一种大型地下水封石洞库水幕补水系统三维物理模型的装置的制作方法

本发明涉及油气储运
技术领域：
，尤其涉及一种大型地下水封石洞库水幕补水系统三维物理模型的装置。
背景技术：
：随着中国经济的高速发展，对石油的需求量日益增大。对中国而言，进行石油战略储备对于保证国家安全，保障国民经济可持续发展具有十分重要的作用。地下水封洞库具有安全、经济、高效、存储容量大等优点，因此近几十年来得到很大的发展，广泛用于国家石油战略储备中。地下水封洞库在有些地区，天然地下水很难满足水封效果，存在天然补水困难的问题，在洞库中设计水幕系统进行人工补水，水幕的设计对补水效果的影响，需要进行三维物理模型来进行模拟实验。通过物理模拟方法给矿场施工设计以及参数调整进行指导，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。技术实现要素：本发明为了解决上述技术问题，提供了一种大型地下水封石洞库水幕补水系统三维物理模型的装置，从而获取最优的注水参数，用以指导矿场水幕系统的设计以及矿场注水参数的调整。为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：一种大型地下水封石洞库水幕补水系统三维物理模型的装置，包括岩石渗透系统和水幕系统，所述岩石渗透系统包括人造岩心和主洞室，所述水幕系统包括水幕巷道，所述水幕巷道位于主洞室的上方，所述水幕巷道和主洞室于人造岩心内部钻出形成；所述水幕巷道通过水注管道与恒速或恒压供液装置连接，通过所述恒速或恒压供液装置为水注管道提供恒流或恒压的液体供应；所述主洞室设有油入口，油出口和排水管道，所述排水管道与流体渗透流速计量装置连接，通过所述流体渗透流速计量装置精确计量液体在岩石中的渗流速度。本发明通过自制的大型三维水幕系统模拟实验装置，能够模拟大型原油水封石洞库的三维水幕系统，通过不同类型的水幕方案进行渗流实验，测试出水幕系统结构对补水效果的影响。并通过调节注水参数，来对注水参数进行优化，能得到最优的注水参数。指导矿场水幕系统的设计以及矿场注水参数的调整。作为优选，所述人造岩石周围用颗粒较小的石子填充围绕形成石子围墙。作为优选，所述恒速或恒压供液装置为平流泵。作为优选，所述大型地下水封石洞库水幕补水系统三维物理模型的装置为采用亚克力材料制成的长宽高2.2*1.2*1.2m大小的长方体透明结构。作为优选，所述人造岩心为长宽高2*1*1m的长方体结构。因此，本发明具有如下有益效果：(1)装置结构简单合理，制造成本低，操作简单；(2)通过三维可视化物理模型可直观模拟大型地下水封石洞库水幕补水系统，对洞库补水系统的补水效果有直观的认识；(3)采用控制变量法精准分析，结果准确可靠，对矿场施工设计以及参数调整具有重要的指导意义。附图说明图1是本发明装置的正视图。图2是本发明装置的俯视图。图中：人造岩心1，主洞室2，水幕巷道3，水注管道4，恒速或恒压供液装置/平流泵5，油入口6，油出口7，排水管道8，流体渗透流速计量装置9，石子围墙10。具体实施方式下面通过具体实施例，并结合附图，对本发明的技术方案作进一步具体的说明。在本发明中，若非特指，所有设备和原料均可从市场购得或是本行业常用的，下述实施例中的方法，如无特别说明，均为本领域常规方法。如图1和图2所示，一种大型地下水封石洞库水幕补水系统三维物理模型的装置，装置整体为采用亚克力材料制成的长宽高2.2*1.2*1.2m大小的长方体透明结构；包括岩石渗透系统和水幕系统，其中岩石渗透系统包括人造岩心1和主洞室2，人造岩石为长宽高2*1*1m的长方体结构，且周围用颗粒较小的石子填充围绕形成石子围墙10；水幕系统包括水幕巷道3，水幕巷道位于主洞室的上方，水幕巷道和主洞室于人造岩心内部钻出形成；水幕巷道通过水注管道4与平流泵5连接，通过平流泵为水注管道提供恒流或恒压的液体供应；主洞室设有油入口6，油出口7和排水管道8，排水管道与流体渗透流速计量装置9连接，通过所述流体渗透流速计量装置精确计量液体在岩石中的渗流速度。使用本发明一种大型地下水封石洞库水幕补水系统三维物理模型的装置的研究方法，包括以下步骤：(1)制作上述大型地下水封石洞库水幕补水系统三维物理模型的装置；(2)如表1所示，改变水幕系统的注水结构，测定补水效果及排水量，获得最佳注水结构：a、保持水幕巷道与主洞室的垂直距离不变，改变水幕巷道与主洞室的水平夹角，测试不同角度下，主洞室的补水效果以及排水量，建立水幕巷道与主洞室的水平夹角与主洞室的补水效果及排水量的定量关系式，得出水幕巷道与主洞室的最佳水平夹角；b、保持水幕巷道与主洞室的水平夹角不变，改变水幕巷道与主洞室的垂直距离，测试不同距离条件下，主洞室的补水效果及排水量，建立水幕巷道与主洞室的垂直距离与主洞室的补水效果以及排水量的定量关系式，得出水幕巷道与主洞室的最佳垂直距离；表1.注水结构实验编号d(m)水平夹角(°)补水效果排水量(L)10.50窜流0.5220.530不均匀0.3730.560不均匀0.2940.590均匀0.2150.190窜流0.5760.390不均匀0.3470.590均匀0.2181.090均匀0.09由表1可得，最佳水幕系统的注水结构为水幕巷道与主洞室的水平夹角为90°，水幕巷道与主洞室的垂直距离d＝0.5m。(3)如表2所示，通过平流泵改变水注入流量，测试不同流量下，注水压力值的变化及主洞室的补水效果和排水量，建立水注入的流量与主洞室的补水效果以及排水量的定量关系式，得出水注入的最佳压力或流量，获得最佳注水参数。表2.注水参数实验编号流量(L/天)压力(MPa)补水效果90.10.10不均匀100.20.22均匀110.30.54不均匀120.51.13窜流由表2可得，最佳水幕系统的注水参数为注水压力0.22MPa，注水流量0.2L/天。本发明装置结构简单合理，制造成本低，操作简单；通过三维可视化物理模型可直观模拟大型地下水封石洞库水幕补水系统，对洞库补水系统的补水效果有直观的认识；采用控制变量法精准分析，结果准确可靠，对矿场施工设计以及参数调整具有重要的指导意义。以上所述仅为本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何形式上的限制，在不超出权利要求所记载的技术方案的前提下还有其它的变体及改型。当前第1页1 2 3