CN109599578A - 基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法及其检测装置 - Google Patents

基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法及其检测装置 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法及其检测装置，所述盐穴具有溶腔，所述密封性检测方法包括以下步骤：S1、向充满电解液的所述溶腔注入适量电解液，使所述盐穴的井口检测压力从第一压力预设值升到第二压力预设值，所述第二压力预设值大于所述第一压力预设值；S2、经过预设时间段后，缓慢卸压排出电解液，直至井口检测压力恢复为所述第一压力预设值；S3、记录注入和排出的电解液的体积，根据体积计算泄露率，以泄露率为指标评估电解液储存库的密封性。该基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法能够有效检测电解液储液库的密封性，提高安全性能。

Description

基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法及其检测装置
技术领域
本发明属于储能氧化还原液流电池领域，具体涉及一种基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法，以及该基于盐穴的电解液储液库的密封性检测装置。
背景技术
随着人类经济快速发展，环境污染和能源短缺等问题日益加剧，促使世界各国广泛开发利用风能、太阳能、潮汐能等可再生能源。然而这些可再生能源具有不连续、不稳定、受地域环境限制和并网难的特性，导致其利用率低，弃风弃光率高，浪费资源。因此需要大力发展可与其配合使用的高效、廉价、安全可靠的储能技术。
在各种电化学储能策略中，相对于静态电池比如锂离子电池和铅酸电池，液流电池(Redox Flow Batteries,RFBs)有几个特别的技术优点，最适于大规模(兆瓦/兆瓦时)的电化学能源储存，比如相对独立的能量和功率控制、大电流大功率运行(响应快)、安全性能高(主要是指不易燃烧和爆炸)等。目前国内很流行的一个储能项目就是钒液流电池。中国是钒矿的自然储存大国，短期而言，用于钒液流电池的钒原料不是问题。但考虑到全球范围内有限的钒矿资源以及高的钒矿价格(V2O5，$20/kg)，钒液流电池的普及和长期使用都很难实现。钒液流电池以及锌溴液流电池都是传统的液流电池技术，存在一些技术缺陷：比如活性物质在电极间的穿梭效应导致的自放电以及库伦效率低；腐蚀性电解液不环保以及安全隐患。钒液流电池的成本大概是$450/千瓦时，美国能源部推荐的电化学储能的普及价格要在$150/千瓦时以下，这就意味着要开发高性能、经济适用的全新液流电池技术。
盐穴是利用水溶方式开采盐矿后留下的地下洞穴，形状与大小根据不同的地质条件而定，体积巨大且密封良好，体积一般为数万方到几十万方，因此，盐穴提供了一个巨大而安全的地下空间用于储存电解液，盐穴主要被用来储存天然气与石油，但是目前国内很多盐穴因为其技术指标无法达到储油或者储气的技术要求，基本处于空置状态。而利用盐穴来储存水相体系的电解液对盐穴的密封性、抗压性及稳定性方面要求较低。因此，利用盐穴来储存电解液可充分实现盐穴的综合利用。但是，针对适用于盐穴体系(利用原位生成的电解液)的电池系统仍需要开发。
目前水相液流电池仍然面临着一些挑战，如电解液储液库的密封性难以检测、实际安装操作复杂等。因此，开发克服以上缺点，并且可以潜在应用于大规模盐穴的储能发电装置的检测方法和检测装置是非常重要的。
发明内容
本发明旨在至少解决现有技术中存在的技术问题之一。
为此，本发明提出一种基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法，该基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法具有安装简单，操作方便等优点。
本发明还提出一种基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法，操作简便，利于工程应用。
本发明还提出一种基于盐穴的电解液储液库的密封性检测装置，便于操作和控制，使用方便，应用范围广。
根据本发明第一方面实施例的基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法，所述电解液储液库为盐矿开采后形成的具有物理溶腔的盐穴，所述密封性检测方法包括以下步骤：S1、向充满电解液的所述溶腔注入适量电解液，使所述盐穴的井口检测压力从第一压力预设值升到第二压力预设值，所述第二压力预设值大于所述第一压力预设值；S2、经过预设时间段后，缓慢卸压排出电解液，直至井口检测压力恢复为所述第一压力预设值；S3、记录注入和排出的电解液的体积，根据体积计算泄露率，以泄露率为指标评估电解液储存库的密封性。
根据本发明实施例的基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法，通过计算泄漏率评估电解液储液库的密封性，步骤简单，降低检测成本，提高安全性能，便于后续操作。
根据本发明一个实施例，所述步骤S1中注入的电解液中的盐类成分溶解达到饱和状态。
根据本发明一个实施例，所述第二压力预设值不小于井口运行压力的1.1倍，所述第一压力预设值为井口运行压力的1倍，所述井口运行压力包括将所述电解液从所述电解液储液库中输出或者输入克服的重力和管道摩擦阻力。
根据本发明一个实施例，所述井口运行压力的检测过程包括：在将电解液从所述电解液储液库中输出或者输入时，通过采用压力表检测井口压力得到所述井口运行压力。
根据本发明一个实施例，所述步骤S3中，所述泄露率为：(V注入-V排出)/V注入；其中，所述V注入为所述井口检测压力从所述第一压力预设值升到所述第二压力预设值时注入所述盐穴的电解液，V排出为所述井口检测压力从所述第二压力预设值降到所述第一压力预设值时排出所述盐穴的电解液。
根据本发明一个实施例，所述电解液储液库的深度为100m～2000m，物理体积在103m3～106m3，地热温度为25℃～70℃，所述溶腔的直径为40m～120m，高度为60m～400m。
根据本发明第二方面实施例的基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法的检测装置，包括：注采外管，所述注采外管的下端伸入所述溶腔；注采内管，所述注采内管套置于所述注采外管内，所述注采内管的下端伸入所述溶腔内，所述注采内管的下端伸入所述溶腔内的深度大于所述注采外管的下端伸入所述溶腔内的深度；注液管，所述注液管的一端与所述注采内管的上端连通以用于向所述溶腔内注入电解液；排液管，所述排液管的一端与所述注采内管的上端连通以用于将所述溶腔内的电解液排出；压力检测组件，所述压力检测组件设于所述注采内管的另一端。
根据本发明一个实施例，所述的检测装置还包括：第一储液罐，所述第一储液罐内充入电解液，所述第一储液罐与所述注液管的另一端连通；试压泵，所述试压泵设于所述注液管以用于将所述第一储液罐内的电解液通过所述注液管注入所述溶腔；单向阀，所述单向阀设于所述注液管以使电解液单向流动，所述试压泵位于所述单向阀和所述第一储液罐之间。
根据本发明一个实施例，所述的检测装置还包括：第二储液罐，所述第二储液罐与所述排液管的另一端连通；节流阀，所述节流阀设于所述排液管以用于控制电解液排出的速度，在向所述溶腔注入电解液时，所述节流阀关闭，在所述溶腔缓慢泄压排出电解液时，所述节流阀开启，电解液从所述溶腔通过所述排液管流入所述第二储液罐。
根据本发明一个实施例，所述的检测装置还包括：生产套管，所述生产套管的外壁与所述盐穴的井口内壁通过水泥浆胶结，所述注采外管套置于所述生产套管内，所述生产套管的下端伸入所述溶腔的长度小于所述注采外管伸入所述溶腔的长度；
根据本发明一个实施例，所述生产套管与所述盐穴固定连接。
根据本发明一个实施例，所述生产套管的内壁和所述注采外管的外壁之间具有间隙，所述间隙内具有保护剂以用于阻止生产套管锈蚀和盐穴顶板溶蚀。
根据本发明一个实施例，所述间隙内充满所述保护剂。
根据本发明一个实施例，所述保护剂为氮气或者氩气。
本发明的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。
附图说明
本发明的上述和/或附加的方面和优点从结合下面附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：
图1是根据本发明一实施例的基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法的示意图；
图2是根据本发明一实施例的基于盐穴的电解液储液库的密封性检测装置的结构示意图。
附图标记：
基于盐穴的电解液储液库的密封性装置100；
电解液储液库10；溶腔11；注采外管12；注采内管13；注液管14；排液管15；间隙16；
压力检测组件20；第一储液罐30；试压泵40；单向阀50；第二储液罐60；节流阀70；生产套管80；压力表90；
基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法200。
具体实施方式
下面详细描述本发明的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，仅用于解释本发明，而不能理解为对本发明的限制。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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。此外，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。
在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
下面参考附图具体描述根据本发明实施例的基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法200和密封性检测装置100。
根据本发明实施例的基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法200，所述电解液储液库为盐矿开采后形成的具有物理溶腔11的盐穴，密封性检测方法200包括以下步骤：S1、向充满电解液的溶腔11注入适量电解液，使盐穴的井口检测压力从第一压力预设值升到第二压力预设值，第二压力预设值大于第一压力预设值；S2、经过预设时间段后，缓慢卸压排出电解液，直至井口检测压力恢复为第一压力预设值；S3、记录注入和排出的电解液的体积，根据体积计算泄露率，以泄露率为指标评估电解液储存库的密封性。
根据本发明的一个实施例，步骤S1中注入的电解液中的盐类成分溶解达到饱和状态。
在本发明的一些具体实施方式中，第二压力预设值不小于井口运行压力的1.1倍，第一压力预设值为井口运行压力的1倍，井口运行压力包括将电解液从电解液储液库10中输出或者输入克服的重力和管道摩擦阻力。
进一步地，井口运行压力的检测过程包括：在将电解液从电解液储液库10中输出或者输入时，通过采用压力表90检测井口压力得到井口运行压力。
根据本发明的一个实施例，步骤S3中，泄露率为：(V注入-V排出)/V注入。其中，V注入为井口检测压力从第一压力预设值升到第二压力预设值时注入盐穴的电解液，V排出为井口检测压力从第二压力预设值降到第一压力预设值时排出盐穴的电解液。
根据本发明的一个实施例，电解液储液库10的深度为100m～2000m，物理体积在103m3～106m3，地热温度为25℃～70℃，溶腔11的直径为40m～120m，高度为60m～400m。
根据本发明实施例的基于盐穴的电解液储液库的密封性检测装置100，包括注采外管12、注采内管13、注液管14、排液管15和压力检测组件20。
具体地，注采外管12的下端伸入溶腔11，注采内管13套置于注采外管12内，注采内管13的下端伸入溶腔11内，注采内管13的下端伸入溶腔11内的深度大于注采外管12的下端伸入溶腔11内的深度，注液管14的一端与注采内管13的上端连通以用于向溶腔11内注入电解液，排液管15的一端与注采内管13的上端连通以用于将溶腔11内的电解液排出，压力检测组件20设于注采内管13的另一端。
进一步地，基于盐穴的电解液储液库的密封性检测装置100还包括第一储液罐30、试压泵40和单向阀50。
具体地，第一储液罐30内充入电解液，第一储液罐30与注液管14的另一端连通，试压泵40设于注液管14以用于将第一储液罐30内的电解液通过注液管14注入溶腔11，单向阀50设于注液管14以使电解液单向流动，试压泵40位于单向阀50和第一储液罐30之间。
可选地，检测装置100还包括第二储液罐60和节流阀70，第二储液罐60与排液管15的另一端连通，节流阀70设于排液管15以用于控制电解液排出的速度，在向溶腔11注入电解液时，节流阀70关闭，在溶腔11缓慢泄压排出电解液时，节流阀70开启，电解液从溶腔11通过排液管15流入第二储液罐60。
根据本发明的一个实施例，检测装置100还包括生产套管80，生产套管80的外壁与盐穴的井口内壁通过水泥浆胶结，注采外管12套置于生产套管80内，生产套管80的下端伸入溶腔11的长度小于注采外管12伸入溶腔11的长度；
进一步地，生产套管80与盐穴固定连接。
在本发明的一些具体实施方式中，生产套管80的内壁和注采外管12的外壁之间具有间隙16，间隙16内具有保护剂以用于阻止生产套管80锈蚀和盐穴顶板溶蚀。
进一步地，间隙16内充满保护剂。
可选地，保护剂为氮气或者氩气。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示意性实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。
尽管已经示出和描述了本发明的实施例，本领域的普通技术人员可以理解：在不脱离本发明的原理和宗旨的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (14)

1.一种基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法，其特征在于，所述电解液储液库为盐矿开采后形成的具有物理溶腔的盐穴，所述密封性检测方法包括以下步骤：
S1、向充满电解液的所述溶腔注入适量电解液，使所述盐穴的井口检测压力从第一压力预设值升到第二压力预设值，所述第二压力预设值大于所述第一压力预设值；
S2、经过预设时间段后，缓慢卸压排出电解液，直至井口检测压力恢复为所述第一压力预设值；
S3、记录注入和排出的电解液的体积，根据体积计算泄露率，以泄露率为指标评估电解液储存库的密封性。
2.根据权利要求1所述的基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法，其特征在于，所述步骤S1中注入的电解液中的盐类成分溶解达到饱和状态。
3.根据权利要求1所述的基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法，其特征在于，所述第二压力预设值不小于井口运行压力的1.1倍，所述第一压力预设值为井口运行压力的1倍，所述井口运行压力包括将所述电解液从所述电解液储液库中输出或者输入克服的重力和管道摩擦阻力。
4.根据权利要求4所述的基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法，其特征在于，所述井口运行压力的检测过程包括：
在将电解液从所述电解液储液库中输出或者输入时，通过采用压力表检测井口压力得到所述井口运行压力。
5.根据权利要求1所述的基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法，其特征在于，所述步骤S3中，所述泄露率为：
(V注入-V排出)/V注入；
其中，所述V注入为所述井口检测压力从所述第一压力预设值升到所述第二压力预设值时注入所述盐穴的电解液，V排出为所述井口检测压力从所述第二压力预设值降到所述第一压力预设值时排出所述盐穴的电解液。
6.根据权利要求1所述的基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法，其特征在于，所述电解液储液库的深度为100m～2000m，物理体积在103m3～106m3，地热温度为25℃～70℃，所述溶腔的直径为40m～120m，高度为60m～400m。
7.一种根据权利要求1-6中任一所述的基于盐穴的电解液储液库的密封性检测方法的检测装置，其特征在于，包括：
注采外管，所述注采外管的下端伸入所述溶腔；
注采内管，所述注采内管套置于所述注采外管内，所述注采内管的下端伸入所述溶腔内，所述注采内管的下端伸入所述溶腔内的深度大于所述注采外管的下端伸入所述溶腔内的深度；
注液管，所述注液管的一端与所述注采内管的上端连通以用于向所述溶腔内注入电解液；
排液管，所述排液管的一端与所述注采内管的上端连通以用于将所述溶腔内的电解液排出；
压力检测组件，所述压力检测组件设于所述注采内管的另一端。
8.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，还包括：
第一储液罐，所述第一储液罐内充入电解液，所述第一储液罐与所述注液管的另一端连通；
试压泵，所述试压泵设于所述注液管以用于将所述第一储液罐内的电解液通过所述注液管注入所述溶腔；
单向阀，所述单向阀设于所述注液管以使电解液单向流动，所述试压泵位于所述单向阀和所述第一储液罐之间。
9.根据权利要求8所述的检测装置，其特征在于，还包括：
第二储液罐，所述第二储液罐与所述排液管的另一端连通；
节流阀，所述节流阀设于所述排液管以用于控制电解液排出的速度，在向所述溶腔注入电解液时，所述节流阀关闭，在所述溶腔缓慢泄压排出电解液时，所述节流阀开启，电解液从所述溶腔通过所述排液管流入所述第二储液罐。
10.根据权利要求7所述的检测装置，其特征在于，还包括：
生产套管，所述生产套管的外壁与所述盐穴的井口内壁通过水泥浆胶结，所述注采外管套置于所述生产套管内，所述生产套管的下端伸入所述溶腔的长度小于所述注采外管伸入所述溶腔的长度。
11.根据权利要求10所述的检测装置，其特征在于，所述生产套管与所述盐穴固定连接。
12.根据权利要求10所述的检测装置，其特征在于，所述生产套管的内壁和所述注采外管的外壁之间具有间隙，所述间隙内具有保护剂以用于阻止生产套管锈蚀和盐穴顶板溶蚀。
13.根据权利要求12所述的检测装置，其特征在于，所述间隙内充满所述保护剂。
14.根据权利要求13所述的检测装置，其特征在于，所述保护剂为氮气或者氩气。
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