CN110440980A - 一种超临界co2相变脉冲下水生物效应测试系统及方法 - Google Patents

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阿比尔的
袁和川
刘明维
丛宇
梁越
王俊杰
吴林健
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    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01L—MEASURING FORCE, STRESS, TORQUE, WORK, MECHANICAL POWER, MECHANICAL EFFICIENCY, OR FLUID PRESSURE
    • G01L23/00—Devices or apparatus for measuring or indicating or recording rapid changes, such as oscillations, in the pressure of steam, gas, or liquid; Indicators for determining work or energy of steam, internal-combustion, or other fluid-pressure engines from the condition of the working fluid

Abstract

本发明公开了一种超临界CO2相变脉冲下水生物效应测试系统，包括致裂管和数据采集装置，致裂管设置在水面以下的岩层中，其内充装有液态CO2，并连接致裂控制系统，在致裂控制系统发出控制指令后，瞬间加热使液态CO2完成相变致裂，以破开岩层；数据采集装置，布置在岩层外且处于致裂管的径向位置处，用于采集岩层炸裂时多个位置处的水击波压力，本发明的有益效果是：利用布置在岩层外且处于致裂管的径向位置同时分层布置的压力传感器，来采集岩层炸裂时的水冲击波，其布置方式符合水冲击波的传输路径，为建立冲击压力衰减方程奠定了基础。

Description

一种超临界CO2相变脉冲下水生物效应测试系统及方法
技术领域
本发明涉及水下除礁破岩技术领域，具体是一种超临界CO2相变脉冲下水生物效应测试系统及方法。
背景技术
目前常见的除礁方法有机械破岩、水射流破岩、水力压裂破岩、化学爆破等。但由于河床地形和水流条件复杂，水下机械施工较为困难。而传统乳化炸药爆破产生大量有毒有害气体和粉尘，引起的水击波对长江流域四大家鱼、珍稀鱼类的危害突出，相关部门对炸药的管控越来越严，因此迫切需要一种低振动、低噪声、无污染、安全环保的非化学炸药水下破岩新技术。
液态CO2相变膨胀致裂技术是当前除礁破岩的一种新方法。相变破岩符合绿色节能减排和生态保护要求是水下除礁破岩的关键。分析相变水击波作用下的生物效应，获得水生物毁伤判别准则，方能提出水生物安全控制判据。
但水下超临界CO2相变膨胀诱发冲击波在水体中的衰减响应，水击波的生物效应等研究远滞后于工程应用，影响了超临界CO2相变膨胀致裂技术的推广应用。
基于此，本申请提出了一种超临界CO2相变脉冲下水生物效应测试系统及方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种超临界CO2相变脉冲下水生物效应测试系统及方法，以解决上述背景技术中提出的问题。
为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
一种超临界CO2相变脉冲下水生物效应测试系统，包括致裂管和数据采集装置，
致裂管设置在水面以下的岩层中，其内充装有液态CO2，并连接致裂控制系统，在致裂控制系统发出控制指令后，瞬间加热使液态CO2完成相变致裂，以破开岩层；
数据采集装置，布置在岩层外且处于致裂管的径向位置处，用于采集岩层炸裂时多个位置处的水击波压力。
作为本发明再进一步的方案：所述数据采集装置包括计算机和多个压力传感器，其中：
压力传感器，数量为多个，布置在岩层外且处于致裂管的径向位置处，压力传感器分层布置，用于采集岩层炸裂时的水击波压力；
计算机，与多个压力传感器均保持通讯，用于对压力传感器的数据进行收集处理。
作为本发明再进一步的方案：还包括集线器，所述集线器与多个压力传感器均保持通讯，计算机与集线器通讯。
作为本发明再进一步的方案：处于同层的相邻所述压力传感器之间的距离为致裂管半径的整数倍。
一种超临界CO2相变脉冲下水生物效应测试方法，包括以下步骤：
S1，利用凿岩机对岩层进行开孔，形成用于放置致裂管的致裂孔；
S2，在岩层的外部沿着致裂孔的径向位置分层次布置若干压力传感器，将压力传感器与计算机连接好；
S3，将充装有液态CO2的致裂管放入致裂孔，与致裂控制系统进行连接，完成各仪器调试后，通过致裂控制系统控制致裂管致裂，压力传感器采集水体冲击压力数值；
S4，计算机对压力传感器的数据进行收集。
作为本发明进一步的方案：步骤S2中，处于同一层的压力传感器之间的距离为致裂孔半径的整数倍。
与现有技术相比，本发明的有益效果是：利用布置在岩层外且处于致裂管的径向位置同时分层布置的压力传感器，来采集岩层炸裂时的水冲击波，其布置方式符合水冲击波的传输路径，为建立冲击压力衰减方程奠定了基础。
附图说明
图1为一种超临界CO2相变脉冲下水生物效应测试系统的结构示意图。
图2为鱼群吊笼试验方法的结构示意图。
图中：1-岩层、2-水面、3-致裂管、4-压力传感器、5-集线器、6-计算机。
具体实施方式
这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本公开相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本实施例公开的一些方面相一致的装置和方法的例子。
实施例1
请参阅图1，本发明实施例中，一种超临界CO2相变脉冲下水生物效应测试系统，包括致裂管3和数据采集装置，
本实施例中，致裂管3设置在水面2以下的岩层1中，其内充装有液态CO2，并连接致裂控制系统，在致裂控制系统发出控制指令后，瞬间加热使液态CO2完成相变致裂，以破开岩层1；
数据采集装置，布置在岩层1外且处于致裂管3的径向位置处，用于采集岩层1炸裂时多个位置处的水击波压力；
具体的来说，所述数据采集装置包括计算机6和多个压力传感器4，其中：
压力传感器4，数量为多个，布置在岩层1外且处于致裂管3的径向位置处，压力传感器4分层布置，用于采集岩层1炸裂时的水击波压力，作为优选的，所述压力传感器4为CY200型压力传感器；
计算机6，与多个压力传感器4均保持通讯，用于对压力传感器4的数据进行收集处理。实际应用时，由于压力传感器4的数量具有多个，因此，为了方便数据的采集和传输，还公开了集线器5，所述集线器5与多个压力传感器4均保持通讯，计算机6与集线器5通讯。
此外，作为优选的，处于同层的相邻所述压力传感器4之间的距离为致裂管3半径的整数倍。
在实际应用时，在水面2下与致裂管3距离5r、10r、20r、40r等处布置压力传感器4，分别进行编号，例如可以编号为1r#、2r#、3r#、4r#，之后通过致裂控制系统控制致裂管3炸裂，破开岩层1，其产生的冲击波可以被压力传感器4进行收集。
在之后的数据处理上，主要分析致裂管3内腔体压力P、液态CO2质量、致裂管3相关参数(半径r、长度h)、最小抵抗线l，水深Hw、致裂距离R和冲击峰值水压pmax的关系，据此来建立超临界CO2相变下水体中的冲击压力衰减方程。
实施例2
请参阅图2，本发明实施例中，一种超临界CO2相变脉冲下水生物效应测试方法，包括以下步骤：
S1，利用凿岩机对岩层进行开孔，形成用于放置致裂管的致裂孔；
S2，在岩层的外部沿着致裂孔的径向位置分层次布置若干压力传感器，将压力传感器与计算机连接好；此处，处于同一层的压力传感器之间的距离为致裂孔半径的整数倍；
S3，将充装有液态CO2的致裂管放入致裂孔，与致裂控制系统进行连接，完成各仪器调试后，通过致裂控制系统控制致裂管致裂，压力传感器采集水体冲击压力数值；
S4，计算机对压力传感器的数据进行收集，据此来建立超临界CO2相变下水体中的冲击压力衰减方程。
在实际应用时，本实施例还提供了鱼群吊笼试验方法，可以对上述测试方法进行补充验证，间接证明其采集到数据的真实性和有效性。
具体的，其包括以下步骤：
(1)根据试验设计，购置试验用家鱼，在试验池分类饲养一周以上，剔除伤病死亡的鱼苗；
(2)将试验池饲养的试验鱼放入对应的鱼笼，固定在指定位置，鱼笼的布置如图2所示，鱼笼的中心位置与压力传感器中心位置一致，需要指出的是，由于试验水深有限，鱼笼布置困难，生物效应分析中不考虑水深的影响；
(3)通过致裂控制系统完成超临界CO2相变致裂试验，试验完成后，将鱼笼的试验鱼分别放回试验池饲养，观察表观损伤情况，统计试验鱼的死亡情况和死亡时间，观察时间48小时以上，对于死亡的试验鱼，进行解剖，查验内脏损伤情况，特别是靶器官是否破裂及附近组织的损伤等。
需要特别说明的是，本技术方案中，利用布置在岩层1外且处于致裂管3的径向位置同时分层布置的压力传感器，来采集岩层1炸裂时的水冲击波，其布置方式符合水冲击波的传输路径，为建立冲击压力衰减方程奠定了基础。
本领域技术人员在考虑说明书及实施例处的公开后，将容易想到本公开的其它实施方案。本申请旨在涵盖本公开的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本公开的一般性原理并包括本公开未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本公开的真正范围和精神由权利要求指出。
应当理解的是，本公开并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本公开的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (6)

1.一种超临界CO2相变脉冲下水生物效应测试系统，其特征在于，包括：
致裂管（3），设置在水面（2）以下的岩层（1）中，其内充装有液态CO2，并连接致裂控制系统，在致裂控制系统发出控制指令后，瞬间加热使液态CO2完成相变致裂，以破开岩层（1）；
数据采集装置，布置在岩层（1）外且处于致裂管（3）的径向位置处，用于采集岩层（1）炸裂时多个位置处的水击波压力。
2.根据权利要求1所述的一种超临界CO2相变脉冲下水生物效应测试系统，其特征在于，所述数据采集装置包括：
压力传感器（4），数量为多个，布置在岩层（1）外且处于致裂管（3）的径向位置处，压力传感器（4）分层布置，用于采集岩层（1）炸裂时的水击波压力；
计算机（6），与多个压力传感器（4）均保持通讯，用于对压力传感器（4）的数据进行收集处理。
3.根据权利要求2所述的一种超临界CO2相变脉冲下水生物效应测试系统，其特征在于，还包括集线器（5），所述集线器（5）与多个压力传感器（4）均保持通讯，计算机（6）与集线器（5）通讯。
4.根据权利要求2或3所述的一种超临界CO2相变脉冲下水生物效应测试系统，其特征在于，处于同层的相邻所述压力传感器（4）之间的距离为致裂管（3）半径的整数倍。
5.一种超临界CO2相变脉冲下水生物效应测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1，利用凿岩机对岩层进行开孔，形成用于放置致裂管的致裂孔；
S2，在岩层的外部沿着致裂孔的径向位置分层次布置若干压力传感器，将压力传感器与计算机连接好；
S3，将充装有液态CO2的致裂管放入致裂孔，与致裂控制系统进行连接，完成各仪器调试后，通过致裂控制系统控制致裂管致裂，压力传感器采集水体冲击压力数值；
S4，计算机对压力传感器的数据进行收集。
6.根据权利要求7所述的一种超临界CO2相变脉冲下水生物效应测试系统，其特征在于，步骤S2中，处于同一层的压力传感器之间的距离为致裂孔半径的整数倍。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111537432A (zh) * 2020-04-29 2020-08-14 重庆大学 液态co2相变致裂威力测试装置及测试方法
CN111608631A (zh) * 2020-06-28 2020-09-01 华北科技学院 基于电脉冲激发超临界co2压裂煤层的装置及应用方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101285699A (zh) * 2008-05-09 2008-10-15 中北大学 水下冲击波场测试系统
CN103822753A (zh) * 2014-03-20 2014-05-28 武汉科技大学 模拟深水环境爆炸试验用容器内爆炸冲击波压力测试装置
CN104762918A (zh) * 2014-11-13 2015-07-08 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 岩塞爆破模型试验水压测试方法
CN106226176A (zh) * 2016-07-07 2016-12-14 中南大学 水下爆炸载荷作用下岩石动态力学性能测试装置及方法

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101285699A (zh) * 2008-05-09 2008-10-15 中北大学 水下冲击波场测试系统
CN103822753A (zh) * 2014-03-20 2014-05-28 武汉科技大学 模拟深水环境爆炸试验用容器内爆炸冲击波压力测试装置
CN104762918A (zh) * 2014-11-13 2015-07-08 水利部交通运输部国家能源局南京水利科学研究院 岩塞爆破模型试验水压测试方法
CN106226176A (zh) * 2016-07-07 2016-12-14 中南大学 水下爆炸载荷作用下岩石动态力学性能测试装置及方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
柯松林 等: "水下钻孔爆破的爆炸冲击波测试与分析", 《中国工程科学》 *
赵根 等: "爆破水击波压力对鱼类损伤影响试验研究", 《中国爆破新技术Ⅲ》 *
金刚: "液态二氧化碳相变爆破技术研究与展望", 《爆破工程技术交流论文集》 *
黄梓荣 等: "桂山牛头岛出坞航道水下爆破对游泳生物的影响评估", 《南方水产科学》 *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN111537432A (zh) * 2020-04-29 2020-08-14 重庆大学 液态co2相变致裂威力测试装置及测试方法
CN111537432B (zh) * 2020-04-29 2021-06-04 重庆大学 液态co2相变致裂威力测试装置及测试方法
CN111608631A (zh) * 2020-06-28 2020-09-01 华北科技学院 基于电脉冲激发超临界co2压裂煤层的装置及应用方法

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