CN104215619B - 一种海底溢油行为归宿的实验模拟装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种海底溢油行为归宿的实验模拟装置，包括溢油模拟系统和紫外荧光照相系统，所述溢油模拟系统包括两个圆柱形的模拟海水的容器，安装于容器底部的原油锥形喷嘴和溢油分散剂锥形喷嘴，原油储罐，溢油分散剂储罐，和一个控制恒温循环水罐的电机；所述紫外荧光照相系统包括程控自动上下移动的控制器，长短波切换紫外分析仪，照相系统，步进式马达，共同安装于程序控制的可移动装置上。本发明的优点是结构简单，可以方便的模拟海底溢油的行为归宿，研究海底溢油在多介质海洋环境中的输送扩散规律，为海上突发灾害事件预警预报技术提供实验室数据的验证和技术支撑，为更好的处理深海溢油提供科学的依据。

Description

一种海底溢油行为归宿的实验模拟装置

技术领域

本发明涉及一种海底溢油行为归宿的实验模拟装置，属于海上溢油事件预警预报技术与海洋环境监测技术领域。

背景技术

近年来，随着海底石油资源的开发与利用，在石油的开采和输送过程中，海底溢油事故频发，油气井井喷、平台或钻井装置倾覆等造成的石油泛滥事故与日俱增。例如，2010年4月墨西哥湾“深水地平线”钻井平台爆炸溢油事故、2010年6月丹麦马士基集团钻井平台北海原油泄露，2010年6月埃及红海石油泄露，2010年7月大连大孤山新港码头输油管线溢油事故、2011年6月蓬莱19-3油田溢油事故。

这些事故表明，准确评估海底溢油在海底的输移扩散及时空分布对采取合理应急处置措施异常必要。目前的溢油研究中，大多只关注海面溢油，尤其是国内，对水下溢油的模拟研究较少。但是与海面溢油相比，管线泄漏、井喷或海底地质性溢油的封堵补救难度更高，危害更大，海底溢油的监控面临巨大的难题。针对海底溢油，目前常规的处置方法很难使用，在封堵溢油源之前，只能等其上浮到海面后再进行处理回收。因此, 设计一种海底溢油行为归宿的实验模拟装置，研究海底溢油在多介质海洋环境中的迁移转化和归宿行为是其重中之重。近年来，海底溢油数值模拟研究较多，但缺少实验和实践数据的验证和支撑。

发明内容

针对以上问题，本发明的目的在于提供一种简便、快速、准确的海底溢油行为归宿的实验模拟装置。

本发明包括溢油模拟系统和紫外荧光照相系统，所述溢油模拟系统包括两个圆柱形的模拟海水的容器，安装于容器底部的原油锥形喷嘴和溢油分散剂(消油剂,微生物降解菌剂等)锥形喷嘴，原油储罐，溢油分散剂储罐，和一个控制恒温循环水罐的电机；所述溢油模拟系统采用两个圆柱形容器是为了形成对照组实验。

所述原油锥形喷嘴和溢油分散剂锥形喷嘴垂直交叉安装；所述原油储罐和溢油分散剂储罐顶部装有压力表；所述原油储罐和溢油分散剂储罐管路中设有流量计；所述圆柱形容器外部有保持恒温的循环水罐体；所述恒温循环水罐体还可为原油储罐提供恒温条件。

所述紫外荧光照相系统包括可以实现程控自动上下移动的控制器，长短波切换紫外分析仪，照相系统，步进式马达，共同安装于程序控制的可移动装置上。紫外分析仪与照相系统联用组成紫外荧光照相系统，用以将普通光线下观察不清晰的油滴和溢油分散剂以及两者相作用过程中液滴粒径变化过程清晰地拍摄记录下来，具有探测灵敏度高，可以减弱消除客体背景的特点。将紫外荧光照相系统装于可移动装置上，可以根据圆柱形容器中液滴的移动，从而上下移动实时拍摄不同深度的海底溢油行为归宿状况。

本发明在使用时，先向两个圆柱形容器加入一定量的水，模拟深海海水。打开循环水系统，然后在不锈钢罐中分别放入原油和溢油分散剂，给不锈钢罐体打入一定的压力，设置不同的流速，打开开关，模拟海底溢油泄漏时的状况，用移动紫外荧光照相装置拍摄海底溢油及溢油分散剂在海水水中的运动状况。

本发明的优点是结构简单，可以方便的模拟海底溢油的行为归宿，研究海底溢油在多介质海洋环境中的输送扩散规律，为海上突发灾害事件预警预报技术提供实验室数据的验证和技术支撑，为更好的处理深海溢油提供科学的依据。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

图2是本发明的实时移动拍摄部分结构示意图。

其中，1. 原油罐压力表；2. 溢油分散剂罐压力表；3. 原油罐注液口；4. 溢油分散剂罐注液口；5. 原油不锈钢罐体；6. 溢油分散剂不锈钢罐体；7. 流量计；8. 循环水管路；9. 溢油分散剂罐高精度微量调节阀；10. 原油罐高精度微量调节阀；11. 原油管路；12. 溢油分散剂管路；13. 电机；14. 玻璃圆柱容器一；15. 玻璃圆柱容器二；16. 循环水罐体；17. 排水开关一；18. 排水开关二；19. 溢油分散剂喷嘴一；20. 溢油分散剂喷嘴二；21. 原油喷嘴一；22. 原油喷嘴二；23. 不锈钢框体；24. DCYJ-102控制器；25. 手持式紫外分析仪；26. 照相系统；27. 滚珠丝杠；28. 不锈钢托板；29. 步进式马达；30. 矩形滑轨；31. 上限控制器；32. 下限控制器；33. 电线。

具体实施方式

下面结合附图并通过具体实施例来详细说明本发明。

如图1所示，本发明的装置为对称结构包括两个圆柱形容器14、15和装置于圆柱体容器底部的喷嘴19、20、21、22，上述喷嘴为锥形设计，其管路中安装有高精度微量调节阀，可以控制油滴的溢出大小和速度，能够实现海底溢油泄漏过程中“油粒子”扩散过程实验模拟。其中，喷嘴19、20为溢油分散剂喷嘴，喷嘴21、22为原油喷嘴，溢油分散剂喷嘴在水平方向，原油喷嘴在竖直方向，两者垂直，可以实现海底溢油泄露与消油剂/微生物降解菌剂的快速生物化学反应。所述圆柱形容器由10mm 厚的玻璃制成，高200cm，直径24cm，底部还安装排水开关。图1中原油不锈钢罐体5顶部装有压力表1和注液口3，连接罐体的管路11上装有高精度微量调节阀10，对称的原油不锈钢罐体也有相同的结构；溢油分散剂不锈钢罐体结构也与原油罐体类似，并且原油和溢油分散剂管路上都装有流量计7。另外在原油罐体内部装有循环水管路，起到控温作用。

如图2所示，DCYJ-102控制器24，可控制滚珠丝杠27，通过矩形滑轨30从而带动不锈钢托板28上下移动，通过控制器24控制托板28的位置和速度；其中，滚珠丝杠高度为200cm，与图一中圆柱形容器的高度一样。托板28上装有长短波切换紫外分析仪25和照相系统26，设置不同的位置和速度就可以实时拍摄圆柱容器中不同位置的原油上升过程。步进式马达29触碰到上限控制器31或下限控制器32可停止继续向上或者向下移动，对照相系统起保护作用。通过滚珠丝杠27与矩形滑轨30联用，它的功能是将旋转运动转化成直线运动，将轴承从滚动动作变成滑动动作，由于具有很小的摩擦阻力，实现具有程序控制的紫外荧光照相系统无间隙运动，使照相系统上下平稳匀速的移动，实时、清晰地记录“油粒子”从海底到海面的迁移状况。

本发明在使用时，首先在两个圆柱形容器中放入适量的水，模拟海水的情形。接着打开循环水系统，然后通过原油罐注液口3中注入适量的原油，向注液口充入气体，观察压力表1直至达到适当的压力停止充气。对于溢油分散剂罐体注入溢油分散剂后做相同的处理。然后分别打开原油和溢油分散剂管路的微量调节阀开关，观察圆柱形容器底部井喷和溢油分散剂的释放，调节流量的大小。测定时，用DCYJ-102程序控制器调节滚珠丝杠的速度和托板的位置，由于矩形滑轨和滚珠丝杠联用将轴承从滚动动作变成滑动动作，由于具有很小的摩擦阻力可以使照相系统平稳的上下移动，用紫外荧光照相系统拍摄圆柱形容器中水体中溢油状况，清晰的记录下油滴与溢油分散剂作用过程中液滴粒径的变化。

本领域的普通技术人员都会理解，在本发明的保护范围内，对于上述实施例进行修改、添加和替换都是可能的，其都没有超出本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种海底溢油行为归宿的实验模拟装置，其特征在于它包括溢油模拟系统和紫外荧光照相系统，所述溢油模拟系统包括原油储罐、溢油分散剂储罐和两个圆柱形的模拟海水的容器，所述圆柱形的模拟海水的容器外部有保持恒温的循环水罐体，所述恒温循环水罐体还为原油储罐提供恒温条件；所述溢油模拟系统还包括原油锥形喷嘴、溢油分散剂锥形喷嘴和一个控制所述恒温循环水罐体的电机，所述原油锥形喷嘴和溢油分散剂锥形喷嘴安装于圆柱形的模拟海水的容器底部；所述紫外荧光照相系统包括程控控制器、长短波切换紫外分析仪、照相系统和步进式马达，所述长短波切换紫外分析仪和照相系统共同安装于程序控制的可自动上下移动的移动装置上。

2.根据权利要求1所述的实验模拟装置，其特征在于所述原油锥形喷嘴和溢油分散剂锥形喷嘴垂直交叉安装。

3.根据权利要求1所述的实验模拟装置，其特征在于所述原油储罐和溢油分散剂储罐顶部装有压力表。

4.根据权利要求1所述的实验模拟装置，其特征在于所述原油储罐和溢油分散剂储罐管路中设有流量计。

5.根据权利要求1所述的实验模拟装置，其特征在于所述原油储罐和溢油分散剂储罐管路中安装有高精度微量调节阀。

6.根据权利要求1所述的实验模拟装置，其特征在于所述控制器通过滚珠丝杠与矩形滑轨联用控制可移动装置上下移动。

7.根据权利要求1所述的实验模拟装置，其特征在于所述控制器为DCYJ-102程序控制器。

8.根据权利要求1所述的实验模拟装置，其特征在于所述紫外荧光照相系统还包括上、下限控制器。