一种水封洞库水幕系统参数优化研究装置
阅读说明：本技术 一种水封洞库水幕系统参数优化研究装置 (Water seal cave depot water curtain system parameter optimization research device ) 是由 殷丹丹 杨森 竺柏康 朱根民 赵东锋 于 2020-12-17 设计创作，主要内容包括：本发明公开了一种水封洞库水幕系统参数优化研究装置,属于地下水封油库储油技术领域,本装置包括：裂隙岩体,裂隙岩体放置在实验箱体内,裂隙岩体各壁面与实验箱体之间存留间隙；储油洞室,储油洞室开设在裂隙岩体内,裂隙岩体内还水平开设有水幕巷道,水幕巷道设于储油洞室上部的裂隙岩体内,水幕巷道分别设有竖直钻设的第二水幕孔和水平钻设的第一水幕孔,本发明实现了模拟地下油库水封,以及模拟地下水位、地上降雨对地下水位影响等,水幕参数精准获取以实现对水封洞库水幕系统参数优化。(The invention discloses a water curtain system parameter optimization research device of a water seal cave depot, belonging to the technical field of oil storage of an underground water seal oil depot, and the device comprises: the fractured rock mass is placed in the experiment box body, and gaps are reserved between each wall surface of the fractured rock mass and the experiment box body; the device comprises an oil storage cavern, wherein the oil storage cavern is arranged in a fractured rock body, a water curtain tunnel is further horizontally arranged in the fractured rock body and is arranged in the fractured rock body at the upper part of the oil storage cavern, and the water curtain tunnel is respectively provided with a second water curtain hole which is vertically drilled and a first water curtain hole which is horizontally drilled.)
技术领域
本发明属于地下水封油库储油技术领域，具体涉及一种水封洞库水幕系统参数优化研究装置。
背景技术
本部分的描述仅提供与本申请公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
随着近年来社会的发展，石油储备对于国家安全发展起着至关重要的作用。地下水封油库，作为一种新型的地下储油方式，具有安全可靠，储油量大和环境污染小等优点。因此地下水封储油洞室的建设是我国战略石油储备重点实施对象。在整个地下水封油库的运行过程中，地下水位，水幕孔压力，油压水压等参数的变化会影响地下油库储油的稳定性。现今，虽然我国在地下水封油库的实际建设中有了一定的发展，但是油库的运行过程中各种参数的变化等还无法准确监测，地下水位，水幕孔压力等参数的变化对于整个储油洞室的影响也存在较多盲区。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本申请的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本申请的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
本发明的目的在于提供一种水封洞库水幕系统参数优化研究装置，模拟地下油库水封，以及模拟地下水位、地上降雨对地下水位影响等，水幕参数精准获取以实现对水封洞库水幕系统参数优化。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：一种水封洞库水幕系统参数优化研究装置，包括：
裂隙岩体，裂隙岩体放置在实验箱体内，裂隙岩体各壁面与实验箱体之间存留间隙；
储油洞室，储油洞室开设在裂隙岩体内，裂隙岩体内还水平开设有水幕巷道，水幕巷道设于储油洞室上部的裂隙岩体内，水幕巷道分别设有竖直钻设的第二水幕孔和水平钻设的第一水幕孔，
其中，储油洞室内底部设有水垫层，水垫层内设有潜水泵，潜水泵连接有抽排水竖井，且抽排水竖井井口设于实验箱体外，储油洞室还连通有进出油竖井，进出油竖井井口设于实验箱体外；
-其中，裂隙岩体上部设置地层，地层与裂隙岩体之间设有地下水层，地层上部设有喷水头。
本发明将裂隙岩体与实验箱体之间设置成存留间隙的方式，目的在于能够通过将水体注入至裂隙岩体与实验箱体之间的空间内，来调控对裂隙岩体外部水压控制，在裂隙岩体内开设储油洞室和水幕巷道的方式来模拟现实生产中水封洞库操作方案，便于水幕参数精准获取，在水幕巷道分别设置水平以及竖直的水幕孔方式同样是为模拟实际操作生产使用手段，而水垫层和潜水泵的设计用于调控储油洞室内部油层水平位置高度，同时为精准模拟储油环境条件，通过设置地层和地下水层的方式来完全模拟水封洞库环境，更进一步的设计喷水头的方式来模拟水封洞库区域范围内降雨对水封洞库影响。
根据本发明一实施方式，利用研究装置进行水幕参数优化，具体方法如下：
-注油试验，控制地下水层水位高度恒定，控制水垫层厚度恒定，控制第一水幕孔和第二水幕孔内压力恒定，分别向储油洞室内注油8次，注油高度为5cm/次，每次注油后观察是否有油液渗出，并记录试验相关参数；
-加压试验，控制地下水层水位高度恒定，控制水垫层厚度恒定，分8次逐渐对第一水幕孔和第二水幕孔同时加压，每次加压后观察是否有油液渗出，并记录试验相关参数；
-对比注油试验和加压试验数据，获得储油量与水幕孔压力之间的定性关系。
本发明所设计的方法通过模拟试验得出地下水位变化对于地下水封油库的影响，具体表现在对于水垫层以及油层厚度的影响。
根据本发明一实施方式，储油洞室内设有第一传感组件，第一传感组件包括压力传感器和油水含量分布光纤传感器。压力传感器用于获取储油过程中储油洞室内部压力变化值，在达到预警值前，进行提前预警，而油水含量分布光纤传感器用于判断储油洞室内部水体含量，便于监控储油环境和储油量。
根据本发明一实施方式，第一水幕孔和第二水幕孔内分别设有第二传感组件，第二传感组件包括压力传感器和油水含量分布光纤传感器；在第一水幕孔和第二水幕孔设有的第二传感器组件能够监测孔体内部水压，且能够监测是否有油体泄漏，能够及时将监测数据反馈工控机进行分析预警。
根据本发明一实施方式，第一水幕孔和第二水幕孔的孔壁之间的裂隙岩体内具有裂隙。利用水幕孔形成连接的裂隙载水网络以便于实现水封洞库，保证水压大于储油洞室内部油压。
根据本发明一实施方式，第一水幕孔和第二水幕孔的钻孔偏斜率小于0.2％。偏斜率的控制用于避免和预防岩体内部的节理或裂隙变化过大造成漏水等不良现象出现，特别是预防事故发生。
根据本发明一实施方式，储油洞室上端左右两侧分别设有水幕巷道，水幕巷道设有竖直钻设的第二水幕孔孔底水平高度低于储油洞室底面水平高度，用于保证对储油洞室底部水封效果。
根据本发明一实施方式，地层上具有至少两根竖直设置的支撑架，支撑架之间连接有第二输水管体，第二输水管体上设有至少两个喷水头。在地层上部设有的喷水头用于实现模拟降雨，以便于模拟在降雨环境下地下水层的水位变化等对下部水封洞库的影响，更高较佳的获取复杂环境下水封洞库优化参数值。
根据本发明一实施方式，实验箱体外侧设有储水箱，储水箱通过管体连接有第一泵体，第一泵体通过第一输水管体与第二输水管体连通，用于实现对喷水头进行供水。
根据本发明一实施方式，第一传感组件和第二传感组件分别与设于实验箱体外的工控机连接，工控机连接有报警器，用于实现获取监测参数以及进行预警，特别是在油体泄漏后第一时间进行预警。
根据本发明一实施方式，研究装置进行水幕参数优化方法还包括：-降雨试验，控制地下水层水位高度恒定，控制水垫层厚度恒定，分8次逐渐降雨，每次降雨后观察是否有油液渗出，并记录试验相关参数。本发明所设计的方法通过模拟试验得出地下水位变化对于地下水封油库的影响，还包括对于降雨后地下水层11对水封洞库的影响。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明将裂隙岩体与实验箱体之间设置成存留间隙的方式，目的在于能够通过将水体注入至裂隙岩体与实验箱体之间的空间内，来调控对裂隙岩体外部水压控制，在裂隙岩体内开设储油洞室和水幕巷道的方式来模拟现实生产中水封洞库操作方案，便于水幕参数精准获取，在水幕巷道分别设置水平以及竖直的水幕孔方式同样是为模拟实际操作生产使用手段，而水垫层和潜水泵的设计用于调控储油洞室内部油层水平位置高度，同时为精准模拟储油环境条件，通过设置地层和地下水层的方式来完全模拟水封洞库环境，更进一步的设计喷水头的方式来模拟水封洞库区域范围内降雨对水封洞库影响。
附图说明
图1为一种水封洞库水幕系统参数优化研究装置示意图；
图2为一种水封洞库水幕系统参数优化研究装置设有喷水头状态示意图；
图3为第一水幕孔和第二水幕孔示意图；
图4为本发明的装置进行储油洞室水封原理示意图。
附图标号：10-裂隙岩体；11-地下水层；12-地层；20-储油洞室；30-水幕巷道；31-第一水幕孔；32-第二水幕孔；33-第二传感组件；34-裂隙；40-抽排水竖井；41-潜水泵；42-水垫层；50-进出油竖井；60-实验箱体；70-储水箱；71-第一泵体；72-第一输水管体；73-第二输水管体；74-喷水头；75-支撑架；80-第一传感组件。
具体实施方式
以下结合具体实施方式和附图对本发明的技术方案作进一步详细描述：
实施例1：
参见说明书附图1-4所示，一种水封洞库水幕系统参数优化研究装置，包括：
裂隙岩体10，裂隙岩体10放置在实验箱体60内，裂隙岩体10各壁面与实验箱体60之间存留间隙；
储油洞室20，储油洞室20开设在裂隙岩体10内，裂隙岩体10内还水平开设有水幕巷道30，水幕巷道30设于储油洞室20上部的裂隙岩体10内，水幕巷道30分别设有竖直钻设的第二水幕孔32和水平钻设的第一水幕孔31，
其中，储油洞室20内底部设有水垫层42，水垫层42内设有潜水泵41，潜水泵41连接有抽排水竖井40，且抽排水竖井40井口设于实验箱体60外，储油洞室20还连通有进出油竖井50，进出油竖井50井口设于实验箱体60外；
-其中，裂隙岩体10上部设置地层12，地层12与裂隙岩体10之间设有地下水层11，地层12上部设有喷水头74。
本发明将裂隙岩体10与实验箱体60之间设置成存留间隙的方式，目的在于能够通过将水体注入至裂隙岩体10与实验箱体60之间的空间内，来调控对裂隙岩体10外部水压控制，在裂隙岩体10内开设储油洞室20和水幕巷道30的方式来模拟现实生产中水封洞库操作方案，便于水幕参数精准获取，在水幕巷道30分别设置水平以及竖直的水幕孔方式同样是为模拟实际操作生产使用手段，而水垫层42和潜水泵41的设计用于调控储油洞室20内部油层水平位置高度，同时为精准模拟储油环境条件，通过设置地层12和地下水层11的方式来完全模拟水封洞库环境，更进一步的设计喷水头74的方式来模拟水封洞库区域范围内降雨对水封洞库影响。
储油洞室20内设有第一传感组件80，第一传感组件80包括压力传感器和油水含量分布光纤传感器。压力传感器用于获取储油过程中储油洞室20内部压力变化值，在达到预警值前，进行提前预警，而油水含量分布光纤传感器用于判断储油洞室20内部水体含量，便于监控储油环境和储油量。
第一水幕孔31和第二水幕孔32内分别设有第二传感组件33，第二传感组件33包括压力传感器和油水含量分布光纤传感器；在第一水幕孔31和第二水幕孔32设有的第二传感器组件33能够监测孔体内部水压，且能够监测是否有油体泄漏，能够及时将监测数据反馈工控机进行分析预警。
第一水幕孔31和第二水幕孔32的孔壁之间的裂隙岩体10内具有裂隙34。利用水幕孔形成连接的裂隙载水网络以便于实现水封洞库，保证水压大于储油洞室20内部油压。
第一水幕孔31和第二水幕孔32的钻孔偏斜率小于0.2％。偏斜率的控制用于避免和预防岩体内部的节理或裂隙变化过大造成漏水等不良现象出现，特别是预防事故发生。
储油洞室20上端左右两侧分别设有水幕巷道30，水幕巷道30设有竖直钻设的第二水幕孔32孔底水平高度低于储油洞室20底面水平高度，用于保证对储油洞室20底部水封效果。
地层12上具有至少两根竖直设置的支撑架75，支撑架75之间连接有第二输水管体73，第二输水管体73上设有至少两个喷水头74。在地层12上部设有的喷水头74用于实现模拟降雨，以便于模拟在降雨环境下地下水层11的水位变化等对下部水封洞库的影响，更高较佳的获取复杂环境下水封洞库优化参数值。
实验箱体60外侧设有储水箱70，储水箱70通过管体连接有第一泵体71，第一泵体71通过第一输水管体72与第二输水管体73连通，用于实现对喷水头74进行供水。
第一传感组件80和第二传感组件33分别与设于实验箱体60外的工控机连接，工控机连接有报警器，用于实现获取监测参数以及进行预警，特别是在油体泄漏后第一时间进行预警。
研究装置进行水幕参数优化方法还包括：-降雨试验，控制地下水层11水位高度恒定，控制水垫层42厚度恒定，分8次逐渐降雨，每次降雨后观察是否有油液渗出，并记录试验相关参数。本发明所设计的方法通过模拟试验得出地下水位变化对于地下水封油库的影响，还包括对于降雨后地下水层11对水封洞库的影响。
实施例2：
利用一种水封洞库水幕系统参数优化研究装置进行水幕参数优化，具体方法如下：
-注油试验，控制地下水层11水位高度恒定，控制水垫层42厚度恒定，控制第一水幕孔31和第二水幕孔32内压力恒定，分别向储油洞室20内注油8次，注油高度为5cm/次，每次注油后观察是否有油液渗出，并记录试验相关参数；
-加压试验，控制地下水层11水位高度恒定，控制水垫层42厚度恒定，分8次逐渐对第一水幕孔31和第二水幕孔32同时加压，每次加压后观察是否有油液渗出，并记录试验相关参数；
-降雨试验，控制地下水层11水位高度恒定，控制水垫层42厚度恒定，分8次逐渐降雨，每次降雨后观察是否有油液渗出，并记录试验相关参数；
-对比注油试验、加压试验、降雨试验数据，获得储油量与水幕孔压力之间的定性关系。
上述虽然结合附图对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对本发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围以内。
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