CN107764509B - 盐穴储气库造腔过程气水界面控制模拟实验系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种盐穴储气库造腔过程气水界面控制模拟实验系统，属于盐穴储气库造腔工艺技术领域。所述系统包括：模拟盐腔，注入卤水的液压源，注入及抽出气体的气压源，采集液压源、气压源、以及模拟盐腔的情况的采集单元，根据液压源和气压源的情况控制液压源和气压源的控制电路，输出模拟盐腔的情况的终端；液压源和气压源分别与模拟盐腔连通，模拟盐腔、液压源、气压源上均设置有采集单元，液压源、气压源、采集单元、终端分别与控制电路电连接。本发明通过模拟气水界面并采集气垫层和卤水层的情况，实现气水界面变化规律和影响因素的探索。

Description

盐穴储气库造腔过程气水界面控制模拟实验系统

技术领域

本发明涉及盐穴储气库造腔工艺技术领域，特别涉及一种盐穴储气库造腔过程气水界面控制模拟实验系统。

背景技术

盐穴建造过程实际上是一个水溶采卤的过程，将淡水(地表水或地下水)用泵通过造腔管柱注入盐层，溶盐后从井下排到地面加以处理或利用；经过长期连续循环，溶解的盐量越来越多，在盐层中形成的腔体也越来越大，最终达到储气库的设计要求。

在腔体溶解过程中，由于重力分异作用，纵向的上部盐层溶解相对快，横向的盐层溶解相对慢，如不加以控制，将很快溶解到盐层顶部，达不到储气库所要求的形态。为了保护上部盐层，一般在腔体中加入油品或天然气等隔离剂，形成油垫层或气垫层隔断腔体上部盐层直接与淡水接触。

在实现本发明的过程中，发明人发现现有技术至少存在以下问题：

天然气和卤水(淡水溶盐后形成的液体)的分界面(简称气水界面)会产生较大波动，但目前还没有相关技术探索气水界面的波动情况。

发明内容

为了解决现有技术的问题，本发明实施例提供了一种盐穴储气库造腔过程气水界面控制模拟实验系统。所述技术方案如下：

本发明实施例提供了一种盐穴储气库造腔过程气水界面控制模拟实验系统，所述系统包括：

模拟盐腔，用于模拟盐穴储气库造腔工艺形成的盐腔；

液压源，用于向所述模拟盐腔内注入卤水；

气压源，用于向所述模拟盐腔内注入气体、以及从所述模拟盐腔中抽出气体；

采集单元，用于采集所述液压源的压力、所述气压源的压力、以及所述模拟盐腔内气垫层的压力、卤水层的压力、卤水层的液位、气水界面的波动情况；

控制电路，用于根据所述采集单元采集的所述液压源的压力控制所述液压源，根据所述采集单元采集的所述气压源的压力控制所述气压源，并将所述采集单元采集的所述模拟盐腔内气垫层的压力、卤水层的压力、卤水层的液位、气水界面的波动情况传输给终端；

所述终端，用于输出所述模拟盐腔内气垫层的压力、卤水层的压力、卤水层的液位、气水界面的波动情况；

其中，所述液压源和所述气压源分别与所述模拟盐腔连通，所述模拟盐腔、所述液压源、所述气压源上均设置有所述采集单元，所述液压源、所述气压源、所述采集单元、所述终端分别与所述控制电路电连接。

可选地，所述终端还用于，向所述控制电路发送指令；

所述控制电路用于，根据所述指令控制所述液压源和所述气压源。

可选地，所述采集单元包括设置在所述液压源的输出端的液体压力传感器、设置在所述气压源的输出端的气体压力传感器、设置在所述模拟盐腔的顶部的顶部压力传感器、设置在所述模拟盐腔的底部的底部压力传感器、设置在所述模拟盐腔内的液位传感器、相对所述气水界面设置的录像设备，所述液体压力传感器、所述气体压力传感器、所述顶部压力传感器、所述底部压力传感器、所述液位传感器、所述录像设备分别与所述控制电路电连接。

优选地，所述模拟盐腔采用透明材料制成。

更优选地，所述模拟盐腔上设有刻度线。

可选地，所述模拟盐腔和所述液压源之间通过卤水输送管道连通，所述卤水输送管道的一端与所述液压源连通，所述卤水输送管道的另一端穿过所述模拟盐腔的顶部延伸到所述模拟盐腔的底部，所述液压源和所述模拟盐腔之间的所述卤水输送管道上设有卤水输送阀门。

优选地，所述液压源包括卤水容纳腔和水泵，所述水泵的输入口与所述卤水容纳腔连通，所述水泵的输出口与所述卤水输送管道连通，所述水泵与所述控制电路电连接。

可选地，所述模拟盐腔和所述气压源之间通过气体输送管道连通，所述气体输送管道的一端与所述气压源连通，所述气体输送管道的另一端与所述模拟盐腔的顶部连通，所述气压源和所述模拟盐腔之间的所述气体输送管道上设有气体输送阀门。

优选地，所述气压源包括气泵，所述气泵的一个输气口与大气连通，所述气泵的另一个输气口与所述气体输送管道连通，所述气泵与所述控制电路电连接。

可选地，所述模拟盐腔的底部设有卤水排放阀门。

本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：

通过控制电路控制液压源向模拟盐腔内注入卤水，控制气压源向模拟盐腔内注入气体，在模拟盐腔内模拟出盐穴储气库造腔过程中的气水界面，利用采集单元采集模拟盐腔内气垫层的压力、卤水层的压力、卤水层的液位、气水界面的波动情况，并最终由终端输出，可以实时了解到造腔过程中卤水层和气垫层的情况，进而找寻并验证气水界面变化规律和影响因素，并应用在盐穴储气库造腔过程中对气水界面的控制，提高造腔工艺的安全性和有效性。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例一提供的一种盐穴储气库造腔过程气水界面控制模拟实验系统的结构示意图；

图2是本发明实施例二提供的一种盐穴储气库造腔过程气水界面控制模拟实验系统的结构示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。

实施例一

本发明实施例提供了一种盐穴储气库造腔过程气水界面控制模拟实验系统，参见图1，该系统包括：

模拟盐腔101，用于模拟盐穴储气库造腔工艺形成的盐腔；

液压源102，用于向模拟盐腔101内注入卤水；

气压源103，用于向模拟盐腔101内注入气体、以及从模拟盐腔中抽出气体；

采集单元104，用于采集液压源102的压力、气压源103的压力、以及模拟盐腔101内气垫层的压力、卤水层的压力、卤水层的液位、气水界面的波动情况；

控制电路105，用于根据采集单元104采集的液压源102的压力控制液压源102，根据采集单元104采集的气压源103的压力控制气压源103，并将采集单元104采集的模拟盐腔101内气垫层的压力、卤水层的压力、卤水层的液位、气水界面的波动情况传输给终端106；

终端106，用于输出模拟盐腔101内气垫层的压力、卤水层的压力、卤水层的液位、气水界面的波动情况；

其中，液压源102和气压源103分别与模拟盐腔101连通，模拟盐腔101、液压源102、气压源103上均设置有采集单元104，液压源102、气压源103、采集单元104、终端106分别与控制电路105电连接。

本发明实施例通过控制电路控制液压源向模拟盐腔内注入卤水，控制气压源向模拟盐腔内注入气体，在模拟盐腔内模拟出盐穴储气库造腔过程中的气水界面，利用采集单元采集模拟盐腔内气垫层的压力、卤水层的压力、卤水层的液位、气水界面的波动情况，并最终由终端输出，可以实时了解到造腔过程中卤水层和气垫层的情况，进而找寻并验证气水界面变化规律和影响因素，并应用在盐穴储气库造腔过程中对气水界面的控制，提高造腔工艺的安全性和有效性。

实施例二

本发明实施例提供了一种盐穴储气库造腔过程气水界面控制模拟实验系统，参见图2，该系统包括：

模拟盐腔201，用于模拟盐穴储气库造腔工艺形成的盐腔；

液压源202，用于向模拟盐腔201内注入卤水；

气压源203，用于向模拟盐腔201内注入气体、以及从模拟盐腔中抽出气体；

采集单元204，用于采集液压源202的压力、气压源203的压力、以及模拟盐腔201内气垫层的压力、卤水层的压力、卤水层的液位、气水界面的波动情况；

控制电路205，用于根据采集单元204采集的液压源202的压力控制液压源202，根据采集单元204采集的气压源203的压力控制气压源203，并将采集单元204采集的模拟盐腔201内气垫层的压力、卤水层的压力、卤水层的液位、气水界面的波动情况传输给终端206；

终端206，用于输出模拟盐腔201内气垫层的压力、卤水层的压力、卤水层的液位、气水界面的波动情况；

其中，液压源202和气压源203分别与模拟盐腔201连通，模拟盐腔201、液压源202、气压源203上均设置有采集单元204，液压源202、气压源203、采集单元204、终端206分别与控制电路205电连接。

在实际应用中，可以将盐和水混合好之后盛放在液压源202中，可以将天然气等气体存储在气压源203中，也可以直接采用空气作为模拟实验的气体。

具体地，终端206可以为计算机，也可以为智能手机或者平板电脑。

在具体实现中，控制电路205基于采集的液压源202的压力(或气压源203的压力)与压力设定值的比较结果，控制液压源202(或气压源203)，使液压源202的压力(或气压源203的压力)等于压力设定值。进一步地，压力设定值可以根据用户的指令进行改变。

在本实施例中，终端206还可以用于，向控制电路205发送指令。

相应地，控制电路205用于，根据指令控制液压源202和气压源203。

具体地，终端发送指令给控制电路，控制电路按照指令控制液压源和气压源，将模拟盐腔内的气垫层和卤水层在设定值下进行波动，实现不同工况下的模拟实验。其中，不同工况为气垫层和卤水层中的至少一种的压力不同。比如，先保持卤水层的压力不变，分阶段提高气垫层压力的设定值，在每个阶段气垫层压力达到设定值的情况下，保持气垫层压力不变，获取气水界面的波动情况，之后再改变设定值；在得到各个气垫层压力下的气水界面的波动情况之后，再分阶段提高卤水层压力的设定值，每个阶段中都分阶段提高气垫层压力的设定值，最终得到各个气垫层压力和各个卤水层压力下的气水界面的波动情况。

可选地，如图2所示，采集单元204可以包括设置在液压源202的输出端的液体压力传感器204a、设置在气压源203的输出端的气体压力传感器204b、设置在模拟盐腔201的顶部的顶部压力传感器204c、设置在模拟盐腔201的底部的底部压力传感器204d、设置在模拟盐腔201内的液位传感器204e、相对气水界面设置的录像设备(图中未示出)，液体压力传感器204a、气体压力传感器204b、顶部压力传感器204c、底部压力传感器204d、液位传感器204e、录像设备分别与控制电路205电连接。

可以理解地，采用现有的传感器等部件实现，简单方便、成本低。

优选地，模拟盐腔201可以采用透明材料制成，以便从模拟盐腔外观察气水界面的波动情况，录像设备可以设置在模拟盐腔外，设置方便，而且可以避免影响模拟盐腔内的实验环境、以及录像设备处于高压或低压环境有所损坏。

更优选地，如图2所示，模拟盐腔201上可以设有刻度线201a，以便从模拟盐腔外了解卤水层液位。

在具体实现中，模拟盐腔201可以为任意形状的容器，如圆柱形、长方体等，本发明对此不作限制。

可选地，如图2所示，模拟盐腔201和液压源202之间可以通过卤水输送管道11连通，卤水输送管道11的一端与液压源202连通，卤水输送管道11的另一端穿过模拟盐腔201的顶部延伸到模拟盐腔201的底部，液压源202和模拟盐腔201之间的卤水输送管道11上设有卤水输送阀门21，实现对卤水输送的控制。

优选地，液压源202可以包括卤水容纳腔和水泵，水泵的输入口与卤水容纳腔连通，水泵的输出口与卤水输送管道11连通，水泵与控制电路205电连接，实现卤水输送的自动控制。

具体地，液体压力传感器204a设置在水泵的输出口和卤水输送管道11之间的连接处。

可选地，如图2所示，模拟盐腔201和气压源203之间可以通过气体输送管道连通12，气体输送管道12的一端与气压源203连通，气体输送管道12的另一端与模拟盐腔201的顶部连通，气压源203和模拟盐腔201之间的气体输送管道12上设有气体输送阀门22，实现气体输送的控制。

优选地，气压源可以包括气泵，气泵的一个输气口与大气连通，气泵的另一个输气口与气体输送管道12连通，气泵与控制电路205电连接，实现气体输送的自动控制。

在实际应用中，气压源可以包括气体容纳腔，气体容纳腔代替大气与气泵的输气口连通，以采用更接近用作阻溶剂的气体进行模拟实验。此时，气压源中还可以设置排气通道，以将模拟盐腔内的气体抽出再注入阻溶剂。

具体地，气体压力传感器204b可以设置在气泵的输气口和气体输送管道12之间的连接处。

可选地，如图2所示，模拟盐腔201的底部可以设有卤水排放阀门23，以排空模拟盐腔内的卤水。

下面简单介绍一下本发明实施例提供的盐穴储气库造腔过程气水界面控制模拟实验系统的工作原理：

打开卤水输送阀门21，关闭气体输送阀门22，终端206向控制电路205发送指令，控制电路205控制液压源202向模拟盐腔201内注入卤水，液体压力传感器204a、顶部压力传感器204c、底部压力传感器204d采集所在位置的压力值，液位传感器204e采集卤水层的液位，录像设备采集卤水层波动图像，采集数据通过数据线输送到控制电路205，控制电路205将采集数据发送到终端206显示。

打开气体输送阀门22，液体压力传感器204a、气体压力传感器204b、顶部压力传感器204c、底部压力传感器204d采集所在位置的压力值，液位传感器204e采集卤水层的液位，录像设备采集卤水层波动图像，采集数据通过数据线输送到控制电路205，控制电路205将采集数据发送到终端206显示。

终端206向控制电路205发送指令，控制电路控制气压源203将模拟盐腔201内的气体抽出，液体压力传感器204a、气体压力传感器204b、顶部压力传感器204c、底部压力传感器204d采集所在位置的压力值，液位传感器204e采集卤水层的液位，录像设备采集卤水层波动图像，采集数据通过数据线输送到控制电路205，控制电路205将采集数据发送到终端206显示。

终端206向控制电路205发送指令，控制电路控制气压源203向模拟盐腔201内注入气体，液体压力传感器204a、气体压力传感器204b、顶部压力传感器204c、底部压力传感器204d采集所在位置的压力值，液位传感器204e采集卤水层的液位，录像设备采集卤水层波动图像，采集数据通过数据线输送到控制电路205，控制电路205将采集数据发送到终端206显示。

本发明实施例通过控制电路控制液压源向模拟盐腔内注入卤水，控制气压源向模拟盐腔内注入气体，在模拟盐腔内模拟出盐穴储气库造腔过程中的气水界面，利用采集单元采集模拟盐腔内气垫层的压力、卤水层的压力、卤水层的液位、气水界面的波动情况，并最终由终端输出，可以实时了解到造腔过程中卤水层和气垫层的情况，进而找寻并验证气水界面变化规律和影响因素，并应用在盐穴储气库造腔过程中对气水界面的控制，提高造腔工艺的安全性和有效性。而且，通过控制电路可以控制气压源向模拟盐腔内注入气体、以及从模拟盐腔中抽处气体，可以实现不同气垫层下的模拟实验，通过液压源和卤水排放阀门的配合使用，可以实现不同卤水层下的模拟实验，可以充分了解到各个工况下卤水层和气垫层的情况，为现场工艺实施积累经验。另外，模拟实验过程在室内即可实现，可视可控、速度快、精度高，实现设备成本低、无污染、可重复利用。

本领域普通技术人员可以理解实现上述实施例的全部或部分步骤可以通过硬件来完成，也可以通过程序来指令相关的硬件完成，所述的程序可以存储于一种计算机可读存储介质中，上述提到的存储介质可以是只读存储器，磁盘或光盘等。

以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (2)

1.一种盐穴储气库造腔过程气水界面控制模拟实验系统，其特征在于，所述系统包括：

模拟盐腔，用于模拟盐穴储气库造腔工艺形成的盐腔，所述模拟盐腔采用透明材料制成，所述模拟盐腔上设有刻度线，所述模拟盐腔的底部设有卤水排放阀门；

液压源，用于向所述模拟盐腔内注入卤水；

气压源，用于向所述模拟盐腔内注入气体、以及从所述模拟盐腔中抽出气体；

采集单元，包括设置在所述液压源的输出端的液体压力传感器、设置在所述气压源的输出端的气体压力传感器、设置在所述模拟盐腔的顶部的顶部压力传感器、设置在所述模拟盐腔的底部的底部压力传感器、设置在所述模拟盐腔内的液位传感器、相对所述气水界面设置的录像设备，所述液体压力传感器、所述气体压力传感器、所述顶部压力传感器、所述底部压力传感器、所述液位传感器、所述录像设备分别与控制电路电连接；采集单元用于采集所述液压源的压力、所述气压源的压力、以及所述模拟盐腔内气垫层的压力、卤水层的压力、卤水层的液位、气水界面的波动情况；

控制电路，用于根据所述采集单元采集的所述液压源的压力控制所述液压源，根据所述采集单元采集的所述气压源的压力控制所述气压源，并将所述采集单元采集的所述模拟盐腔内气垫层的压力、卤水层的压力、卤水层的液位、气水界面的波动情况传输给终端；

所述终端，用于输出所述模拟盐腔内气垫层的压力、卤水层的压力、卤水层的液位、气水界面的波动情况；

其中，所述液压源包括卤水容纳腔和水泵，所述水泵与所述控制电路电连接，所述水泵的输入口与所述卤水容纳腔连通，所述模拟盐腔和所述液压源之间通过卤水输送管道连通，所述卤水输送管道的一端与所述液压源的水泵的输出口连通，所述卤水输送管道的另一端穿过所述模拟盐腔的顶部延伸到所述模拟盐腔的底部，所述液压源和所述模拟盐腔之间的所述卤水输送管道上设有卤水输送阀门；

所述气压源包括气泵，所述气泵的一个输气口与大气连通，所述气泵与所述控制电路电连接，所述模拟盐腔和所述气压源之间通过气体输送管道连通，所述气体输送管道的一端与所述气压源的气泵的另一个输气口连通，所述气体输送管道的另一端与所述模拟盐腔的顶部连通，所述气压源和所述模拟盐腔之间的所述气体输送管道上设有气体输送阀门；

所述模拟盐腔、所述液压源、所述气压源上均设置有所述采集单元，所述液压源、所述气压源、所述采集单元、所述终端分别与所述控制电路电连接。

2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述终端还用于，向所述控制电路发送指令；

所述控制电路用于，根据所述指令控制所述液压源和所述气压源。

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