[发明专利]一种裂隙网络两相流实验装置及方法

说明书

本发明公开了一种裂隙网络两相流实验装置及方法，涉及岩土工程测量仪器领域。该装置包括一套裂隙网络模型、一套裂隙网络模型放置台、两套流体供给系统、一套油水分离系统和一套信号采集系统。裂隙网络模型采用透明亚克力板制作。模型放置台为水平度可调整的多孔板。供流系统由空压机和供流系统箱体组成，其中供流系统箱体内有两个子箱体，一个为供流箱，一个为回收箱，两个子箱体底部相隔，上部相通。油水分离器的设计既可降低油水混合物随意排放对环境的污染，又可实现油水循环利用。信号采集系统由差压计、压力传感器以及高清摄像机组成。本发明针对裂隙网络进行设计，能够稳定可靠的实现裂隙网络两相流的相关实验，具有较强的实用价值。

技术领域

本发明涉及岩土工程测量仪器领域，尤其涉及一种裂隙网络两相流实验装置及方法。可用来检测和研究岩石裂隙网络两相流特性。

背景技术

近年来，随着地下能源的开采，核废料的处理，CO₂的地质封存，地下储油、储气等大型工程的兴建，岩体两相流问题日益引起广泛关注。因地质构造作用，岩体中存在着各种各样的不连续面，如材料分界面，断层，软弱夹层，节理，裂隙等。通常，这些不连续面构成了地下流体的渗流通道，使得裂隙介质的水力学性质不同于多孔介质。当前，关于裂隙岩体两相流的研究多是借鉴多孔介质的相关理论，但是该方法不能很好地反映裂隙介质的两相流特性。因此，从裂隙岩体这一材料性质出发，采用实验的手段研究岩体中单裂隙面、裂隙网络两相流特性是认识，理解裂隙岩体两相流的关键，也是建立合适的裂隙岩体两相流数学模型进而有效预测裂隙岩体两相流行为的基础。

在现有的技术中，中国专利号为CN201510906972.1的发明专利公开了一种“裂隙岩体两相流可视化实验装置”。但该装置的主要功能为观察裂隙岩体中两相流的流动过程和界面变化，不能量测裂隙面中流体压力的大小与分布。这些参数对于裂隙岩体裂隙面两相流的研究同样是非常重要的。Chih-Ying Chen在其博士论文(Chih-Ying Chen.Liquid-Gas Relative Permeabilities in Fractures:Effects of Flow Structures，PhaseTransformation and Surface Roughness[D].Stanford University，Califonia，2004.)提出一套用于单裂隙面两相流研究的实验装置，但是该装置只能通过流速控制和监测流体的流入和流出。在很多实际情况，压力控制流体的进出也很常见。在裂隙岩体两相流的研究中，特别是对于油—水两相流的研究，油水混合物的处理也是至关重要的，使之既能达到环保要求又能高效利用实验材料。

截止目前，一个可以实时记录两相流流动过程的，有效量测观测点压力变化情况的，既可以通过流速控制又能够通过压力控制流体进出的，同时能有效处理油水混合物的通用的裂隙网络两相流实验装置还未见报道。

发明内容

鉴于上述背景技术中存在的技术问题，本发明提供了一种通用的裂隙网络两相流实验装置及方法，以满足对裂隙网络两相流研究工作的需要。

一种裂隙网络两相流实验装置，该装置包括一套裂隙网络模型、一套裂隙模型放置台、两套流体供给系统、一套油水分离系统和一套信号采集系统。

裂隙网络模型1由两块尺寸相同的透明亚克力板制作而成，在其中的一块亚克力板内雕刻有裂隙网络，然后通过亚克力板专用胶将其与另一块透明的亚克力板进行粘结。裂隙网络模型1的每个裂隙出口处均安装有裂隙出口转换头，裂隙出口转换头连接裂隙网络模型1和导管。

在裂隙网络模型1的底部设置有多个测压孔1d，各个测压孔1d中布置有水压传感器2，水压传感器2与电脑18相连接，通过水压传感器2实时记录监测测压孔1d位置处的压力大小变化情况。