[发明专利]一种模拟原位热解污染物在地下水中扩散运移的试验装置

说明书

一种模拟原位热解污染物在地下水中扩散运移的试验装置，属于热解反应污染物扩散运移技术领域，它包括水压模拟系统、地温地应力模拟系统、污染物扩散运移模拟系统，所述水压模拟系统由气体、气体增压泵、调压阀、压力表、进气阀、水箱、补水阀、进水阀组成；所述地温地应力模拟系统，由恒温箱、伺服压力机、压力传感器组成；所述污染物扩散运移模拟系统，包括水箱、热解岩层载台、渗透液箱、相邻透水层载台、排液阀、集液器、补水阀。本发明克服了现有试验装置处于无约束状态、对试件不进行加载、不注重地温环境和地下水流动状态的缺点和不足，对地下数百米深处的地下水中油页岩和低变质煤等原位热解污染物扩散运移进行可行性试验研究。

技术领域

本发明一种模拟原位热解污染物在地下水中扩散运移的试验装置，主要用于油页岩和低变质煤等原位热解采区地下水污染模拟研究，为研究热解污染物在地下水中扩散运移规律提供试验数据。

背景技术

原位热解开采是通过注热井向地下目标矿层直接注入热解流体，利用注入流体与矿层有用组分之间发生的物理化学作用，使目标矿层有用组分在原位发生热解，最终将有用组分转化为流体，然后通过生产井将其提取到地面的一种采矿方法。与传统开采方式相比，不需要将矿产采掘至地表就可以获取资源，具有工艺流程少，成本低，开采率高，占地少的优点，是未来油页岩和低变质煤等开发利用的重要方式。

尽管原位热解开采具有上述优势，但热解会使得油页岩和低变质煤的渗透性发生巨大变化，从隔水层变为透水层，热解过程中产生的重金属、有机污染物等会进入到相邻含水层中，造成地下水污染。目前原位热解对地下水污染研究很少，且主要基于死水浸泡试验，这与采区原位有地应力与水压条件严重不符，所得试验结果与真实情况相差较大。开发能模拟地应力和水压的污染物扩散运移试验装置对真实反映原位采区地下水污染具有重要意义。

发明内容

本发明一种模拟原位热解污染物在地下水中扩散运移的试验装置的目的在于，克服传统浸泡试验方法的缺陷和不足，提供了一种能有效模拟原始地温、地应力和水压条件下的采区地下水中污染物扩散运移试验装置，能为研究热解污染物在地下水中的迁移规律提供可靠的试验数据。

一种模拟原位热解污染物在地下水中扩散运移的试验装置，其特征在于包括水压模拟系统、地温地应力模拟系统、污染物扩散运移模拟系统，所述水压模拟系统由气体、气体增压泵、调压阀、压力表、进气阀、第一水箱、第二水箱、补水阀、进水阀组成，气体通过增压泵进行增压，并通过调压阀和压力表调节所需压力，通过进气阀、第一水箱、进水阀和压力表将水压传递至第二水箱中；水体通过补水阀对第一水箱中的水进行补充。

所述水压模拟系统，通过将高压气体注入到水箱中，通过压力传递，给试件加载不同的水压，以模拟油页岩和低变质煤层等赋存的真实地下水环境。气体通过增压泵进行增压，通过调压阀和压力表调节所需压力，通过进气阀、第一水箱、进水阀和压力表将水压传递至第二水箱中。水体通过补水阀对第一水箱中的水进行补充。

所述地温地应力模拟系统，通过恒温箱和伺服压力机模拟地温和地应力条件。所述地温地应力模拟系统由恒温箱、伺服压力机、压力传感器组成。通过伺服压力机对置于热解岩层载台中的热解岩层试样进行轴压和围压加载，通过压力传感器对施加于热解岩层试件的轴压和围压进行精准监控，通过伺服压力机对置于相邻透水层载台中的透水岩层试样进行轴压和围压加载，通过压力传感器对施加于透水岩层试样的轴压和围压进行精准监控，通过恒温箱对热解岩层试件和透水岩层试样进行恒温加热。