[发明专利]一种模拟多夹层盐岩地质条件的造腔模型试验装置

说明书

技术领域

本发明涉及一种岩盐造腔试验装置，尤其涉及一种模拟多夹层盐岩地质条件的造腔模型试验装置。

背景技术

相对其它储备方式，岩盐地下油气储备库具有安全、经济的特点，但国外岩盐地下储库仍时有事故发生（如油气渗漏、溶腔失效、地表沉陷等）。目前国外地下岩盐储库几乎都建在巨厚盐丘中，而我国可建地下储库的岩盐均为层状岩盐，具有厚度薄、夹层多、品位低、埋深大（江苏金坛盐岩层埋深约为1000m）的特点，相比之下我国地下岩盐储库建设难度更大、运行风险更高。目前，我国多夹层盐岩地质条件建造一个单腔盐岩储库的成本上千万元，建造周期在3年左右。江苏金坛盐岩储库建造工程作为我国西气东输工程中能源储存中转站及能源季节性调峰基地，对我国沿海地区能源供给与调节具有不可替代的作用。因此有必要针对我国多夹层盐岩地质条件盐岩储库建造的特点，获得基本的造腔工艺条件参数，保证腔体建造安全，提升造腔工程进度，降低造腔成本。 

然而，要准确掌握多夹层深埋深盐岩层能源储库建造期关键灾害因素对规避造腔失败，就必须根据我国盐岩地质条件开展相似模型试验，即模拟多夹层盐岩地层的相似材料，同时还要模拟地应力、地温，采用相同的造腔工艺模拟整个造腔过程。采用此种既能模拟地质条件，又能模拟造腔过程及造腔工艺的相似模型试验，可以较真实的反映我国特有的盐岩地质条件造腔过程中影响造腔安全关键灾害因素，也能为改进现有造腔工艺技术提供依据。

现有试验装置均存在如下不足：一、岩心钻取成本高昂，尺寸效应严重，不能较好地反映盐岩造腔；二、无法实现在含夹层的造腔过程；三、不能模拟地质条件。

发明内容

针对现有技术中的不足之处，本发明提供了一种模拟多夹层盐岩地质条件的造腔模型试验装置。通过该装置对夹层盐岩试件进行造腔模拟实验，能更真实的模拟我国深埋盐岩层中的地应力、地温、及不同层厚和杂质成份的多夹层盐岩地层，保证了地质环境和盐层赋存状态的相似模型试验可以更好地观测分析多夹层盐岩造腔的过程，为规避造腔失败和改建造腔工艺参数设计提供更为真实的理论支持和技术指导。

为了解决上述技术问题，本发明采用了如下技术方案：

一种模拟多夹层盐岩地质条件的造腔模型试验装置，包括圆桶、圆环形加温垫、造腔技术套管、压盘、温控器、超声波换能器和数据处理器；

所述圆环形加温垫的外圆贴在圆桶的内壁上，待检测的夹层盐岩试件设置在圆环形加温垫内，所述圆环形加温垫由温控器控制；所述压盘位于圆桶的顶部并压在待检测的夹层盐岩试件上；所述超声波换能器上的发射探头和接收探头并排放在圆桶的外壁上，超声波换能器的信号输出端连接数据处理器；

所述造腔技术套管包括油管、外管和中心管，所述外管套在中心管外，油管套在外管外，所述油管、外管和中心管的底部均穿过压盘并伸入夹层盐岩试件的腔体内。

作为本发明的另一种优选方案，所述圆环形加温垫的内壁为上口大、下口小的圆锥形。

与现有技术相比，本发明的一种模拟多夹层盐岩地质条件的造腔模型试验装置，具有如下优点：

1、通过该装置对夹层盐岩试件进行造腔模拟实验，能更真实的模拟我国盐岩层中地应力、地温、及不同层厚和杂质成份的多夹层盐岩地层。

2、为了监测整个造腔过程，该装置在圆桶外壁增加了超声波换能器，开启超声波换能器探测测定波在夹层盐岩试件的壁面传播的时间来计算任意造腔阶段的厚度，通过统计拟合各检测点的夹层盐岩试件腔壁厚度，再辅以三维画图软件便可得出腔体的形状，实现跟踪监测各造腔阶段腔体形状扩展过程，保证地质环境和盐层赋存状态的相似模型试验，可以更好地观测分析多夹层盐岩造腔的过程，为规避造腔失败和改建造腔工艺参数设计提供更为真实的理论支持和技术指导。

附图说明

图1为模拟多夹层盐岩地质条件的造腔模型试验装置的结构示意图；

图2为圆桶外壁正交网格线分布的结构示意图。

附图中：1—圆桶； 2—圆环形加温垫； 3—盐岩层； 4—夹层； 5—夹层盐岩试件； 6—压盘； 7—油管； 8—外管； 9—中心管； 10—温控器； 11—检测点； 12—超声波换能器； 13—发射探头； 14—接收探头； 15—数据处理器。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细地描述。