断层作用下盐岩储气库带夹层腔壁震动变形模拟实验装置

本发明涉及盐岩储气库技术领域，尤其是涉及一种断层作用下盐岩储气库带夹层腔壁震动变形模拟实验装置。

背景技术：

地下盐岩储气库作为能源储备的主要方式之一，具有单体体积大、埋深分布广、地质条件复杂等特点，在中国天然气消费量的增长中，迫切需要增加储气库的容量和规模。然而中国的岩盐资源主要分布在地堑带或半盆盆地，通常存在许多构造断裂带。在靠近地下盐岩储气库的断层附近，洞穴的安全性面临严峻挑战。并且我国建成或正在建设的盐岩储库主要位于抗震设防区，层状盐岩储库在建设和运营期间会遭到强烈的地震作用。同时，盐穴中存储的气体具有高压、易燃和易爆的特征，一旦盐岩储气库腔壁发生破坏，将会导致气体发生泄漏，引发火灾和爆炸等严重的次生灾害。

技术实现要素：

本发明要解决的技术问题是：为了解决层状盐岩储库在建设和运营期间会遭到强烈的地震作用，盐穴中存储的气体具有高压、易燃和易爆的特征，一旦盐岩储气库腔壁发生破坏，将会导致气体发生泄漏，引发火灾和爆炸等严重的次生灾害的问题，现提供了一种断层作用下盐岩储气库带夹层腔壁震动变形模拟实验装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种断层作用下盐岩储气库带夹层腔壁震动变形模拟实验装置，包括提供振动源的振动设备、设置在振动设备上的箱体和与外部检测设备连接的应变片，所述箱体内具有密封设置的腔体，所述腔体内设置有断层下盘试块和具有储气库的岩样，所述箱体上设置有与岩样中储气库连通的注气管，所述应变片设置在岩样上，所述岩样和断层下盘试块两者与腔体之间具有间隙，当所述振动设备提供振动源时，所述断层下盘试块与岩样之间在腔体内位移并相互挤压，同时通过所述应变片检测岩样振动时的变形。

本发明通过注气管将气体注入到岩样的储气库内，再由振动设备带动箱体振动，并使岩样和断层下盘试块在腔体内位移并相互挤压，能够模拟在断层作用下，盐岩储气库带断层腔壁的振动情况，通过记录应变片参数为腔壁破坏程度提供实验依据。

为了使得岩样和断层下盘试块下振动下更好的在腔体内位移并挤压，进一步地，所述箱体位于内腔的内周壁上设置有若干滚珠。通过在腔体的内周壁上设置滚珠，滚珠与岩样和断层下盘试块之间为滚动摩擦，这样就更好的使得岩样和断层下盘试块在箱体内位移。

进一步地，所述腔体内设置有断层上盘顶盖和断层下盘顶盖，所述断层上盘顶盖位于岩样上方，所述断层下盘顶盖位于断层下盘试块上方。

为了更好的使得岩样和断层下盘试块之间挤压，进一步地，所述断层下盘顶盖与断层下盘试块之间设置有第一弹簧，所述断层下盘试块与腔体之间设置有第二弹簧，所述第一弹簧和第二弹簧相对设置在断层下盘试块的两侧。通过在断层下盘试块的两侧相对设置第一弹簧和第二弹簧，这样使得断层下盘试块在箱体内更大的位移空间，也就更好的使得岩样和断层下盘试块之间挤压。

进一步地，所述断层上盘顶盖与岩样之间设置有橡胶垫片。

进一步地，所述注气管包括外硬管和内软管，所述外硬管设置在箱体外，所述内软管设置在腔体内和断层上盘顶盖之间，所述外硬管的一端与内软管之间连通，所述内软管的另一端与岩样的储气库连通。外硬管和内软管的结合是保证在振动时注气管不会出现断裂现象。

进一步地，所述岩样包括四分之一腔壁岩块、四分之三腔壁岩块和透视件，所述透视件设置在四分之一腔壁岩块和四分之三腔壁岩块之间。通过四分之一腔壁岩块、四分之三腔壁岩块和透视件来模拟盐岩储气库喊夹层腔室所受到振动和断层活动时的运行情况。

为了更好的检测盐岩储气库喊夹层腔室，进一步地，所述应变片设置在所述四分之一腔壁岩块与透视件之间，以及四分之三腔壁岩块与透视件之间。通过应变片将在四分之一腔壁岩块和四分之三腔壁岩块之间，通过应变力的参数为腔壁破坏实验提供更好的实验数据。

进一步地，所述腔体的内周壁上的设置有加强柱。加强柱是为了保证箱体结构稳定可靠。

进一步地，所述注气管上设置有压力表、流量表和阀门。

本发明的有益效果是：本发明断层作用下盐岩储气库带夹层腔壁震动变形模拟实验装置在使用时，通过注气管将气体注入到岩样的储气库内，再由振动设备带动箱体振动，并使岩样和断层下盘试块在腔体内位移并相互挤压，能够模拟在断层作用下，盐岩储气库带断层腔壁的振动情况，通过记录应变片参数为腔壁破坏程度提供实验依据，避免了层状盐岩储库在建设和运营期间会遭到强烈的地震作用，盐穴中存储的气体具有高压、易燃和易爆的特征，一旦盐岩储气库腔壁发生破坏，将会导致气体发生泄漏，引发火灾和爆炸等严重的次生灾害的问题。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明的主视图；

图2是本发明的俯视图；

图3是图2中a-a剖视图；

图4是本发明中岩样的结构示意图；

图5是本发明中箱体的内部结构示意图。

图中：1、振动设备，2、箱体，201、腔体，3、应变片，4、断层下盘试块，5、岩样，501、四分之一腔壁岩块，502、四分之三腔壁岩块，503、透视件，6、滚珠，7、断层上盘顶盖，8、断层下盘顶盖，9、第一弹簧，10、第二弹簧，11、橡胶垫片，12、外硬管，13、内软管，14、加强柱，15、压力表，16、流量表，17、阀门，18、注气管。

具体实施方式

本发明下面结合实施例作进一步详述：

本发明不局限于下列具体实施方式，本领域一般技术人员根据本发明公开的内容，可以采用其他多种具体实施方式实施本发明的，或者凡是采用本发明的设计结构和思路，做简单变化或更改的，都落入本发明的保护范围。需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”等的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-5所示，一种断层作用下盐岩储气库带夹层腔壁震动变形模拟实验装置，包括提供振动源的振动设备1、设置在振动设备1上的箱体2和与外部检测设备连接的应变片3，所述箱体2内具有密封设置的腔体201，所述腔体201内设置有断层下盘试块4和具有储气库的岩样5，所述箱体2上设置有与岩样5中储气库连通的注气管18，所述应变片3设置在岩样5上，所述岩样5和断层下盘试块4两者与腔体201之间具有间隙，当所述振动设备1提供振动源时，所述断层下盘试块4与岩样5之间在腔体201内位移并相互挤压，同时通过所述应变片3检测岩样5振动时的变形。

所述箱体2位于内腔的内周壁上设置有若干滚珠6。

所述腔体201内设置有断层上盘顶盖7和断层下盘顶盖8，所述断层上盘顶盖7位于岩样5上方，所述断层下盘顶盖8位于断层下盘试块4上方。

所述断层下盘顶盖8与断层下盘试块4之间设置有第一弹簧9，所述断层下盘试块4与腔体201之间设置有第二弹簧10，所述第一弹簧9和第二弹簧10相对设置在断层下盘试块4的两侧。

所述断层上盘顶盖7与岩样5之间设置有橡胶垫片11。

所述注气管18包括外硬管12和内软管13，所述外硬管12设置在箱体2外，所述内软管13设置在腔体201内和断层上盘顶盖7之间，所述外硬管12的一端与内软管13之间连通，所述内软管13的另一端与岩样5的储气库连通。

所述岩样5包括四分之一腔壁岩块501、四分之三腔壁岩块502和透视件503，所述透视件503设置在四分之一腔壁岩块501和四分之三腔壁岩块502之间。

所述应变片3设置在所述四分之一腔壁岩块501与透视件503之间，以及四分之三腔壁岩块502与透视件503之间。

所述腔体201的内周壁上的设置有加强柱14。此处加强柱14为间隔分布有多个。

所述注气管18上设置有压力表15、流量表16和阀门17。

上述断层作用下盐岩储气库带夹层腔壁震动变形模拟实验装置在使用时，首先通过注气管18的外硬管12注入氮气或者空气，并通过内软管13进入到岩样5的储气库内，并通过压力表15、流量表16观察储气库内的气体的压力和容量，关闭阀门17可以检验储气库的气密性，启动振动设备1并带动箱体2一起振动，使得岩样5和断层下盘试块4在腔体201内位移，断层下盘试块4在第一弹簧9和第二弹簧10的作用下挤压岩样5，岩样5的四分之一腔壁岩块501和四分之三腔壁岩块502均为带夹层的三层结构并预留储气腔室空间，用来模拟带夹层盐岩腔室，并且四分之三腔壁岩块502和四分之一腔壁岩块501之间设置透视件10用来模拟盐岩储气库含夹层腔室所受振动与断层活动时的运动，从而观察和测量振动引起的断层活动导致的盐岩储气库带夹层腔壁振动变形情况。

上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。