本发明专利技术具体涉及一种模拟水下溢油的装置与方法,装置包括设有液位计的储油罐、通过输油管路与储油罐连接的水下环境模拟监测系统和用于向水下环境模拟监测系统供水的给水系统。输油管路上沿着油品流动方向依次设有油泵和压力控制阀。水下环境模拟监测系统包括水缸、设于水缸内部的模拟泄漏输油管、用于拍摄水缸不同角度溢油过程的高速摄影仪、用于检测水缸中水体油浓度的检测装置。模拟泄漏输油管的进油口连接输油管路,其出油口连接设于水缸外部的出油管路。模拟泄漏输油管上还设有至少2个泄漏控制阀,所述泄漏控制阀均位于水缸底部。本发明专利技术装置操作简单,方法易于实施,可行性高,测量方法科学,能够实现价高精度的参数测量。
A device and method for simulating underwater oil spill
【技术实现步骤摘要】
一种模拟水下溢油的装置与方法
本专利技术属于石油工程领域,具体地,涉及一种模拟水下溢油的装置与方法。
技术介绍
二十一世纪以来,全球经济快速发展,人们对能源的需求急剧增加,石油作为我国的第二大能源也受到了越来越多的关注。随着陆上能源的逐渐枯竭,人们将目光转移到了海洋,资源丰富的海洋成为我们未来资源开发的重点。但是由于海底管道长期处在环境恶劣的海洋中,承受着各种不可预见的风险,时常会发生海底管道泄漏的状况,而一旦发生溢油事故,将对生态环境和国民经济造成非常严重的后果。但是长期以来,由于受水下环境等条件的限制,人们对水下的多孔溢油扩散的实验研究并不多,对水下环境的多孔泄漏油气行为归宿的研究也不够深入。
技术实现思路
为补充现有研究的不足,本专利技术提供一种模拟水下溢油的装置与方法,用于实现在室内对浅海或者河道环境进行仿真,模拟常温常压的浅水条件,为水下溢油模型提供精准的模型参数和有效数据,并可以确定水下溢油模型的准确性及模拟水下环境中油品行为轨迹和归宿。本专利技术所采用的技术方案如下:一种模拟水下溢油装置,包括设有液位计的储油罐、与储油罐相连接的输油管路、与输油管路连接的水下环境模拟监测系统和用于向水下环境模拟监测系统供水的给水系统;所述输油管路上沿着油品流动方向依次设有油泵和压力控制阀。所述水下环境模拟监测系统包括用于模拟水下环境的水缸、设于水缸内部的模拟泄漏输油管、用于从水缸正面高频拍摄水下溢油过程的高速摄影仪、用于从水缸顶部高频拍摄水下溢油过程的小型高速摄影仪、用于检测水缸中水体油浓度的检测装置及用于接受并存储高速摄影仪和小型高速摄影仪拍摄图像的计算机。模拟泄漏输油管的进油口连接输油管路,其出油口连接设于水缸外部的出油管路。模拟泄漏输油管上还设有至少2个泄漏控制阀,所述泄漏控制阀均位于水缸底部。进一步优化的,水缸为亚克力材质的上方开口透明水缸,四周及底面均采用玻璃胶加钢钉密封。进一步优化的,模拟泄漏输油管的进油端从水缸顶部伸出并与输油管路出口连接,所述模拟泄漏输油管的进油端从水缸顶部伸出并与出油管路进口连接,所述出油管路的出口连接储油罐。进一步优化的,还包括排水系统,所述排水系统包括抽水软管、与抽水软管连接且设有抽水泵的排水管路及与排水管路连接的污水池,排水时,所述抽水软管进水端从水缸顶部伸入并延伸至水缸底部。进一步优化的,还包括用于检测水缸中水体温度的温度测量装置。一种模拟水下溢油的方法,利用如上所述的模拟水下溢油的装置进行水下溢油模拟,具体步骤如下:(1)实验准备阶段将模拟泄漏输油管放入干净的水缸中并关闭全部泄漏控制阀,然后向水缸中注水,待泄漏控制阀完全没入水中且水位达到预设值时停止注水,与此同时,测量水中的温度并记录结果;启动高速摄影仪和小型高速摄影仪,并调整高速摄影仪和小型高速摄影仪使其对准实验区域,并调整好高速摄影仪和小型高速摄影仪的焦距和光圈;(2)实验进行阶段开启油泵和压力控制阀,然后根据实验预设条件开启泄漏控制阀,在溢油喷射的同时高速摄影仪和小型高速摄影仪自动抓拍泄漏控制阀处泄漏油品在水下的上升形态过程,高速摄影仪和小型高速摄影仪抓拍的图像数据通过储存卡传输至计算机进行存储,一次实验结束后关闭油泵、压力控制阀和泄漏控制阀;泄漏控制阀开启前后分别通过液位计读出储油罐内油品液位并计算一次实验的油品泄漏量。本专利技术的有益效果如下:(1)改变水下环境模拟监测系统中水深和压力控制阀,进而改变泄漏压力条件,可得到不同水深、压力条件下水下溢油的规律,通过调整泄漏控制阀的开启个数,可得到不同泄漏口个数和不同间距条件下水下溢油的规律。(2)通过处理计算机中存储的图像及视频数据,可得到在不同水深、压力、不同泄漏口个数和不同间距条件下油滴粒径的分布及上升速度,然后分析粒径和上升速度的影响因素,并探讨油滴在常温常压条件下载水面扩散分布的范围,从而为水下溢油模型提供有效的参考数据。(3)本专利技术装置可以模拟出不同水深、不同压强、喷射速度等条件下浅水溢油实验,装置操作简单,方法易于实施,可行性高,测量方法科学,能够实现较高精度的参数测量。附图说明图1为本专利技术实施例中模拟浅水区水下溢油的装置示意图(俯视方向)。图2为本专利技术实施例中水下环境模拟监测系统示意图(正视方向)。图中:11、储油罐;12、液位计;13、油泵;14、压力控制阀;151、第一泄漏控制阀;152、第二泄漏控制阀;153、第三泄漏控制阀;16、输油软管;17、出油管;21、水缸;22、温度计;23、小型高速摄影仪;24、计算机;25、高速摄影仪;31、水体油浓度检测仪;32、水体油浓度检测仪显示器;41、蓄水池;42、供水软管;43、抽水泵;44、抽水软管;45、污水池;具体实施方式本专利技术下面结合实施例作进一步详述。这些附图均为简化的示意图,仅以示意方式说明本专利技术的基本结构,因此其仅显示与本专利技术有关的构成,方向和参照(例如,上、下、左、右、等等)可以仅用于帮助对附图中的特征的描述。因此,并非在限制性意义上采用以下具体实施方式,并且仅仅由所附权利要求及其等同形式来限定所请求保护的主题的范围。如图1和图2所示,本实施例的模拟水下溢油装置包括设有液位计12的储油罐11、与储油罐11连接的输油管路16、与输油管路连接的水下环境模拟监测系统和用于向水下环境模拟监测系统供水的给水系统。输油管路上沿着油品流动方向依次设有油泵13和压力控制阀14。油泵13和压力控制阀14构成油品压力出入系统,用于调整输送至水下环境模拟监测系统中的油品压力和流量。水下环境模拟监测系统包括用于模拟水下环境的水缸21、设于水缸内部的模拟泄漏输油管、用于从水缸正面高频拍摄水下溢油过程的高速摄影仪25、用于从水缸顶部高频拍摄水下溢油过程的小型高速摄影仪23、用于检测水缸中水体油浓度的检测装置及用于接收并存储高速摄影仪和小型高速摄影仪拍摄图像的计算机24。水缸21为亚克力材质的上方开口透明水缸,四周及底面均采用玻璃胶加钢钉密封,水缸内部长、宽均为1000mm,高为1200mm。模拟泄漏输油管的进油口连接输油管路16,其出油口连接设于水缸外部的出油管路17。模拟泄漏输油管上还设有3个泄漏控制阀且分别为第一泄漏控制阀151、第二泄漏控制阀152及第三泄漏控制阀153,三个泄漏控制阀沿着模拟输油管道依次设置于水缸底部。工作时,油品通过输油软管16途径压力控制阀14、第一泄漏控制阀151、第二泄漏控制阀152和第三泄漏控制阀153,然后注入水缸,而未注入水缸的油品则路过第一泄漏控制阀151、第二泄漏控制阀152和第三泄漏控制阀153回收至储油罐11中。用于向水下环境模拟监测系统供水的给水系统包括蓄水池41、连接蓄水池且设有抽水泵的供水管路及供水软管42,所述供水软管的进水口连接抽水泵出水口,使用时将供水软管出水口放入水缸。模拟水下溢油装置还包括排水系统,所述排水系统包括污水池45、与污水池连接且设有抽水泵43的排水管路及抽水软管44,抽水软管44的出水口连接抽水泵进水口,使用使,抽水软管44的进水口从水缸顶部伸入并延伸至水缸底部。用于检测水缸中水体油浓度的检测装置包括水体油浓度检测仪31、水体油浓度检测仪显示器31,实验结束后,水体油浓度检测仪31对从水下环境模拟水缸21取出的不同方位的样品进行水体油浓度本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种模拟水下溢油装置,其特征在于:包括设有液位计(12)的储油罐(11)、与储油罐(11)相连接的输油管路(16)、与输油管路(16)连接的水下环境模拟监测系统和用于向水下环境模拟监测系统供水的给水系统;所述输油管路上沿着油品流动方向依次设有油泵(13)和压力控制阀(14);所述水下环境模拟监测系统包括用于模拟水下环境的水缸(21)、设于水缸内部的模拟泄漏输油管、用于从水缸正面高频拍摄水下溢油过程的高速摄影仪(25)、用于从水缸顶部高频拍摄水下溢油过程的小型高速摄影仪(23)、用于检测水缸中水体油浓度的检测装置及用于接受并存储高速摄影仪和小型高速摄影仪拍摄图像的计算机(24);所述模拟泄漏输油管的进油口连接输油管路(16),其出油口连接设于水缸外部的出油管路(17);所述模拟泄漏输油管上还设有至少2个泄漏控制阀,所述泄漏控制阀均位于水缸底部。
【技术特征摘要】
1.一种模拟水下溢油装置,其特征在于:包括设有液位计(12)的储油罐(11)、与储油罐(11)相连接的输油管路(16)、与输油管路(16)连接的水下环境模拟监测系统和用于向水下环境模拟监测系统供水的给水系统;所述输油管路上沿着油品流动方向依次设有油泵(13)和压力控制阀(14);所述水下环境模拟监测系统包括用于模拟水下环境的水缸(21)、设于水缸内部的模拟泄漏输油管、用于从水缸正面高频拍摄水下溢油过程的高速摄影仪(25)、用于从水缸顶部高频拍摄水下溢油过程的小型高速摄影仪(23)、用于检测水缸中水体油浓度的检测装置及用于接受并存储高速摄影仪和小型高速摄影仪拍摄图像的计算机(24);所述模拟泄漏输油管的进油口连接输油管路(16),其出油口连接设于水缸外部的出油管路(17);所述模拟泄漏输油管上还设有至少2个泄漏控制阀,所述泄漏控制阀均位于水缸底部。2.根据权利要求1所述的模拟水下溢油的装置,其特征在于:水缸(21)为亚克力材质的上方开口透明水缸,四周及底面均采用玻璃胶加钢钉密封。3.根据权利要求1所述的模拟水下溢油装置,其特征在于:所述模拟泄漏输油管的进油端从水缸顶部伸出并与输油管路出口连接,所述模拟泄漏输油管的进油端从水缸顶部伸出并与出油管路(17)的进口连接,所述出油管路的出口连接储油罐。4.根据权利要求1所述的模拟水下溢油装置,其特...
【专利技术属性】
技术研发人员:纪虹,徐曼琳,杨克,黄维秋,
申请(专利权)人:常州大学,
类型:发明
国别省市:江苏,32
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