[发明专利]一种盐岩溶解速率的测试装置及方法

说明书

技术领域

本发明涉及溶解速率技术领域，主要适用于盐岩溶解速率的测试装置及方法。

背景技术

由于盐岩具有良好的低渗透性、流变性以及损伤自愈合性，因此盐岩已成为世界各国地下储存的首选介质。盐岩地下储气库的建腔方式是水溶建腔，通过注入清水，再置换卤水，使地下盐岩溶解于水并形成一定形状的腔体。盐岩地下储气库的腔体形状对于储气库的稳定性至关重要。腔体太扁，则容易发生顶板垮塌造成油气泄漏；腔体太瘦长，则容易发生片帮垮落造成储气库失稳，因此水溶造腔的目标就是建成符合稳定性特征的目标形状腔体。现阶段普遍采用的方法是通过油垫法利用造腔软件对腔体的形状进行控制，其中盐岩的溶解速率及扩散速度是盐岩地下储气库造腔软件中的重要参数，因此，盐岩的溶解特性对腔体形状控制非常重要。

盐岩地下储气库埋深范围从500m到2000m，地下温度范围从35℃到85℃，温度对盐岩的溶解影响很大，常温条件下测得的溶解速率不能直接用于造腔软件。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种盐岩溶解速率的测试装置及方法，它能够在不同温度下，得到盐岩的溶解速率，从而得到盐岩在不同温度下的溶解速率的规律。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种盐岩溶解速率的测试装置，包括：用于试样的吊挂机构、溶解池、温度感应元件及加热机构；所述吊挂机构设置在所述溶解池的上方；所述温度感应元件设置在溶解池中，温度感应元件与所述加热机构的输入端连接；加热机构的输出端伸入溶解池。

进一步地，所述加热机构包括：加热元件和温控装置；所述加热元件设置在所述溶解池中，加热元件与所述温控装置连接；所述温度感应元件与温控装置连接。

进一步地，所述用于试样的吊挂机构包括：支架、螺旋升降器、挂钩、钢丝绳及环形卡扣；所述支架与所述螺旋升降器通过螺纹连接，且螺旋升降器竖直设置在所述溶解池上方；所述挂钩设置在螺旋升降器的下端；所述钢丝绳连接挂钩和所述环形卡扣的卡扣。

进一步地，所述钢丝绳为三叉钢丝绳；所述三叉钢丝绳连接所述挂钩和所述环形卡扣上的三个卡扣。

进一步地，所述支架为门形支架；所述门形支架的底座设置在所述溶解池的两侧，门形支架的上部与所述螺旋升降器通过螺纹连接。

进一步地，所述溶解池的内壁上带有体积刻度。

进一步地，所述温度感应元件为热电偶。

进一步地，所述加热元件为螺旋电热丝。

进一步地，所述温控装置为温控仪。

本发明还提供了一种盐岩溶解速率的测试方法，包括：

记录溶解池中清水的初始体积；

通过加热机构对所述溶解池中的清水进行加热；通过温度感应元件将溶解池中液体的温度数据传输到所述加热机构；

记录盐岩试样的试验溶解端面的面积S，并通过用于试样的吊挂机构将所述盐岩试样吊挂在溶解池中进行加热溶解试验；

在试验时间后，将所述清水的初始体积减去记录的溶解液的剩余体积V_溶解液得到蒸发水的体积V_蒸发水；通过密度计得到溶解液的密度ρ_溶解液；对ρ_溶解液、V_溶解液和V_蒸发水进行求导得到溶解液密度的导数ρ′_溶解液，溶解液体积的导数V′_溶解液及蒸发水体积的导数V′_蒸发水；

通过试样溶解速率公式：

其中，ρ_清水是清水的密度；

计算得到盐岩试样的溶解速率。

本发明的有益效果在于：

本发明提供的盐岩溶解速率的测试装置及方法基于质量守恒定律，通过已知的溶解速率公式计算得到盐岩在不同温度下的溶解速率，进而得到盐岩在不同温度下的溶解速率的规律，为盐岩地下储气库的造腔形状控制软件提供了可靠的数据及相关关系。本发明还对其他溶解于水的矿物的溶解速率测定也同样适用，因此本发明具有极大的实用性。本发明结构简单、操作简单、成本低廉。

附图说明

图1为盐岩在溶解过程中的质量守恒示意图。

图2为本发明实施例提供的盐岩溶解速率的测试装置的结构示意图。

图3为本发明实施例提供的盐岩溶解速率的测试装置中的环形卡扣的仰视图。

图4为通过本发明实施例提供的盐岩溶解速率的测试装置试验得到的盐岩溶解速率随溶解液温度、密度变化曲线图。