[发明专利]一种地下油库水幕系统注水渗流试验装置

说明书

本发明公开了一种地下油库水幕系统注水渗流试验装置，包括供水箱，隔膜泵、压力计、流量计和装配注水系统；装配注水系统包括实验水箱，在实验水箱内设置有I类构件和II类构件，用于模拟不同的裂隙条件，I类构件和II类构件通过拼接，模拟不同裂隙情况，I类构件用于控制裂隙与水平面的夹角，II类构件用于控制不同的裂隙的宽度，根据需要模拟的裂隙的个数确定I类构和II类构件的个数。本发明的装置可以模拟地下油库水幕系统注水过程的动态渗流规律，为水幕系统优化提供理论基础，也可用于其他岩土工程裂隙注水问题的探究，装配注水系统采用透明材料，可实时监测钻孔注水过程。

技术领域

本发明涉及地下油库水幕系统优化设计研究领域，具体为一种地下油库水幕系统注水渗流试验装置。

背景技术

地下水封洞库与其他储油方式相比具有占地少、安全性高和经济环保等突出优点，已成为世界各国石油储备的首选方式。水幕钻孔是水幕系统发挥作用的关键载体，水幕系统作为地下水封洞库的重要组成部分，对其评价及优化一直是设计、研究人员的关注重点。裂隙特征和水力条件必定会影响水幕钻孔注水渗流规律，只有正确把握了水幕钻孔注水渗流规律，才可能因地制宜科学合理的开展水幕系统的优化设计。但目前对于水幕系统注水渗流规律的研究较少，缺少方便好用的测试仪器。

发明内容

为了能够实现模拟不同条件地下油库水幕系统注水渗流过程，实现对全过程的可视化监测，以探究水幕系统注水过程渗流动态变化规律，本发明提供一种地下油库水幕系统注水渗流试验装置。

为了解决上述技术问题，本发明提供了如下的技术方案：

本发明的试验系统包括：供水箱，隔膜泵、压力计、流量计、装配注水系统。

供水箱用于提供水源；隔膜泵用于提供不同的注水压力，注水压力通常小于0.2MPa；压力计用于监测注入的压力；

流量计用于监测注入流量的变化；装配注水系统用于模拟不同的裂隙条件；高速摄像机及电脑用于实验过程中对注水过程的实时记录。

装配注水系统利用透明材料制作，可采用3D打印技术制作；装配注水系统包括:I类构件、II类构件和实验水箱及固定螺丝；I类构件和II类构件通过拼接，用以模拟不同裂隙情况(不同产状裂隙，不同宽度的裂隙)，I类构件用于控制不同的裂隙产状，主要用于控制裂隙与水平面的夹角。II类构件用于控制不同的裂隙的宽度。

I类构件由箱体和一个或两个箱板组成；箱体与箱板中央贯设有注水孔，箱板与水平面之间的夹角可在45°～90°之间调节,箱体除注水孔外其余部分均为实心；箱板和和箱体可通过3D打印一体成型。I类构件的厚度与长度的比值≥1，从而确保I类构件具有足够的厚度，防止在注水后I类构件在水流下变形，从而影响到裂隙的角度和宽度，从而确保实验的准确性。

II类构的中心也设置有注水孔，II类构件与I类构件通过凹凸配合进行组装；I类构件的箱板上设置有突出箱板表面的凸台，凸台上设置有与实验水箱进行拼接的结构。

优选的，II类构件的注水孔周围设置有凸起，I类构件箱板的注水孔周围设置有与凸起相配合的凹槽。优选的，凸起和凹槽的个数分别为四个。I类构件上设置有多干个螺丝固定孔。

装配时，两端的I类构件与实验水箱通过箱板上的拼接扣进行拼接；两端的I类构件由箱体和一个箱板组成，中间的I类构件由箱体和两个箱板组成，两个箱板分别与一个II类构件组装；将两个II类构件相邻放置，两个II类构件之外的I类构件的箱板通过固定螺丝固定。两个相邻的II类构件之间的间隙即为模拟的裂隙，由于凸台的高度是恒定不变的，当II类构件的厚度变化时，便可以使得相邻的两个II类构件之间的间隙变化，从而实现裂隙宽度的调节。实际实验中可以根据需要制作多个裂隙模拟系统，用以模拟多个裂隙组合的情况。实验水箱的长度与裂隙模拟系统的总厚度一致，优选的，可将实验水箱设置为边长可调节的可伸缩水箱。