一种模拟地下水封油库储油原理的试验装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种模拟地下洞库水封作用的试验装置及方法，包括水箱、透明岩石材料、水幕巷道、水幕孔、储油洞室、进油口、出油口以及抽水口；所述的水箱包围整个透明岩石材料制作的地下围岩环境模型，所述的地下围岩环境模型内部由上到下依次布置水幕巷道以及与所述的水幕巷道相连的倾斜水幕孔，在所述的倾斜水幕孔形成的水幕下方设有储油洞室，所述的进油口通过管道与圆拱形洞室内部相连，出油口通过管道与圆拱形洞室底部水垫层上部的潜液泵相连，模拟出油过程；所述的抽水口则通过管道与洞室底部设置的集水槽内的抽水泵相连以控制底部水垫层的厚度。

【技术实现步骤摘要】
一种模拟地下水封油库储油原理的试验装置及方法
本专利技术涉及地下水封油库储油
；主要涉及一种模拟地下水封油库储油作用原理的试验装置，具体的说是一种能够模拟出地下油库水封原理以及油水循环作用的试验装置和试验方法。
技术介绍
随着近年来社会的发展，石油储备对于国家安全发展起着至关重要的作用。地下水封油库，作为一种新型的地下储油方式，具有安全可靠，储油量大和环境污染小等优点。因此地下水封储油洞室的建设是我国战略石油储备重点实施对象。在整个地下水封油库的运行过程中，地下水位，水幕孔压力，油压水压等参数的变化会影响地下油库储油的稳定性。现今，虽然我国在地下水封油库的实际建设中有了一定的发展，但是油库的运行过程中各种参数的变化等还无法准确监测，地下水位，水幕孔压力等参数的变化对于整个储油洞室的影响也存在较多盲区。目前阶段对于地下水封油库的研究，大多数依托于黄岛等地下水封油库群的建设项目，但是大型地下油库项目不能满足某些试验的要求，针对地下油库的小型模拟试验装置有所欠缺，无法准确模拟地下油库的水封原理以及各种参数的变化影响，也就无法对于水封油库的各个影响因子进行深入研究。
技术实现思路
本专利技术主要提供一种模拟地下水封油库储油原理的试验装置及方法，该试验装置不仅可以模拟地下油库的水封原理，也可以模拟地下水位，水幕孔压力等参数的变化对于地下水封油库的影响，同时，可以当做教学试验模型，可谓一举多得。本专利技术所要解决的技术问题是提供一种结构简单、操作便捷、高效实用的模拟地下油库的水封作用的试验装置。它能通过调节水封油库的边界条件，模拟出整个地下水封油库运行过程中的油压水压等参数的变化情况。针对上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案是：一种模拟地下洞库水封作用的试验装置，包括水箱、透明岩石材料、水幕巷道、水幕孔、储油洞室、进油口、出油口以及抽水口；所述的水箱包围整个透明岩石材料制作的地下围岩环境模型，所述的地下围岩环境模型内部由上到下依次布置水幕巷道以及与所述的水幕巷道相连的倾斜水幕孔，在所述的倾斜水幕孔形成的水幕下方设有储油洞室，所述的进油口通过管道与储油洞室内部相连，出油口通过管道与储油洞室底部水垫层上部的潜液泵相连，模拟出油过程；所述的抽水口则通过管道与储油洞室底部设置的集水槽内的抽水泵相连以控制底部水垫层的厚度。本专利技术的装置是按照等比例将整个地下水封油库尺寸缩小后得到的。进一步的，所述的水箱为透明材料制成，将整个地下围岩环境模型放入水箱中模拟地下水位，通过调节水箱内的水深调节整个洞室周围的地下水位，水箱上标有刻度，用来记录试验时地下水位的变化。进一步的，本专利技术采用透明岩石材料用来封闭洞室、水幕巷道与水箱之间的空隙，以便用来模拟地下水封油库所处的地下围岩环境，透明岩石材料内部的裂隙环境以及岩石的相关力学参数通过搜集黄岛油库某一洞库周围的部分岩石裂隙环境进行模拟。进一步的，所述的水幕巷道的轴线与储油洞室的轴线相平行，沿着水幕巷道的轴向方向水幕孔倾斜布置在水幕巷道两侧，水幕巷道上布置有水压加载装置，用来改变水幕系统的供水压力，使得水幕系统的水能最大程度补给至洞库周围透明岩石材料。进一步的，所述的储油洞室截面形状为圆拱形，洞室上标有刻度，以便观察水垫层和油层的厚度变化情况。进一步的，进出油口以及出水口，采用抽水泵直接从洞室底部抽水，采用集液槽收集沉淀，并通过抽油泵抽出，以保证洞室内水压和油压的相对平衡。进一步的，所述的整个地下水封油库的模拟试验装置，采用3D打印机进行打印。进一步的，所述的整个试验模型能模拟地下油库所处的地下水环境以及周围岩体裂隙环境。进一步的，所述的整个试验模型能用来模拟地下油库的水封原理，用来进行小型水封油库模型试验。进一步的，所述的整个模型通过控制变量试验模拟水封油库的储油量和地下水位的关系。进一步的，所述的整个模型通过控制变量试验模拟水封油库的储油量和水幕孔压力的关系。进一步的，通过水箱上的刻度以及储油洞库上的刻度可以记录不同时间不同条件下的地下水位以及油面的高度。采用上述装置模拟储油量与水幕孔压力之间的关系的试验方法，如下：通过向水箱内加水，调节地下水位高度，然后通过水幕巷道内的水力加压机向倾斜水幕孔施加水压力，待整个透明岩石材料制成的岩石裂隙充水饱和后，从进油口通过不透油管道向直墙圆拱形洞室内注油，通过洞室底部集水井中的排水泵进行抽排水，以控制底部水垫层的厚度，保证油液的储油量，最后通过微调水箱高度和水幕孔压力防止渗油。即整个地下油库的水封过程模拟完毕。所述的试验装置简单轻便，试验操作方便安全，可以用来进行课堂模型演示试验，加深初学者对水封原理的认识。本专利技术的有益效果如下：1.使用本装置，可以用来模拟地下水封油库的储油机理，与实际工程相结合，加深对整个水封油库储油方法的认识。2.通过本装置，可以通过模拟试验得出地下水位变化对于地下水封油库的影响，具体表现在对于水垫层以及油层厚度的影响。3.通过本装置，可以通过模拟试验得出水幕孔压力对于地下水封油库的影响，具有表现在对于水垫层以及油层厚度的影响。4.本试验装置透明，可以直接观测整个地下油库的水封过程，通过水箱以及洞库上的刻度，可以清楚的记录下地下水位，水垫层以及油层的变化。5.所述的进出油口以及出水口，可以用来模拟实际储油过程中的抽排水以及进出油现象，以便维持整个储油过程的稳定，保证洞室内水压和油压的相对平衡。6.可以对已经建成的地下水封油库的储油稳定性进行模拟，并对相应的参数变化进行稳定性评估。7.该试验装置尺寸较小，操作简单，安全可靠，可以作为地下水封油库的试验模型，用来进行课堂水封原理的演示试验。附图说明构成本申请的一部分的说明书附图用来提供对本申请的进一步理解，本申请的示意性实施例及其说明用于解释本申请，并不构成对本申请的不当限定。图1为本专利技术的模拟水封油库储油原理的试验装置结构正视图；图2为本专利技术的模拟水封油库储油原理的试验装置结构侧视图；其中：1.水箱，2.透明岩石材料构成的地下围岩裂隙环境模型，3.水幕巷道，4.倾斜水幕孔，5.直墙圆拱形洞室，6.进油口，7.出油口，8.抽水口，9.抽水泵，10.潜液泵，11集水槽。具体实施方式应该指出，以下详细说明都是例示性的，旨在对本申请提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属
的普通技术人员通常理解的相同含义。需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本申请的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。正如
技术介绍
所介绍的，现有技术中目前阶段对于地下水封油库的研究，大多数依托于黄岛等地下水封油库群的建设项目，但是大型地下油库项目不能满足某些试验的要求，针对地下油库的小型模拟试验装置有所欠缺，无法准确模拟地下油库的水封原理以及各种参数的变化影响，也就无法对于水封油库的各个影响因子进行深入研究，为了解决如上的技术问题，本申请提出了一种模拟地下水封油库储油原理的试验装置及方法。本申请的一种典型的实施方式中，如图1所示，本专利技术的整个试验装置，除水箱外，均采用本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种模拟地下洞库水封作用的试验装置，其特征在于，包括水箱、透明岩石材料、水幕巷道、水幕孔、储油洞室、进油口、出油口以及抽水口；所述的水箱包围整个透明岩石材料制作的地下围岩环境模型，所述的地下围岩环境模型内部由上到下依次布置水幕巷道以及与所述的水幕巷道相连的倾斜水幕孔，在所述的倾斜水幕孔形成的水幕下方设有储油洞室，所述的进油口通过管道与储油洞室内部相连，出油口通过管道与储油洞室底部水垫层上部的潜液泵相连，模拟出油过程；所述的抽水口则通过管道与储油洞室底部设置的集水槽内的抽水泵相连以控制底部水垫层的厚度。

【技术特征摘要】
1.一种模拟地下洞库水封作用的试验装置，其特征在于，包括水箱、透明岩石材料、水幕巷道、水幕孔、储油洞室、进油口、出油口以及抽水口；所述的水箱包围整个透明岩石材料制作的地下围岩环境模型，所述的地下围岩环境模型内部由上到下依次布置水幕巷道以及与所述的水幕巷道相连的倾斜水幕孔，在所述的倾斜水幕孔形成的水幕下方设有储油洞室，所述的进油口通过管道与储油洞室内部相连，出油口通过管道与储油洞室底部水垫层上部的潜液泵相连，模拟出油过程；所述的抽水口则通过管道与储油洞室底部设置的集水槽内的抽水泵相连以控制底部水垫层的厚度。2.如权利要求1所述的模拟地下洞库水封作用的试验装置，其特征在于，所述的水箱为透明材料制成，将整个地下围岩环境模型放入水箱中模拟地下水位，通过调节水箱内的水深调节整个洞室周围的地下水位；且在所述的水箱上标有刻度，用来记录试验时地下水位的变化。3.如权利要求1所述的模拟地下洞库水封作用的试验装置，其特征在于，所述的水幕巷道的轴线与储油洞室的轴线相平行，沿着水幕巷道的轴向方向水幕孔倾斜布置在水幕巷道两侧，水幕巷道上布置有水压加载装置，用来改变水幕系统的供水压力，使得水幕系统的水能最大程度补给至洞库周围透明岩石材料。4.如权利要求1所述的模拟地下洞库水封作用的试验装置，其特征在于，所述的储油洞室截面形状为圆拱形，洞室上标有刻度，用于观察水垫层和油层的...

【专利技术属性】
技术研发人员：许振浩，卜泽华，高斌，施雪松，王欣桐，潘东东，黄鑫，刘彤晖，管清正，
申请(专利权)人：山东大学，
类型：发明
国别省市：山东,37