CN109297883A - 测定水封石油洞库回注水水质指标的循环回注实验装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了测定水封石油洞库回注水水质指标的循环回注实验装置，包括实验容器，实验容器内两侧设有支撑板，支撑板之间设有裂隙岩体，裂隙岩体从上至下依次设有输水孔、水幕孔、水封石油洞，实验容器前后表面下方排布有连通的导水管，导水管内设有软管，各导水管内的软管上设有水流计量器。本发明能够模拟大型原油水封石洞库的水幕系统，对水封石油洞不同水压，以及水封石油洞内的石油压力与孔洞上下的水压大小为评价指标，实现对水封石油洞水封效果的实验研究，通过反复注水、排水，实现对反复排出的水流水质的各项指标进行检测，并判断水幕孔补水均匀性能，以及补水稳定性能。
Description
技术领域
本发明属于油气储运工程，具体涉及测定水封石油洞库回注水水质指标的循环回注实验装置。
背景技术
随着中国经济的高速发展，对石油的需求量日益增大。对中国而言，进行石油战略储备对于保证国家安全，保障国民经济可持续发展具有十分重要的作用。地下水封洞库具有安全、经济、高效、存储容量大等优点，因此近几十年来得到很大的发展，广泛用于国家石油战略储备中。地下水封洞库需要大量的地层渗出水以及人工补水来维持洞库对原油的密封性，并且明天要采出大量的水，这些水随处排放会造成污染，并且也造成浪费，因此多采用采出水回注，但回注水水质是否符合回注要求，需要进行研究，急需这方面的实验装置和测试方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种测定水封石油洞库回注水水质指标的循环回注实验装置，能够模拟大型原油水封石洞库的水幕系统，通过采出水回注渗流实验，测试出采出水回注后对洞库岩石渗透性的影响，以及对洞库补水稳定系统的影响，得出水质个指标参数对补水稳定系统的影响规律，确定水质的各个指标，并判断潜在的灾害活动规律，实现灾害风险的预警预报。
本发明为实现上述目的所采取的技术方案为：测定水封石油洞库回注水水质指标的循环回注实验装置，包括实验容器，实验容器内两侧设有支撑板，支撑板之间设有裂隙岩体，裂隙岩体从上至下依次设有输水孔、水幕孔、水封石油洞，实验容器前后表面下方排布有连通的导水管，导水管内设有软管，各导水管内的软管上设有水流计量器。本发明能够模拟大型原油水封石洞库的水幕系统，通过在裂隙岩体从上至下依次设置的输水孔、水幕孔、水封石油洞，设置对水封石油洞不同水压，以及水封石油洞内的石油压力与孔洞上下的水压大小为评价指标，实现对水封石油洞水封效果的实验研究，同时，在实验容器前后表面下方排布有连通的导水管，导水管内设有软管，各导水管内的软管上设有水流计量器，能够通过记录各个导水管中排水量变化，从而使计算机判断水幕孔补水均匀性能，以及补水稳定性能，并通过反复注水、排水，实现对反复排出的水流水质的各项指标进行检测。
作为优选，导水管内设置的软管通过回注管分别与水幕孔输水桶、雨水收集桶连接，回注管上设有水质检测器。在导水管内设置的软管通过回注管分别与水幕孔输水桶、雨水收集桶连接，实现实验容器内的水进行收集回注，同时，设置在回注管上设置水质检测器，能够对导水管内流出的水流水质各项指标进行检测。
作为优选，水幕孔输水桶与输水管连接，输水管通过水幕管与水幕孔连接，水幕孔上设有水幕孔封块。设置的水幕孔封块起到对水幕孔的封堵作用，设置水幕孔输水桶与输水管连接，输水管通过水幕管与水幕孔连接，使水幕孔输水桶中的水能够通过输水管输入至水幕孔中，水幕孔通过裂隙岩体的裂隙将水输送至水封石油洞周围，继而加大水封石油洞上下的水压力，从而通过计算机分析出水压力与水封石油洞内油压力的大小，当水压力大于油压力时，则能够防止石油泄露。
作为优选，实验容器一侧前后分别设有通过输油管连接的输油罐，输油管上通过连接管与水封石油洞连通，水封石油洞洞口安装有洞库封板。实验容器一侧前后分别设有通过输油管连接的输油罐，输油管上通过连接管与水封石油洞连通，工作时，输油罐通过连接管对水封石油洞内进行灌油，水封石油洞洞口安装的洞库封板，用于封堵水封石油洞。
作为优选，输油管和输水管均设有压力控制阀。在输油管和输水管上均设置压力控制阀，使计算机能够通过远程调节输油管和输水管上的压力控制阀，实现模拟不同水压与油压情况下，采出水回注后对洞库岩石渗透性的影响，以及对洞库补水稳定系统的影响。
作为优选，水封石油洞内与上下两侧均设有压力计，压力计通过数据线与外部设置的计算机连接。在水封石油洞内与上下两侧均设有压力计，用于对水封石油洞内与上下两测的水压与油压的检测，压力计通过数据线与外部设置的计算机连接，用于对压力计检测出的压力对作业环境的影响进行分析，实现安全作业的模拟试验。
作为优选，支撑板内壁设有微震波检测器，实验容器外还安装有沉降罐通过回注管分别与水质检测器、雨水收集桶连接。在支撑板内壁设有微震波检测器，能够检测裂隙岩体中的裂隙在反复注水以及不同水压作业环境下的影响，模拟岩石类材料在外界应力作用下，当能量积聚到某一临界值时，就伴随有弹性波或应力波在周围岩体快速释放和传播，形成微震，通过微震波检测器检测到的微破裂信号来确定微破裂岩体所发生的时刻和位置，根据岩石破裂时的时空分布规律可以推断其宏观破裂的发展趋势，判断潜在的灾害活动规律，从而实现灾害风险的预警预报，防止现实中石油开采过程中出现的油水连通、发生水淹、水窜现象，在实验容器外还安装有沉降罐通过回注管分别与水质检测器、雨水收集桶连接，当水质检测器检测出回流水不合格时，通过沉降罐对回注水进行过滤后再通过水质检测器、雨水收集桶回注于实验容器内进行试验，提高回注水检测的准确率。
与现有技术相比，本发明的有益效果为：本发明装置能够模拟大型原油水封石洞库的水幕系统，通过采出水回注渗流实验，测试出采出水回注后对洞库岩石渗透性的影响，以及对洞库补水稳定系统的影响，得出水质个指标参数对补水稳定系统的影响规律，确定水质的各个指标，同时，还能判断潜在的灾害活动规律，实现灾害风险的预警预报，防止现实中石油开采过程中出现的油水连通、发生水淹、水窜现象。
附图说明
图1为本发明的结构示意图；
图2为本发明的俯视图；
图3为本发明图1的B-B的剖视图；
图4为不同材质裂隙岩体在饱水状态下的渗透性对比图。
附图标记说明：4.水幕孔封块；5.洞库封板；6.计算机；7.实验容器；8.裂隙岩体；9.回注管；10.水质检测器；12.软管；13.导水管；14.连接管；15.支撑板；16.输水管；17.水幕孔输水桶；18.雨水收集桶；19输油罐；20输油管；21压力控制阀；22压力计；23水封石油洞；24喷头；25水幕孔；26输水孔；27水幕管；28微震波检测器；29沉降罐。
具体实施方式
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、 “外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
实施例1：
参见图1-3所示，测定水封石油洞库回注水水质指标的循环回注实验装置，包括实验容器7，实验容器7内两侧设有支撑板15，支撑板15之间设有裂隙岩体8，裂隙岩体8从上至下依次设有输水孔26、水幕孔25、水封石油洞23，实验容器7前后表面下方排布有连通的导水管13，导水管13内设有软管12，各导水管13内的软管上设有水流计量器。本发明能够模拟大型原油水封石洞库的水幕系统，通过在裂隙岩体从上至下依次设置的输水孔、水幕孔、水封石油洞，设置对水封石油洞不同水压，以及水封石油洞内的石油压力与孔洞上下的水压大小为评价指标，实现对水封石油洞水封效果的实验研究，同时，在实验容器前后表面下方排布有连通的导水管，导水管内设有软管，各导水管内的软管上设有水流计量器，能够通过记录各个导水管中排水量变化，从而使计算机判断水幕孔补水均匀性能，以及补水稳定性能，并通过反复注水、排水，实现对反复排出的水流水质的各项指标进行检测。
导水管13内设置的软管12通过回注管9分别与水幕孔输水桶17、雨水收集桶18连接，回注管9上设有水质检测器10。在导水管内设置的软管通过回注管分别与水幕孔输水桶、雨水收集桶连接，实现实验容器内的水进行收集回注，同时，设置在回注管上设置水质检测器，能够对导水管内流出的水流水质各项指标进行检测。
水幕孔输水桶17与输水管16连接，输水管16通过水幕管27与水幕孔25连接，水幕孔25上设有水幕孔封块4。设置的水幕孔封块起到对水幕孔的封堵作用，设置水幕孔输水桶与输水管连接，输水管通过水幕管与水幕孔连接，使水幕孔输水桶中的水能够通过输水管输入至水幕孔中，水幕孔通过裂隙岩体的裂隙将水输送至水封石油洞周围，继而加大水封石油洞上下的水压力，从而通过计算机分析出水压力与水封石油洞内油压力的大小，当水压力大于油压力时，则能够防止石油泄露。
实验容器7一侧前后分别设有通过输油管20连接的输油罐19，输油管20上通过连接管14与水封石油洞23连通，水封石油洞23洞口安装有洞库封板5。实验容器一侧前后分别设有通过输油管连接的输油罐，输油管上通过连接管与水封石油洞连通，工作时，输油罐通过连接管对水封石油洞内进行灌油，水封石油洞洞口安装的洞库封板，用于封堵水封石油洞。
输油管20和输水管16均设有压力控制阀21。在输油管和输水管上均设置压力控制阀，使计算机能够通过远程调节输油管和输水管上的压力控制阀，实现模拟不同水压与油压情况下，采出水回注后对洞库岩石渗透性的影响，以及对洞库补水稳定系统的影响。
水封石油洞23内与上下两侧均设有压力计22，压力计22通过数据线与外部设置的计算机6连接。在水封石油洞内与上下两侧均设有压力计，用于对水封石油洞内与上下两测的水压与油压的检测，压力计通过数据线与外部设置的计算机连接，用于对压力计检测出的压力对作业环境的影响进行分析，实现安全作业的模拟试验。
支撑板15内壁设有微震波检测器28，实验容器7外还安装有沉降罐29通过回注管9分别与水质检测器10、雨水收集桶18连接。在支撑板内壁设有微震波检测器，能够检测裂隙岩体中的裂隙在反复注水以及不同水压作业环境下的影响，模拟岩石类材料在外界应力作用下，当能量积聚到某一临界值时，就伴随有弹性波或应力波在周围岩体快速释放和传播，形成微震，通过微震波检测器检测到的微破裂信号来确定微破裂岩体所发生的时刻和位置，根据岩石破裂时的时空分布规律可以推断其宏观破裂的发展趋势，判断潜在的灾害活动规律，从而实现灾害风险的预警预报，防止现实中石油开采过程中出现的油水连通、发生水淹、水窜现象，在实验容器外还安装有沉降罐通过回注管分别与水质检测器、雨水收集桶连接，当水质检测器检测出回流水不合格时，通过沉降罐对回注水进行过滤后再通过水质检测器、雨水收集桶回注于实验容器内进行试验，提高回注水检测的准确率。
实施例2：
上述洞库封板5为金属材质，且表面涂覆有防腐层，防腐蚀涂层由以下成分及重量份组成：丙烯酸/环氧树脂底漆40-50份，纳米二氧化钛聚合物0.02-1份，硅铝基玻化微珠5-15份，二甲苯1-5份，有机硅聚氨酯树脂漆/过氯乙烯防腐清漆90-95份，环氧树脂底漆5-10份，硅溶胶1-6份，硝酸钴1-3份，硝酸铈1-3份，本涂层能有效防护盐雾、潮湿、酸碱、高低温冲击等恶劣环境，添加的纳米二氧化钛聚合物，它具有很好的防腐性能，且属于纳米级材料，涂覆均匀，能够填充很微小的结构孔，作为防腐涂层能与洞库封板的金属材质具有很好地结合力，且受温差影响小，使用寿命长。
上述耐磨涂层中的各组分的优选值为：丙烯酸/环氧树脂底漆43份，纳米二氧化钛聚合物0.1份，硅铝基玻化微珠8份，二甲苯3份，有机硅聚氨酯树脂漆92份，环氧树脂底漆7份，硅溶胶4份，硝酸钴2份，硝酸铈2份。
实施例3：
本发明测定水封石油洞库回注水水质指标的循环回注实验装置的工作原理为：将裂隙岩体8放置实验容器7内，输油罐19通过输油管20向水封石油洞23注油，水幕孔输水桶17通过输水管16往水幕孔25注水，水幕孔23通过裂隙岩体8的裂隙将水输送至水封石油洞23周围，继而加大水封石油洞23上下的水压力，同时通过计算机调节压力控制阀21调节进油压与进水压，从而通过计算机分析出水压力与水封石油洞23内油压力的大小，当水压力大于油压力时，则能够防止石油泄露，同时，设置的雨水收集桶18将导水管13流出的水回收后，回注实验容器7内，通过反复将采出水回注，分析回注水对洞库岩石23渗透性的影响，以及对洞库补水稳定系统的影响，同时，设置的水质检测器10对回注水的水质进行分析，设置的微震波检测器28，能够检测裂隙岩体8中的裂隙在反复注水以及不同水压作业环境下的影响，根据岩石破裂时的时空分布规律可以推断其宏观破裂的发展趋势，判断潜在的灾害活动规律，从而实现灾害风险的预警预报，防止现实中石油开采过程中出现的油水连通、发生水淹、水窜现象。
以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，根据本发明的技术方案及其发明构思加以等同替换或改变，都应涵盖在本发明的保护范围之内。
Claims (7)
1.测定水封石油洞库回注水水质指标的循环回注实验装置，包括实验容器（7），实验容器（7）内两侧设有支撑板（15），支撑板（15）之间设有裂隙岩体（8），裂隙岩体（8）从上至下依次设有输水孔（26）、水幕孔（25）、水封石油洞（23），其特征在于：所述实验容器（7）前后表面下方排布有连通的导水管（13），所述导水管（13）内设有软管（12），所述各导水管（13）内的软管上设有水流计量器。
2.根据权利要求1所述的测定水封石油洞库回注水水质指标的循环回注实验装置，其特征在于：所述导水管（13）内设置的软管（12）通过回注管（9）分别与水幕孔输水桶（17）、雨水收集桶（18）连接，所述回注管（9）上设有水质检测器（10）。
3.根据权利要求2所述的测定水封石油洞库回注水水质指标的循环回注实验装置，其特征在于：所述水幕孔输水桶（17）与输水管（16）连接，所述输水管（16）通过水幕管（27）与水幕孔（25）连接，所述水幕孔（25）上设有水幕孔封块（4）。
4.根据权利要求1所述的测定水封石油洞库回注水水质指标的循环回注实验装置，其特征在于：所述实验容器（7）一侧前后分别设有通过输油管（20）连接的输油罐（19），输油管（20）上通过连接管（14）与水封石油洞（23）连通，所述水封石油洞（23）洞口安装有洞库封板（5）。
5.根据权利要求3或4所述的测定水封石油洞库回注水水质指标的循环回注实验装置，其特征在于：所述输油管（20）和输水管（16）均设有压力控制阀（21）。
6.根据权利要求4所述的测定水封石油洞库回注水水质指标的循环回注实验装置，其特征在于：所述水封石油洞（23）内与上下两侧均设有压力计（22），所述压力计（22）通过数据线与外部设置的计算机（6）连接。
7.根据权利要求1所述的测定水封石油洞库回注水水质指标的循环回注实验装置，其特征在于：所述支撑板（15）内壁设有微震波检测器（28），所述实验容器（7）外还安装有沉降罐（29）通过回注管（9）分别与水质检测器（10）、雨水收集桶（18）连接。
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