模拟碳酸盐岩颗粒滩沉积特征的水槽实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种模拟碳酸盐岩颗粒滩沉积特征的水槽实验装置，包括水槽、环形板、水槽驱动装置、环形板驱动装置、支撑组件和防水柔性衬垫。水槽驱动装置包含驱动电机。环形板与该水槽的截面相匹配，该环形板悬置于该水槽内且与底板具有间距。驱动电机工作带动水槽和环形板同时但反向转动。该支撑组件设于水槽内，其上覆盖该防水柔性衬垫，借助支撑组件使该防水柔性衬垫表面呈现凹凸起伏的延伸形态。该水槽实验装置用于对控制碳酸盐岩颗粒滩发育的关键因素进行模拟，利用环形水槽可模拟潮汐双向水流，利用支撑组件和防水柔性衬垫模拟碳酸盐岩沉积时不同的台地背景和微古地貌。本发明专利技术可针对性地用于碳酸盐岩颗粒滩沉积过程的模拟和研究。

A flume experimental device for simulating sedimentary characteristics of carbonate particles

The invention relates to a flume experimental device for simulating the sedimentary characteristics of carbonate grain beach, including flume, annular plate, flume driving device, annular plate driving device, supporting assembly and waterproof flexible pad. The sink drive device includes a drive motor. The annular plate matches the section of the flume, and the annular plate is suspended in the flume and has spacing with the bottom plate. The driving motor drives the flume and the annular plate at the same time but reversely turns. The supporting component is arranged in the flume and is covered with the waterproof flexible pad. With the support component, the waterproof flexible pad surface presents a concave and convex extension form. The flume is used to simulate the key factors controlling the development of carbonate grain beach. The circular flume is used to simulate the bidirectional tidal flow. The supporting components and waterproof flexible liner are used to simulate the different platform backgrounds and micro-paleogeomorphology of carbonate deposits. The invention can be applied to the simulation and study of carbonate particle beach deposition process.

【技术实现步骤摘要】
模拟碳酸盐岩颗粒滩沉积特征的水槽实验装置
本专利技术涉及一种模拟碳酸盐岩颗粒滩沉积特征的水槽实验装置。
技术介绍
海相碳酸盐岩储层是我国极具现实意义的油气接替领域，而全球大中型海相碳酸盐岩油气田的将近1/4为颗粒滩储层。碳酸盐岩颗粒滩为由生物碎屑、鲕粒、内碎屑和藻粒等颗粒构成，并在高能水流作用下聚集在碳酸盐岩台地或斜坡背景中，且形成隆起形态的碳酸盐岩沉积体。关于碳酸盐岩颗粒滩的形成机制的研究随着勘探的不断深入成为亟待解决的关键问题。海平面升降、台地结构、古地貌形态、水动力条件是影响颗粒滩发育的主要因素。国内学者的研究主要集中于海平面升降、古地貌和台地结构对颗粒滩发育的影响，对于水动力条件的研究相对较为薄弱。水动力条件控制着颗粒滩的沉积过程而沉积过程制约着颗粒滩的几何形态、连续性和粒度变化趋势，对颗粒滩发育特征的研究建立在对沉积过程理解的基础之上。不同类型的颗粒滩在平面上呈现出规律性的分布特征。不同台地结构具有不同的水动力特征，台地结构影响颗粒滩的发育。勘探实践表明，台地内部微古地貌高地对颗粒滩有利储层的发育具有一定的影响。水动力条件和古地貌形态是控制颗粒滩有利储层展布特征的重要因素。但是，颗粒滩类型多样，其发育的控制因素复杂。不同类型颗粒滩发育的主控因素仍不明确。水槽实验是模拟沉积体的沉积过程及演化规律的有效手段之一，但由于碳酸盐岩不同于碎屑岩的形成机制，传统的水槽模拟对碳酸盐岩台地的模拟没有好的模拟效果。本专利技术以碳酸盐岩颗粒滩为研究对象，对传统的水槽实验装置进行针对性的升级改造。
技术实现思路
为了解决现有技术的上述问题，本专利技术提供一种模拟碳酸盐岩颗粒滩沉积特征的水槽实验装置，用于模拟不同水动力和古地貌背景下碳酸盐岩颗粒滩的沉积过程。为了达到上述目的，本专利技术采用的主要技术方案包括：一种模拟碳酸盐岩颗粒滩沉积特征的水槽实验装置，包括：水槽，包括圆环形的底板、固定在该底板靠近外边缘的外壁和固定在该底板靠近内边缘的内壁；水槽驱动装置，其包括伞形连接座、与该伞形连接座连接的第一驱动轴以及与该驱动轴耦接的驱动电机，其中该第一驱动轴中央设为中空管，该第一驱动轴的下端部设有第一锥形齿，该驱动电机的输出轴设有第二锥形齿，所述第二锥形齿与第一锥形齿相啮合结合；环形板，其与该水槽的截面相匹配，且宽度小于该水槽的宽度，该环形板悬置于该水槽内且与该水槽的底板相距一间距；环形板驱动装置，其包括吊杆、悬臂、锁合装置和第二驱动轴，其中该环形板的上表面与该吊杆连接，该吊杆将该环形板吊挂在该悬臂的外端下方，该悬臂的内端连接该锁合装置，该锁合装置中央设有穿孔，该第二驱动轴从上至下依序穿过该穿孔、该第一驱动轴中央的中空管，该第二驱动轴的下端部设有第三锥形齿，所述第三锥形齿与第二锥形齿相啮合结合；驱动电机工作时，带动该水槽和该环形板同时反向转动；支撑组件，设于该水槽内，该支撑组件上覆盖有防水柔性衬垫，借助该支撑组件使该防水柔性衬垫表面呈现凹凸起伏的延伸状态，该防水柔衬垫为粗糙表面；该支撑组件为可调节的支撑组件或非可调节的支撑组件。优选地，所述水槽的外壁，环形板，防水柔性衬垫为透明材质制成。实验使用过程中，需要向防水柔性衬垫上方注入水(也可含有盐份调整水密度)和碳酸盐岩颗粒，该碳酸盐岩颗粒带有易于观察的颜色。根据本专利技术一个较佳实施例，该第一锥形齿为可拆卸地安装在所述第一驱动轴的下端，第三锥形齿可拆卸地安装在所述第二驱动轴的下端，且所述第三锥形齿与第一锥形齿的齿数为相同或不同。其中，该防水柔性衬垫为防水牛皮纸。根据本专利技术一个较佳实施例，该锁合装置为一个圆环本体，该圆环本体上穿设有锁合螺栓，该锁合螺栓相对于该圆环本体径向螺合于该圆环本体上；通过该锁合螺栓相对于该圆环本体的穿孔旋进/旋出，使该锁合装置的锁合螺栓作用于该第二驱动轴，使该悬臂、吊杆及该环形板借助该锁合装置与第二驱动轴相对固定或分离。根据本专利技术一个较佳实施例，该第二驱动轴上部设有若干个锁合孔，该锁合孔为沉孔或透孔，该锁合孔供该锁合螺栓穿伸结合。根据本专利技术一个较佳实施例，该第二驱动轴上部设有沿该第二驱动轴长度方向延伸的长型锁合槽，该长型锁合槽为沉槽或透槽，该锁合槽供该锁合螺栓穿伸结合。根据本专利技术一个较佳实施例，该环形板的下侧面设有距离传感器，用于感测该环形板距离水槽内水面的距离。根据本专利技术一个较佳实施例，该支撑组件包含调节轴和设于该调节轴上的不规则支撑块，该支撑块表面均为弧线形轮廓，该调节轴沿该水槽的径向贯穿于该水槽的外壁和内壁，且设于该水槽内靠近其底板的位置；通过转动该调节轴，可使覆盖在该支撑块上的防水柔性衬垫表面呈现不同形态的凹凸起伏的表面。根据本专利技术一个较佳实施例，该支撑组件为预塑件，即按照实际地貌以特定比例形成的微缩凹凸起伏地貌，预先制成硬质塑料的支撑片，将这些支撑片铺设在该水槽的底部，再在该支撑片表面覆盖该防水柔性衬垫。该预塑件可为整体式结构，即整体为一个与水槽的底板匹配的圆环形，或者为多块组接的拼接式结构，如3～6块拼接。使用时，在该水槽内装入一定深度的水量(加入盐分调节密度)和粒径在10μm～5mm内连续分布的碳酸盐岩颗粒(可用彩色颗粒)，设定驱动电机的转速，使该水槽沿一预定方向转动，同时与水面接触的环形板与该水槽反向转动，使水槽内的水体形成类似海水的动力特征，而水底的凹凸起伏面模拟不同的地貌形态，从而可在实验室中研究水体流动速度、密度和特殊貌形态下碳酸盐岩颗粒滩的沉积特征。本专利技术的有益效果是：(1)本专利技术设置的水槽，可在实验室中模拟海水动力特征，环形槽的底板上设置的支撑组件和防水柔性衬垫模拟凹凸起伏的地形地貌，从而模拟自然环境中碳酸盐岩颗粒滩的沉积过程。其中水槽，水为不断循环运动的形态，能够模拟不断发生的颗粒滩沉积现象，而无需在实验室中设置过长的水槽以让全部碳酸盐岩颗粒沉积下来，因此节约水槽实验装置制造成本和占用空间。(2)由于水槽的转动带来的离心力，会使水槽内含有的碳酸盐岩颗粒产生向水槽的外壁一侧集中的现象，因此设置所述环形板，环形板与水面接触并与水槽反向转动，能够抵消水槽转动的离心力带来的影响，使水中的碳酸盐岩颗粒能够集中的水槽中线附近流动，尽可能模拟自然状态下海水动力特征和固体沉积物的运动状态，使研究的结果能更接近客观真实情况。第一锥形齿和第三锥形齿为可拆卸地组装在第一驱动轴和第二驱动轴的下端，根据水槽内碳酸盐岩颗粒的流动状态，调整安装适当齿数的第一锥形齿和第三锥形齿，以使水体中碳酸盐岩颗粒大致在水槽的中线附近运动为宜。(3)其中驱动电机通过其输出轴与第一驱动轴的端部和第二驱动轴轴的端部分别以锥形齿相啮合，因此通过一部驱动电机实现对水槽和环形板的反向驱动，可节省本专利技术水槽实验装置的成本、降低维护难度。(4)本专利技术的水槽底部设有的该支撑组件，可根据需要调节，能够用于模拟不同的地貌。调节轴穿接在该水槽的内壁和外壁之间，设于该防水柔性衬垫下方，水体容纳在防水柔性衬垫上方，因此调节轴在该水槽内壁和外壁上的组装孔处可无需做任何防水密封处理。调节轴的端部伸出至外壁外侧，便于手动旋转调节轴，使调节轴上的支撑块以不同侧面朝上，被支撑的该防水柔性衬垫表面构成不同形貌的凹凸起伏面。附图说明图1为本专利技术一种模拟碳酸盐岩颗粒滩沉积特征的水槽实验装置的实施例的结构示意图。图2为本专利技术一本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种模拟碳酸盐岩颗粒滩沉积特征的水槽实验装置，其特征在于，其包括：水槽，包括圆环形的底板、固定在该底板靠近外边缘的外壁和固定在该底板靠近内边缘的内壁；水槽驱动装置，其包括伞形连接座、与该伞形连接座连接的第一驱动轴以及与该驱动轴耦接的驱动电机，其中该第一驱动轴中央设为中空管，该第一驱动轴的下端部设有第一锥形齿，该驱动电机的输出轴设有第二锥形齿，所述第二锥形齿与第一锥形齿相啮合；环形板，其与该水槽的截面相匹配，且宽度小于该水槽的宽度，该环形板悬置于该水槽内且与该水槽的底板相距一间距；环形板驱动装置，其包括吊杆、悬臂、锁合装置和第二驱动轴，其中该环形板的上表面与该吊杆连接，该吊杆将该环形板吊挂在该悬臂的外端下方，该悬臂的内端连接该锁合装置，该锁合装置中央设有穿孔，该第二驱动轴从上至下依序穿过该穿孔、该第一驱动轴中央的中空管，该第二驱动轴的下端部设有第三锥形齿，所述第三锥形齿与第二锥形齿相啮合；驱动电机工作时，带动该水槽和该环形板同时反向转动；支撑组件，设于该水槽内，该支撑组件上覆盖有防水柔性衬垫，借助该支撑组件使该防水柔性衬垫表面呈现凹凸起伏的延伸状态，该防水柔性衬垫为粗糙表面；该支撑组件为可调节的支撑组件或非可调节的支撑组件。...

【技术特征摘要】
1.一种模拟碳酸盐岩颗粒滩沉积特征的水槽实验装置，其特征在于，其包括：水槽，包括圆环形的底板、固定在该底板靠近外边缘的外壁和固定在该底板靠近内边缘的内壁；水槽驱动装置，其包括伞形连接座、与该伞形连接座连接的第一驱动轴以及与该驱动轴耦接的驱动电机，其中该第一驱动轴中央设为中空管，该第一驱动轴的下端部设有第一锥形齿，该驱动电机的输出轴设有第二锥形齿，所述第二锥形齿与第一锥形齿相啮合；环形板，其与该水槽的截面相匹配，且宽度小于该水槽的宽度，该环形板悬置于该水槽内且与该水槽的底板相距一间距；环形板驱动装置，其包括吊杆、悬臂、锁合装置和第二驱动轴，其中该环形板的上表面与该吊杆连接，该吊杆将该环形板吊挂在该悬臂的外端下方，该悬臂的内端连接该锁合装置，该锁合装置中央设有穿孔，该第二驱动轴从上至下依序穿过该穿孔、该第一驱动轴中央的中空管，该第二驱动轴的下端部设有第三锥形齿，所述第三锥形齿与第二锥形齿相啮合；驱动电机工作时，带动该水槽和该环形板同时反向转动；支撑组件，设于该水槽内，该支撑组件上覆盖有防水柔性衬垫，借助该支撑组件使该防水柔性衬垫表面呈现凹凸起伏的延伸状态，该防水柔性衬垫为粗糙表面；该支撑组件为可调节的支撑组件或非可调节的支撑组件。2.根据权利要求1所述的模拟碳酸盐岩颗粒滩沉积特征的水槽实验装置，其特征在于，所述水槽的外壁、环形板、防水柔性衬垫为透明材质制成。3.根据权利要求1所述的模拟碳酸盐岩颗粒滩沉积特征的水槽实验装置，其特征在于，该第一锥形齿为可拆卸地安装在所述第一驱动轴的下端，第三锥形齿可拆卸地安装在所述第二驱动轴的下端，且所述第三锥形齿与第一锥形齿的齿数为相同或不...

【专利技术属性】
技术研发人员：高志前，樊太亮，卫端，
申请(专利权)人：中国地质大学北京，
类型：发明
国别省市：北京,11