一种裂隙网络两相流实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裂隙网络两相流实验装置及方法，涉及岩土工程测量仪器领域。该装置包括一套裂隙网络模型、一套裂隙网络模型放置台、两套流体供给系统、一套油水分离系统和一套信号采集系统。裂隙网络模型采用透明亚克力板制作。模型放置台为水平度可调整的多孔板。供流系统由空压机和供流系统箱体组成，其中供流系统箱体内有两个子箱体，一个为供流箱，一个为回收箱，两个子箱体底部相隔，上部相通。油水分离器的设计既可降低油水混合物随意排放对环境的污染，又可实现油水循环利用。信号采集系统由差压计、压力传感器以及高清摄像机组成。本发明专利技术针对裂隙网络进行设计，能够稳定可靠的实现裂隙网络两相流的相关实验，具有较强的实用价值。

Slit network two-phase flow experimental device and method

The invention discloses an experimental device and a method for two-phase flow in a fractured network, relating to the field of geotechnical engineering measuring instruments. The device comprises a set of fracture network models, a set of fracture network models, a placing platform, two sets of fluid supply systems, a set of oil-water separation systems and a signal acquisition system. The crack network model is made of transparent acrylic plate. The model placing table is a porous plate with adjustable levelness. The supply system is composed of an air compressor and a flow supply system box, wherein, the supply flow system has two sub boxes in the box body, one is a flow supply box, one is a recovery box, and the bottom of the two sub boxes is separated from each other and the upper part is communicated with each other. The design of oil-water separator can not only reduce the pollution of the water and oil mixture at random, but also realize the oil and water recycling. The signal acquisition system consists of a differential pressure sensor, a pressure sensor, and a high-definition camera. The invention aims at the design of the fissure network, and can stably and reliably realize the relevant experiment of the two-phase flow in the fissure network, and has strong practical value.

【技术实现步骤摘要】
一种裂隙网络两相流实验装置及方法
本专利技术涉及岩土工程测量仪器领域，尤其涉及一种裂隙网络两相流实验装置及方法。可用来检测和研究岩石裂隙网络两相流特性。
技术介绍
近年来，随着地下能源的开采，核废料的处理，CO2的地质封存，地下储油、储气等大型工程的兴建，岩体两相流问题日益引起广泛关注。因地质构造作用，岩体中存在着各种各样的不连续面，如材料分界面，断层，软弱夹层，节理，裂隙等。通常，这些不连续面构成了地下流体的渗流通道，使得裂隙介质的水力学性质不同于多孔介质。当前，关于裂隙岩体两相流的研究多是借鉴多孔介质的相关理论，但是该方法不能很好地反映裂隙介质的两相流特性。因此，从裂隙岩体这一材料性质出发，采用实验的手段研究岩体中单裂隙面、裂隙网络两相流特性是认识，理解裂隙岩体两相流的关键，也是建立合适的裂隙岩体两相流数学模型进而有效预测裂隙岩体两相流行为的基础。在现有的技术中，中国专利号为CN201510906972.1的专利技术专利公开了一种“裂隙岩体两相流可视化实验装置”。但该装置的主要功能为观察裂隙岩体中两相流的流动过程和界面变化，不能量测裂隙面中流体压力的大小与分布。这些参数对于裂隙岩本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种裂隙网络两相流实验装置，其特征在于：该装置包括一套裂隙网络模型、一套模型放置台、两套流体供给系统、一套油水分离系统和一套信号采集系统；信号采集系统包括水压传感器(2)、差压计(4)、高清摄像机(17)和电脑(18)；裂隙网络模型(1)由两块尺寸相同的透明亚克力板制作而成，在其中的一块亚克力板内雕刻有裂隙网络，然后通过亚克力板专用胶将其与另一块透明的亚克力板进行粘结；裂隙网络模型(1)的每个裂隙出口处均安装有裂隙出口转换头，以接裂隙网络模型(1)和导管；在裂隙网络模型(1)的底部设置有多个测压孔(1d)，各个测压孔(1d)中布置有水压传感器(2)，水压传感器(2)与电脑(18)相连接，通过水...

【技术特征摘要】
1.一种裂隙网络两相流实验装置，其特征在于：该装置包括一套裂隙网络模型、一套模型放置台、两套流体供给系统、一套油水分离系统和一套信号采集系统；信号采集系统包括水压传感器(2)、差压计(4)、高清摄像机(17)和电脑(18)；裂隙网络模型(1)由两块尺寸相同的透明亚克力板制作而成，在其中的一块亚克力板内雕刻有裂隙网络，然后通过亚克力板专用胶将其与另一块透明的亚克力板进行粘结；裂隙网络模型(1)的每个裂隙出口处均安装有裂隙出口转换头，以接裂隙网络模型(1)和导管；在裂隙网络模型(1)的底部设置有多个测压孔(1d)，各个测压孔(1d)中布置有水压传感器(2)，水压传感器(2)与电脑(18)相连接，通过水压传感器(2)实时记录、监测测压孔(1d)位置处的压力大小变化情况；裂隙网络模型(1)放置在裂隙模型放置台(3)上；裂隙模型放置台(3)上部为铜制多孔结构板(3a)；铜制多孔结构板(3a)的四角底部各设有一个可调节高度的螺杆(3b)，螺杆(3b)与裂隙模型放置台(3)的底部支座(3c)相连；通过旋转螺杆(3b)上的旋钮调整铜制多孔结构板(3a)的水平度；裂隙网络模型(1)的两侧设有两套流体供流系统；每套流体供流系统包括单向阀(5)、流体分流器(6)、电子流量计(7)、流量调节阀(8)、供流系统箱体、压力表(11)、泄压阀(12)、空气压缩机(13)及导管；其中，供流系统箱体是流体供流系统的核心部件；每套流体供流系统的供流系统箱体均由两个子箱体组成，其中一个子箱体供给流体流出被称为供流箱，另一个子箱体回收流体被称为回收箱；两个子箱体的底部相隔，顶部相通；两套流体供流系统中的供流系统箱体内部结构相同；两套流体供流系统的供流系统箱体分别为供流系统箱体a(9)和供流系统箱体b(10)，供流系统箱体a(9)中的两个子箱体被同一个密封盖a(9c)密封，密封盖a(9c)顶部装有压力表(11)和泄压阀(12)；压力表(11)和泄压阀(12)的作用为调节，显示供流系统箱体a(9)内的压力；供流系统箱体a(9)的两个子箱体分别为供流箱a(9a)和回收箱a(9b)，供流系统箱体b(10)的两个子箱体分别为供流箱b(10a)和回收箱b(10b)；流体供给系统的各个子箱体各被引出一根导管，导管中各安装有一个单向阀(5)；其中，从供流箱a(9a)和供流箱b(10a)引出的单向阀(5)只能使流体从供流箱a(9a)、供流箱b(10a)流出不能使流体流入；从回收箱a(9b)和回收箱b(10b)引出的单向阀(5)只能使流体流入回收箱a(9b)、回收箱b(10b)不能使流体流出；从供流箱a(9a)，供流箱b(10a)引出的导管上还依次安装有流量调节阀(8)和电子流量计(7)；供流箱a(9a)和供流箱b(10a)分别连接空气压缩机(13)，供流箱a(9a)和供流箱b(10a)内的压力由空气压缩机(13)提供；每套流体供流系统的两个子箱体引出的导管通过流体分流器(6)与裂隙网络模型(1)相连接；油水两相流时，两套流体供给系统中的回收箱a(9b)、回收箱b(10b)各通过一根导管与油水分离器(14)相连通，油水分离器(14)将回收箱a(9b)、回收箱b(10b)中的油水混合物进行分离，通过油水分离器(14)的出水口15和出油口16将分离出的水和油各通过一根导管分别对应流回供流箱a(9a)和供流箱b(10a)；差压计(4)设置在裂隙网络模型(1)的两侧，差压计(4)与电脑(18)相连，实时监测某两个裂隙出口或入口的压力差；裂隙网络模型(1)的正上方放置有高清摄像机(17)，高清摄像机(17)与电脑(18)相连接，通过高清摄像机(17)实时监测两相流的流动过程和两相流界面的变化情况。2.根据权利要求1所述的一种裂隙网络两相流实验装置，其特征在于：裂隙网络模型(1)采用透明亚克力板制作，裂隙模型上层(1b)和裂隙模型下层(1a)分别制作好之后，使裂隙模型上层(1b)模型的裂隙出口和裂隙模型下层(1a)模型的裂隙出口相对，采用亚克力板专用胶将其粘合在一起；裂隙网络模型下层(1a)设置有随机裂隙；其中，随机裂隙的隙宽、隙长以及裂隙深度均可根据试验要求自行设置；裂隙与边界的接触处设置了大于裂隙宽度和高度的裂隙出口；裂隙网络模型上层(1b)不雕刻任何裂隙，只在裂隙出口处对应的位置雕刻裂隙出口；在粘结裂隙网络模型上层(1b)和裂隙网络模型下层(1a)时使两个裂隙出口相对；裂隙出口横截面的尺寸大于裂隙横截面的尺寸；裂隙与管道通过裂隙出口转换头(1c)相连接。3.根据权利要求1所述的一种裂隙网络两相流实验装置，其特征在于：裂隙网络模型中设置测压孔(1d)，安装水压传感器(2)；测压孔(1d)设置在裂隙网络模型下层亚克力板中相应位置；裂隙网络模型测压孔(1d)通过攻丝工艺安装水压传感器(2)的配套内螺纹，方向垂直向下。4.根据权利要求1所述的一种裂隙网络两相流实验装置，其特征在于：制作好的裂隙网络模型(1)放置在裂隙模型放置台(3)上；裂隙模型放置台(3)由三部分组成：上层多孔板(3a)，可调节高度螺杆(3b)，下层底部支座(3c)；上层多孔板(3a)上放置裂隙网络模型(1)，在放置裂隙网络模型(1)时需要使全部测压孔位置正好位于多孔板内孔的正上方，以方便安装水压传感器；四个螺杆(3b)分别位于上层多孔板(3a)四个角的位置，即连接上层铜制多孔板(3a)和下层底部支座(3c)，又可通过旋转该螺杆(3b)调节上层铜制多孔板(3a)水平度；在调节上层铜制多孔板(3a)时，借助水平尺(3d)...

【专利技术属性】
技术研发人员：范立峰，王惠栋，马国伟，
申请(专利权)人：北京工业大学，
类型：发明
国别省市：北京,11