外部進(jìn)水管與恒流泵連接，通過(guò)進(jìn)水管向溶腔注清水，溶腔內(nèi)的液體壓カ驅(qū)使鹵水從出水管流出；進(jìn)水管與一上下移動(dòng)套管連接，上下移動(dòng)套管由帶動(dòng)出水管升降的電機(jī)帶動(dòng)ー固定在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)上的出水管螺旋桿轉(zhuǎn)動(dòng)而上下升降；出水管與帶動(dòng)出水管升降的電機(jī)連接上下升降。所述水下測(cè)距儀通過(guò)帶動(dòng)水下測(cè)距儀升降的電機(jī)帶動(dòng)ー固定在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)上的水下測(cè)距儀螺旋桿轉(zhuǎn)動(dòng)而上下升降；水下測(cè)距儀還通過(guò)探頭角度調(diào)整電機(jī)帶動(dòng)ー穿過(guò)支撐圓護(hù)管的探頭角度調(diào)整桿上下移動(dòng)，探頭角度調(diào)整桿與一 L型機(jī)構(gòu)一端鉸接，水下測(cè)距儀固定于L型機(jī)構(gòu)下端，L型機(jī)構(gòu)能夠繞拐角處上下轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行上下傾角微調(diào)，以使水下測(cè)距儀與被測(cè)面垂直。本發(fā)明與國(guó)內(nèi)外現(xiàn)有的物理模擬實(shí)驗(yàn)裝置相比具有如下顯著的技術(shù)優(yōu)勢(shì)
(1)本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置可以實(shí)現(xiàn)鹽巖造腔過(guò)程的可監(jiān)測(cè)物理模擬；
(2)可進(jìn)行多夾層鹽巖在多場(chǎng)耦合條件下的造腔過(guò)程溶腔形態(tài)變化規(guī)律研究；
(3)可進(jìn)行造腔エ藝和施工參數(shù)對(duì)鹽腔形態(tài)的影響試驗(yàn)分析；
(4)可進(jìn)行多夾層鹽巖在多場(chǎng)耦合條件的溶解速度、齒水濃度變化規(guī)律及溶腔最終形態(tài)等變化規(guī)律試驗(yàn)；
(5 )本發(fā)明實(shí)驗(yàn)裝置可為實(shí)際鹽穴儲(chǔ)氣庫(kù)設(shè)計(jì)和建造提供エ藝控制參數(shù)及技術(shù)支持。


圖I是本發(fā)明的多夾層鹽穴造腔模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明的多夾層鹽穴造腔模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置的A-A剖面俯視圖。圖3是本發(fā)明的多夾層鹽穴造腔模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置的B-B剖面?zhèn)纫晥D。圖4是本發(fā)明頂部反力板的結(jié)構(gòu)示意圖。圖中L底梁’2.三角連接件，3.加載反カ梁，4.透視反カ窗，5.螺栓，6.頂梁，
7.攝像頭,8.液位傳感器,9.聚四氟密封墊，10.下密封環(huán)，11.密封圈，12.支撐圓護(hù)管，13.護(hù)管定位減摩環(huán)，14.旋轉(zhuǎn)齒輪盤，15.支撐減摩環(huán)，16.旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)及齒輪，17.上密封環(huán)，18.探頭角度調(diào)整桿，19.保護(hù)液注ロ，20.探頭角度調(diào)整電機(jī)，21.出水管螺旋桿，22.水管升降步進(jìn)電機(jī)，23.信號(hào)線盒，24.注水出水管分隔器，25.垂直支架，26.垂直支架連接件，27.立軸，28.固定卡，29.水平定位桿，30.水下測(cè)距儀，31.減摩環(huán)，32.垂直旋轉(zhuǎn)滑塊，33.頂部旋轉(zhuǎn)塊，34.垂直升降電機(jī)，35.固定螺母，36.系統(tǒng)托架，37.旋轉(zhuǎn)絲杠，38. 水下測(cè)距儀螺旋桿，39.水下測(cè)距儀升降電機(jī)，40.進(jìn)水管升降電機(jī)，41.出水管，42.進(jìn)水管，43.上下移動(dòng)套管，44.液壓油缸，45.分力器，46.接水槽，47.模型墊塊，48.鹽巖試件，49.透視鋼化玻璃，50.溶腔，51.頂板保護(hù)液，52.頂梁探測(cè)孔，53.螺栓孔。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)ー步說(shuō)明。多夾層鹽穴造腔模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置主要包括反カ框架、液壓加載系統(tǒng)、升降旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)、注采及形態(tài)探測(cè)系統(tǒng)等組成。圖I中，底梁I，三角連接件2，加載反カ梁3，透視反カ窗4和頂梁6通過(guò)螺栓5連接組成反カ框架，其中透視反カ窗4中間為菱形窗ロ，并安裝有鋼化玻璃48，可通過(guò)鋼化玻璃48觀察鹽巖溶腔的形狀。圖2和圖3中，反力框架采用三維加載油缸進(jìn)行加載。水平兩個(gè)方向加載反カ梁3框架內(nèi)嵌液壓油缸44，液壓油缸44活塞穿過(guò)加載反力梁3，前端連接有分力器45 (作用是將液壓油缸活塞出力均勻傳遞到鹽巖試件48表面)。底梁I框架內(nèi)嵌液壓油缸44，液壓油缸44活塞穿過(guò)底梁1，前端連接有分力器45，分力器的上部安裝接水槽46 (作用是收集實(shí)驗(yàn)過(guò)程滲漏水)，接水槽46中央放置模型墊塊47(作用是托起鹽巖試件48，使其不被水浸)，模型墊塊47上部放置鹽巖試件48。試驗(yàn)時(shí)，三個(gè)方向的液壓油缸給鹽巖試件48加壓。圖4中，頂梁6上有縱橫的鋼肋，保證加載剛度和強(qiáng)度，并在鹽巖試件中心對(duì)應(yīng)位置上方的頂梁6上設(shè)有頂梁探測(cè)孔52，從頂梁探測(cè)孔52先對(duì)鹽巖試件進(jìn)行鉆孔，然后將注采及形態(tài)探測(cè)系統(tǒng)通過(guò)此孔安裝。圖I中，升降旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)由立軸27，固定卡28，水平定位桿29，減摩環(huán)31，垂直旋轉(zhuǎn)滑塊32，頂部旋轉(zhuǎn)塊33，垂直升降電機(jī)34，固定螺母35，系統(tǒng)托架36和旋轉(zhuǎn)絲杠37組成。固定卡28通過(guò)螺栓固定在立軸27上。固定卡28上安裝有水平定位桿29，立軸27頂部設(shè)有頂部旋轉(zhuǎn)塊33，頂部旋轉(zhuǎn)塊33只能旋轉(zhuǎn)，其上安裝固定螺母35。垂直旋轉(zhuǎn)滑塊32是可以上下升降、旋轉(zhuǎn)的，為保證隨意轉(zhuǎn)動(dòng)并對(duì)準(zhǔn)探測(cè)孔，設(shè)計(jì)有水平定位桿29，當(dāng)旋轉(zhuǎn)到水平定位桿能穿過(guò)時(shí)，可保證對(duì)準(zhǔn)探測(cè)孔。立軸27安裝垂直旋轉(zhuǎn)滑塊32，垂直旋轉(zhuǎn)滑塊32設(shè)計(jì)由系統(tǒng)托架36，其上安裝垂直升降電機(jī)34、減摩環(huán)31和旋轉(zhuǎn)絲杠37，旋轉(zhuǎn)絲杠37穿過(guò)固定螺母35。垂直升降電機(jī)34帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)絲杠37旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)絲杠37與系統(tǒng)托架36接觸處安裝減摩環(huán)31，當(dāng)旋轉(zhuǎn)絲杠37旋轉(zhuǎn)吋，固定螺母35不動(dòng)，垂直旋轉(zhuǎn)滑塊32相對(duì)于頂部旋轉(zhuǎn) 塊33可上下移動(dòng)，從而帶動(dòng)系統(tǒng)托架36上下移動(dòng)。系統(tǒng)托架36上有定位孔，當(dāng)垂直旋轉(zhuǎn)滑塊32下降時(shí)，定位孔穿過(guò)水平定位桿29時(shí)，保證系統(tǒng)托架36上固定的注采及形態(tài)探測(cè)系統(tǒng)與頂梁6上的探測(cè)孔52同軸。圖I中，注采及形態(tài)探測(cè)系統(tǒng)由攝像頭7，液位傳感器8，聚四氟密封墊9，下密封環(huán)10，密封圈11，支撐圓護(hù)管12，護(hù)管定位減摩環(huán)13，旋轉(zhuǎn)齒輪盤14，支撐減摩環(huán)15，旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)及齒輪16，上密封環(huán)17，探頭角度調(diào)整桿18，保護(hù)液注ロ 19，探頭角度調(diào)整電機(jī)20，進(jìn)水管螺旋桿21，出水外管升降步進(jìn)電機(jī)22，信號(hào)線盒23，注水出水管分隔器24，垂直支架25，垂直支架連接件26，水下測(cè)距儀30，水下測(cè)距儀螺旋桿38，水下測(cè)距儀升降電機(jī)39，進(jìn)水內(nèi)管升降電機(jī)40，出水管41，進(jìn)水管42，上下移動(dòng)套管43等組成。通過(guò)設(shè)定單次旋轉(zhuǎn)角度進(jìn)行控制，旋轉(zhuǎn)步進(jìn)電機(jī)及齒輪16帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)齒輪盤14旋轉(zhuǎn)(14轉(zhuǎn)動(dòng)的目的是帶動(dòng)攝像頭7和水下測(cè)距儀30旋轉(zhuǎn)，通過(guò)錄像和測(cè)距確定溶腔50的形狀)，旋轉(zhuǎn)齒輪盤14上安裝有支撐圓護(hù)管12、出水外管升降步進(jìn)電機(jī)22、進(jìn)水內(nèi)管升降電機(jī)40、水下測(cè)距儀升降電機(jī)39和垂直支架25等。其中，注采及形態(tài)探測(cè)系統(tǒng)的支撐圓護(hù)管12上部和下部分別設(shè)有上密封環(huán)17和下密封環(huán)10，上下密封環(huán)內(nèi)設(shè)有聚四氟密封墊9和密封圈11。圖I所示，旋轉(zhuǎn)齒輪盤14上部安裝有三根垂直支架25，并在頂部由垂直支架連接件26連接，其上固定信號(hào)線盒23。旋轉(zhuǎn)齒輪盤14下部設(shè)有支撐減摩環(huán)15。支撐圓護(hù)管12上部設(shè)有護(hù)管定位減摩環(huán)13，
圖3所示，支撐圓護(hù)管12內(nèi)部的保護(hù)液注ロ 19 (保護(hù)液的作用是保護(hù)溶腔50的頂部鹽巖不被溶解)、出水管41，進(jìn)水管42、水下測(cè)距儀30、液位傳感器8、攝像頭7等都通過(guò)上密封環(huán)17和下密封環(huán)10插入鹽巖試件48中間的溶腔50。圖3所示，為升降旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)降下后，注采及形態(tài)探測(cè)系統(tǒng)坐落在頂梁6上，支撐圓護(hù)管12下部的下密封環(huán)10與頂梁6的下部鋼板密切接觸，并有密封圈密封。圖I所示，進(jìn)水管42和出水管41為內(nèi)外嵌套的長(zhǎng)細(xì)不銹鋼管，并通過(guò)注水出水管分隔器24隔離開(kāi)，且進(jìn)水和出水截面相同。進(jìn)水管42和出水管41分別與外部進(jìn)水管和出水管連接，其中外部進(jìn)水管與恒流泵連接，通過(guò)進(jìn)水管42向溶腔50注清水，溶腔50內(nèi)的液體壓カ驅(qū)使鹵水從出水管41流出。進(jìn)水管42與上下移動(dòng)套管43連接，上下移動(dòng)套管43由水管升降步進(jìn)電機(jī)22帶動(dòng)進(jìn)水管螺旋桿21轉(zhuǎn)動(dòng)而上下升降。出水管41與出水外管升降步進(jìn)電機(jī)40連接上下升降。圖I所示，水下測(cè)距儀30同樣通過(guò)水下測(cè)距儀升降電機(jī)帶動(dòng)螺旋桿38轉(zhuǎn)動(dòng)而上下升降。另外，水下測(cè)距儀30還可以通過(guò)探頭角度調(diào)整電機(jī)20帶動(dòng)穿過(guò)支撐圓護(hù)管的探頭角度調(diào)整桿18上下移動(dòng)，水下測(cè)距儀30固定于L型機(jī)構(gòu)下端，探頭角度調(diào)整桿18與L型機(jī)構(gòu)一端鉸接，L型機(jī)構(gòu)可繞拐角處上下轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行上下傾角微調(diào)，以使水下測(cè)距儀與被測(cè)面垂直。圖I所示，攝像頭7插入鹽巖試件48中間的溶腔50，其測(cè)線通過(guò)細(xì)鋼管引出，并與水下測(cè)距儀30的測(cè)線和所有步進(jìn)電機(jī)的控制電纜一起放置在信號(hào)線盒23內(nèi)，統(tǒng)一與對(duì)應(yīng) 的控制系統(tǒng)和采集系統(tǒng)連接。圖I所示，液位傳感器8可實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)溶腔50內(nèi)頂板保護(hù)液51的位置，并可通過(guò)外部的保護(hù)液注采器由保護(hù)液注ロ 19注入保護(hù)液。上述雖然結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的具體實(shí)施方式
進(jìn)行了描述，但并非對(duì)本發(fā)明保護(hù)范圍的限制，在本發(fā)明的技術(shù)方案的基礎(chǔ)上，本領(lǐng)域技術(shù)人員不需要付出創(chuàng)造性勞動(dòng)即可做出的各種修改或變形仍在本發(fā)明的保護(hù)范圍以內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種多夾層鹽穴造腔可視化物理模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是，它主要包括反カ框架、加載系統(tǒng)、升降旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)和注采及形態(tài)探測(cè)系統(tǒng)； 所述反カ框架內(nèi)放置鹽巖試件，該鹽巖試件采用加載系統(tǒng)進(jìn)行加載；反カ框架的上側(cè)面上設(shè)有探測(cè)孔； 所述升降旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)包括立軸，立軸上安裝能夠沿立軸上下滑動(dòng)的系統(tǒng)托架，系統(tǒng)托架上安裝垂直升降電機(jī)和旋轉(zhuǎn)絲杠，旋轉(zhuǎn)絲杠上端穿過(guò)ー頂部旋轉(zhuǎn)塊，頂部旋轉(zhuǎn)塊安裝在所述立軸上；垂直升降電機(jī)帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)絲杠旋轉(zhuǎn)，帶動(dòng)系統(tǒng)托架上下移動(dòng)； 所述注采及形態(tài)探測(cè)系統(tǒng)包括安裝在所述系統(tǒng)托架上的支撐圓護(hù)管，支撐圓護(hù)管內(nèi)穿過(guò)有保護(hù)液注ロ、出水管、進(jìn)水管、水下測(cè)距儀線路、液位傳感器線路和攝像頭線路，并在支撐圓護(hù)管的下端安裝有相應(yīng)的水下測(cè)距儀、液位傳感器和攝像頭；所述支撐圓護(hù)管的上端設(shè)有旋轉(zhuǎn)齒輪盤，旋轉(zhuǎn)齒輪盤上設(shè)有支架，支架上設(shè)有分別帶動(dòng)旋轉(zhuǎn)齒輪盤轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)、帶動(dòng)出水管升降的電機(jī)、帶動(dòng)進(jìn)水管升降的電機(jī)、帶動(dòng)水下測(cè)距儀升降的電機(jī)。
2.如權(quán)利要求I所述的多夾層鹽穴造腔可視化物理模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是，所述反カ框架包括底梁、頂梁、透視反カ窗、和若干加載反カ梁和三角連接件，所述透視反カ窗、若干加載反カ梁和三角連接件安裝在底梁和頂梁之間，透視反カ窗主要由鋼化玻璃組成，所述底梁、頂梁、透視反カ窗、和若干加載反カ梁和三角連接件通過(guò)螺栓連接共同圍成用于放置鹽巖試件的空間。
3.如權(quán)利要求2所述的多夾層鹽穴造腔可視化物理模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是，所述加載系統(tǒng)為在水平方向的加載反カ梁和底梁上均安裝有加載油缸，所述加載油缸均嵌入到加載反カ梁和底梁內(nèi)，加載油缸活塞連接有分力器，通過(guò)分力器對(duì)鹽巖試件進(jìn)行加載。
4.如權(quán)利要求3所述的多夾層鹽穴造腔可視化物理模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是，底梁上的分力器上部安裝接水槽，接水槽上部放置有模型墊塊，所述鹽巖試件旋轉(zhuǎn)在模型墊塊上。
5.如權(quán)利要求I所述的多夾層鹽穴造腔可視化物理模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是，所述立軸上固定有一固定卡，固定卡上安裝有水平定位桿，所述系統(tǒng)托架上設(shè)有與該水平定位桿相對(duì)應(yīng)的孔。
6.如權(quán)利要求I所述的多夾層鹽穴造腔可視化物理模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是，所述旋轉(zhuǎn)絲杠與系統(tǒng)托架接觸處安裝有減摩環(huán)，旋轉(zhuǎn)絲杠上端穿過(guò)ー固定螺母，該固定螺母固定在頂部旋轉(zhuǎn)塊上。
7.如權(quán)利要求I所述的多夾層鹽穴造腔可視化物理模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是，所述支撐圓護(hù)管上部與系統(tǒng)托架連接處，以及支撐圓護(hù)管上部與開(kāi)ロ處分別設(shè)有上密封環(huán)和下密封環(huán)，上下密封環(huán)內(nèi)設(shè)有密封墊和密封圈。
8.如權(quán)利要求I所述的多夾層鹽穴造腔可視化物理模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是，所述旋轉(zhuǎn)齒輪盤上部安裝有三根垂直支架，并在頂部由垂直支架連接件連接，其上固定信號(hào)線盒。
9.如權(quán)利要求I所述的多夾層鹽穴造腔可視化物理模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是，所述進(jìn)水管與出水管分別與外部進(jìn)水管和出水管連接，其中外部進(jìn)水管與恒流泵連接，通過(guò)進(jìn)水管向溶腔注清水，溶腔內(nèi)的液體壓カ驅(qū)使鹵水從出水管流出；進(jìn)水管與一上下移動(dòng)套管連接，上下移動(dòng)套管由帶動(dòng)出水管升降的電機(jī)帶動(dòng)ー固定在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)上的出水管螺旋桿轉(zhuǎn)動(dòng)而上下升降；出水管與帶動(dòng)出水管升降的電機(jī)連接上下升降。
10.如權(quán)利要求I所述的多夾層鹽穴造腔可視化物理模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置，其特征是，所述水下測(cè)距儀通過(guò)帶動(dòng)水下測(cè)距儀升降的電機(jī)帶動(dòng)ー固定在旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)上的水下測(cè)距儀螺旋桿轉(zhuǎn)動(dòng)而上下升降；水下測(cè)距儀還通過(guò)探頭角度調(diào)整電機(jī)帶動(dòng)ー穿過(guò)支撐圓護(hù)管的探頭角度調(diào)整桿上下移動(dòng)，探頭角度調(diào)整桿與一 L型機(jī)構(gòu)一端鉸接，水下測(cè)距儀固定于L型機(jī)構(gòu)下端，L型機(jī)構(gòu)能夠繞拐角處上下轉(zhuǎn)動(dòng)，進(jìn)行上下傾角微調(diào)，以使水下測(cè)距儀與被測(cè)面垂直。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種多夾層鹽穴造腔可視化物理模擬與形態(tài)控制實(shí)驗(yàn)裝置，它主要包括反力框架、加載系統(tǒng)、升降旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)和注采及形態(tài)探測(cè)系統(tǒng)。液壓加載系統(tǒng)的油缸嵌入在反力框架的底部和水平兩側(cè)，反力框架可對(duì)試驗(yàn)鹽巖試件進(jìn)行真三軸加載，可通過(guò)水平兩側(cè)透視窗口觀測(cè)鹽腔形態(tài)；升降旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)的立軸固定在反力框架上，注采及形態(tài)探測(cè)系統(tǒng)包括有保護(hù)液注口、出水管、進(jìn)水管、水下測(cè)距儀、液位傳感器和攝像頭等，其安裝在升降旋轉(zhuǎn)定位系統(tǒng)的托架上，可通過(guò)反力框架的頂梁探測(cè)孔進(jìn)行安裝，可完成注采循環(huán)和鹽腔形態(tài)探測(cè)。本發(fā)明可以實(shí)現(xiàn)鹽巖造腔過(guò)程的可監(jiān)測(cè)物理模擬；進(jìn)行多夾層鹽巖在多場(chǎng)耦合條件下的造腔過(guò)程溶腔形態(tài)變化規(guī)律研究。
文檔編號(hào)E21F17/16GK102691519SQ20121014679
公開(kāi)日2012年9月26日 申請(qǐng)日期2012年5月11日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月11日
發(fā)明者冉莉娜, 張昱文, 李為騰, 李建中, 李建明, 李智, 李術(shù)才, 林春金, 王漢鵬 申請(qǐng)人:中國(guó)石油天然氣股份有限公司勘探開(kāi)發(fā)研究院廊坊分院, 山東大學(xué)