CN110441185A - 用于测定盐岩溶解速率的测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种用于测定盐岩溶解速率的测试装置及测试方法，属于盐岩溶解测量设备技术领域，测试装置包括主体框架、夹持机构和称重器，用夹持机构将盐岩试样固定在主体框架上，盐岩试样的进水管与液体定量控制仪相连，控制通过盐岩试样的水量大小，盐岩试样的出水管延伸至水箱内。测试方法：安装测试装置，调整通过盐岩试样的水量，通过联轴器调节盐岩试样的倾斜角度，改变水流通过盐岩试样的角度，分析考虑重力作用下盐岩在不同流量情况下的动水溶解规律；每隔n分钟，用称重器对盐岩试样称重，绘制出不同流量下盐岩试样的质量变化曲线以及不同流量下盐岩溶蚀质量每隔n分钟的变化曲线，研究不同流量、不同时间下盐岩动水试验的溶解规律。

Description

用于测定盐岩溶解速率的测试装置及测试方法

技术领域

本发明属于盐岩溶解测量设备技术领域，尤其涉及一种用于测定盐岩溶解速率的测试装置及测试方法。

背景技术

利用深部盐岩溶腔进行能源储备是广泛认可的能源储存方式，由于盐岩地下储气库所用盐岩溶腔采用水溶造腔工艺，通过注入清水，置换卤水，使地下盐岩溶解于水并形成一定形状的腔体。水溶造腔过程实际上是一个复杂的流体力学和化学动力学过程,盐岩溶蚀规律是盐岩储气库水溶造腔的关键。盐岩储气库水溶造腔过程中，主要的问题是盐的溶解，目前众多技术中对盐岩的溶解面积、溶液温度、溶液浓度等都有了一定的研究。但是，由于受试验条件和技术限制，关于盐岩动水溶蚀特性方面的研究还不完善。因此，发明一种测定不同流量条件下盐岩溶解速率的装置，对研究考虑重力作用和不考虑重力作用盐岩的动水溶蚀特性具有十分重要的意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于测定盐岩溶解速率的测试装置及测试方法，旨在解决上述现有技术中没有专用测试装置，无法对盐岩在不同流量、不同溶解时间下的动水溶蚀特性进行研究。

为解决上述技术问题，本发明所采取的技术方案是：

一种用于测定盐岩溶解速率的测试装置，包括用于固定盐岩试样的夹持机构和用于对盐岩试样称重的称重器，所述夹持机构设置于主体框架上，所述盐岩试样的两端分别设有与盐岩试样中部通水孔连通的进水管和出水管，所述进水管与液体定量控制仪相连，所述出水管的末端延伸至水箱内；所述夹持机构通过联轴器与主体框架相连，用于调节盐岩试样的倾斜角度。

优选的，所述主体框架包括试验底座和两个立柱，两个所述立柱设置于试验底座上，所述夹持机构通过联轴器设置于立柱上。

优选的，所述立柱上设有用于测量盐岩试样倾斜角度的角度盘，所述角度盘的为四周带有刻度的圆盘，所述角度盘的背部设有用于与立柱滑动配合的支座。

优选的，所述夹持机构包括升降杆、管夹和用于夹持盐岩试样的卡箍，所述卡箍与管夹固连；所述管夹至少为两个，所述管夹套装于升降杆上，所述盐岩试样设置于卡箍内；所述升降杆通过联轴器与立柱相连，所述联轴器能够相对立柱上下滑动。

优选的，所述联轴器包括第一套箍和第二套箍，所述第一套箍套装于立柱上，所述第二套箍套装于升降杆上，所述第一套箍的侧壁外侧与第二套箍的侧壁外侧转动连接；所述第一套箍和第二套箍均为侧壁开口的环形箍，所述第一套箍和第二套箍的开口端均通过紧固件相连；所述角度盘的支座与第一套箍及立柱滑动配合。

优选的，所述第一套箍与第二套箍通过连接螺杆相连，所述第一套箍的侧壁外侧设有与连接螺杆配合的螺纹孔，所述第二套箍的侧壁通过转轴与连接螺杆转动连接。

优选的，所述盐岩试样的两端分别通过密封垫与进水管及出水管相连。

优选的，所述进水管和出水管上均设有液体流量计。

优选的，所述液体定量控制仪设有箱体、储料罐、水泵及管路，所述箱体上设有控制面板，所述储料罐、水泵及管路均设有箱体内，所述水泵通过管路与储料罐及进水管相连，所述进水管上设有控制阀门，所述水泵及控制阀门均与控制面板电连接。

本发明还提供一种用于测定盐岩溶解速率的测试方法，包括以下步骤：

（1）制备盐岩试样：加工盐岩试样外形，并在其内部加工通水孔；在盐岩试样表面涂胶密封，密封后称重；并在盐岩试样的两端安装进水管及出水管；

（2）安装上述用于测定盐岩溶解速率的测试装置：将盐岩试样固定在夹持机构上，再将夹持机构安装在主体框架上；

（3）在液体定量控制仪的储料罐中装载溶液，将进水管与液体定量控制仪的出水口相连，通过控制阀门使得流经盐岩试样的水流量保持在30L/h；

（4）盐岩动水试验：启动液体定量控制仪，向盐岩试样内注水，开始计时；

（5）每隔n分钟，关闭液体定量控制仪，取出盐岩试样，进行擦干、吹干处理，然后称重；

（6）重复试验步骤（4）、（5），直到溶解到盐岩试样的外表面；

（7）调节流经盐岩试样的水流量大小依次为30L/h、40L/h、50L/h，重复步骤（3）、（4）、（5）、（6）；

（8）记录每隔n分钟所得的盐岩试样的重量，绘制出不同流量下盐岩试样的质量变化曲线以及不同流量下盐岩溶蚀质量每隔n分钟的变化曲线；

（9）通过联轴器来调节盐岩试样的倾斜角度，调节流量大小依次为30L/h、40L/h、50L/h，调节角度为30°、45°、60°、90°，重复步骤（3）、（4）、（5）、（6）；再记录每隔n分钟所得的盐岩试样的重量，绘制出不同流量下盐岩试样的质量变化曲线以及不同流量下盐岩溶蚀质量每隔n分钟的变化曲线。

采用上述技术方案所产生的有益效果在于：与现有技术相比，本发明通过夹持机构将盐岩试样固定在主体框架上，同时将盐岩试样两端的进水管与液体定量控制仪相连、出水管末端延伸至水箱内；通过联轴器确定盐岩试样与主体框架的倾斜角度，改变水流通过盐岩试样的角度；借助液体定量控制仪可以控制通过盐岩试样的水流量大小，每隔n分钟，利用称重器对盐岩试样进行称重，绘制出不同流量下盐岩试样的质量变化曲线以及不同流量下盐岩溶蚀质量每隔n分钟的变化曲线，研究不同流量、不同时间下盐岩动水试验的溶解规律；利用本发明能够调整盐岩试样倾斜角度，研究考虑重力作用下盐岩在不同流量情况下的动水溶解规律情况，将不考虑重力作用和考虑重力作用下进行分析对比。

附图说明

下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细的说明。

图1是本发明实施例提供的一种用于测定盐岩溶解速率的测试装置的结构示意图；

图2是图1中盐岩试样的A向视图；

图3是图1中盐岩试样的倾斜状态图；

图4是图1中盐岩试样处于垂直状态下的结构示意图；

图5是本发明实施例中升降杆相对立柱倾斜时的状态图；

图6是图5中联轴器的结构示意图；

图7是图6中第二套箍与连接螺杆的连接结构图；

图8是图6中第一套箍的俯视图；

图中：1-1试验底座；1-2立柱；1-3角度盘；2-1升降杆；2-2联轴器； 2-3管夹；2-4盐岩试样；2-5卡箍；2-6第一套箍；2-7第二套箍；2-8紧固件；2-9连接螺杆；2-10转轴；3-1液体定量控制仪；3-2液体流量计；3-3进水管；3-4出水管；3-5密封垫；3-6箱体；3-7控制面板；4-1水箱。

具体实施方式

下面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的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

如图1-4所示的一种用于测定盐岩溶解速率的测试装置，包括用于固定盐岩试样2-4的夹持机构和用于对盐岩试样2-4称重的称重器，所述夹持机构设置于主体框架上，所述盐岩试样2-4的两端分别设有与盐岩试样2-4中部通水孔连通的进水管3-3和出水管3-4，所述进水管3-3与液体定量控制仪3-1相连，所述出水管3-4的末端延伸至水箱4-1内；所述夹持机构通过联轴器2-2与主体框架相连，用于调节盐岩试样2-4的倾斜角度。盐岩试样2-4水平设置时能够研究不考虑重力作用下盐岩在不同流量情况下的动水溶解规律情况；当盐岩试样2-4倾斜或垂直设置时，方便研究考虑重力作用下盐岩在不同流量情况下的动水溶解规律情况。其中，称重器可选用电子称。

在本发明的一个优选实施例中，如图1所示，所述主体框架包括试验底座1-1和两个立柱1-2，两个所述立柱1-2设置于试验底座1-1上，所述夹持机构通过联轴器2-2设置于立柱1-2上。其中，试验底座1-1为刚性长方体，试验底座1-1底部与地面利用铆钉固定，试验底座1-1上方预留两个螺纹孔，通过螺钉连接固定两个相互平行的垂直立柱1-2；立柱1-2为圆柱形支柱，立柱1-2的底部与试验底座1-1利用螺钉固定连接。

在本发明的一个具体实施例中，如图1、3-5所示，所述立柱1-2上设有用于测量盐岩试样2-4倾斜角度的角度盘1-3，所述角度盘1-3的为四周带有刻度的圆盘，所述角度盘1-3的背部设有用于与立柱1-2滑动配合的支座。通过角度盘1-3能够精确测量盐岩试样2-4的倾斜角度，角度盘1-3可以在立柱1-2上上下滑动，测量完毕即可将角度盘1-3移至立柱1-2的其它位置。

在本发明的一个优选实施例中，如图2、3所示，所述夹持机构包括升降杆2-1、管夹2-3和用于夹持盐岩试样2-4的卡箍2-5，所述卡箍2-5与管夹2-3固连；所述管夹2-3至少为两个，所述管夹2-3套装于升降杆2-1上，所述盐岩试样2-4设置于卡箍2-5内。该方案中，管夹2-3为两个，两个管夹2-3间隔固定在升降杆2-1上，另一端分别通过卡箍2-5夹紧盐岩试样2-4，用于固定盐岩试样2-4。升降杆2-1通过联轴器2-2与立柱1-2相连，所述联轴器2-2能够相对立柱1-2上下滑动。将盐岩试样与升降杆固定在同一平面内，通过测量立柱1-2和升降杆2-1的角度，得出盐岩试样2-4转过的角度，当升降杆2-1水平时，水流通过盐样试样2-4不需要考虑重力作用；升降杆2-1借助联轴器2-2相对立柱1-2转动，当升降杆2-1转至与立柱1-2平行时，升降杆2-1两端利用联轴器2-2固定在一个立柱1-2上，则水流垂直通过盐岩试样2-4。

在本发明的一个具体实施例中，如图6-8所示，所述联轴器2-2包括第一套箍2-6和第二套箍2-7，所述第一套箍2-6套装于立柱1-2上，所述第二套箍2-7套装于升降杆2-1上，所述第一套箍2-6的侧壁外侧与第二套箍2-7的侧壁外侧转动连接；所述第一套箍2-6和第二套箍2-7均为侧壁开口的环形箍，所述第一套箍2-6和第二套箍2-7的开口端均通过紧固件2-8相连；所述角度盘1-3的支座与第一套箍2-6及立柱1-2滑动配合。当需要测量升降杆2-1的倾斜角度时，将角度盘1-3滑至联轴器2-2位置进行处理，测量完毕即可将角度盘1-3滑至立柱1-2的其它位置，方便后序步骤进行。能够相互转动的第一套箍2-6和第二套箍2-7方便调整升降杆2-1相对立柱1-2的倾斜角度，将升降杆2-1一端的第一套箍2-6固定于一个立柱1-2上，升降杆2-1另一端的第一套箍2-6能够沿另一个立柱1-2上下滑动，用以改变升降杆2-1及盐岩试样2-4的角度，并通过角度盘1-3来测量升降杆2-1的倾斜角度，进而确定盐岩试样2-4的角度。

进一步优化上述技术方案，如图6-8所示，所述第一套箍2-6与第二套箍2-7通过连接螺杆2-9相连，所述第一套箍2-6的侧壁外侧设有与连接螺杆2-9配合的螺纹孔，所述第二套箍2-7的侧壁通过转轴2-10与连接螺杆2-9转动连接。在第一套箍2-6的侧壁凸台侧面加工螺纹孔，将连接螺杆2-9一端与第一套箍2-6螺纹连接，并在连接螺杆2-9另一端的螺帽上预留导向孔与转轴2-10配合；转轴2-10的一端与导向孔转动配合、另一端可通过固定块固定于第二套箍2-7上。利用该结构能够实现第一套箍2-6和第二套箍2-7的转动连接。

为了避免测试过程中进水管3-3及出水管3-4与盐岩试样2-4的连接处泄漏，在盐岩试样2-4的两端分别通过密封垫3-5与进水管3-3及出水管3-4相连。密封垫3-5选用一体化的橡胶平垫和橡胶柱，橡胶柱紧密嵌入盐岩试样的通水孔内，橡胶平垫在外部辅助密封。安装时，将进水管3-3及出水管3-4的一端分别塞入两个密封垫的内孔，再将橡胶柱塞入盐岩试样2-4的通水孔内，防止注水时水流漏出，起到密封作用。所用密封橡胶平垫和橡胶柱均由华奇密封件有限公司制造。

为了精确控制流经盐岩试样2-4的水流量，如图1所示，所述进水管3-3和出水管3-4上均设有液体流量计3-2。液体流量计3-2被用来检测水流量大小，以便通过液体定量控制仪3-1来调节进入盐岩试样2-4所需的水流量。

在本发明的一个具体实施例中，如图1所示，所述液体定量控制仪3-1设有箱体3-6、储料罐、水泵及管路，所述箱体3-6上设有控制面板3-7，所述储料罐、水泵及管路均设有箱体3-6内，所述水泵通过管路与储料罐及进水管3-3相连，所述进水管3-3上设有控制阀门，所述水泵及控制阀门均与控制面板3-7电连接。其中，液体定量控制仪3-1由江苏华云仪表有限公司制造，液体定量控制仪3-1内部的储料罐用于装载液体，对于本实验来说，可以装载水和不饱和盐水，以便研究不同溶解液对盐岩溶解的规律，借助控制阀门控制水流速大小。

本发明还提供一种用于测定盐岩溶解速率的测试方法，包括以下步骤：

（1）制备盐岩试样：将盐岩试样2-4加工成50*100 mm的圆柱试件，并在其内部加工直径为6 mm的通水孔。也可将盐岩试样2-4加工成其他形状，按着其比例进行钻孔；

在盐岩试样2-4表面用防水涂料703胶将试件密封，密封后用电子称进行称重；

将密封好的盐岩试样2-4放置在升降杆2-1的管夹2-3上，用管夹2-3固定好，在盐岩试样2-4的两端安装进水管3-3及出水管3-4，并在盐岩试样2-4的进水管3-3及出水管3-4处安装橡胶平垫与橡胶柱，以防止进行盐岩动水试验注水时出现漏水。

（2）安装用于测定盐岩溶解速率的测试装置：将盐岩试样2-4固定在管夹2-3上，再将升降杆2-1安装在联轴器2-2的第二套箍2-7上，将联轴器2-2的第一套箍2-6固定在立柱1-2上，将立柱1-2用螺钉固定在试验底座1-1上，利用联轴器2-2将立柱1-2和升降杆2-1进行固定连接，并将管夹2-3安装固定在升降杆2-1上。

（3）在液体定量控制仪3-1的储料罐中装载溶液，将进水管3-3与液体定量控制仪3-1的出水口相连，通过控制阀门使得流经盐岩试样2-4的水流量保持在30L/h。

（4）盐岩动水试验：启动液体定量控制仪3-1，向盐岩试样2-4内注水，开始计时。

（5）每隔2-3分钟，关闭液体定量控制仪3-1，取出盐岩试样2-4，进行擦干、吹干处理，然后称重。时间间隔可根据实际情况调整。

（6）重复试验步骤（4）、（5），直到溶解到盐岩试样2-4的外表面。

（7）调节流经盐岩试样2-4的水流量大小依次为30L/h、40L/h、50L/h，重复步骤（3）、（4）、（5）、（6）。

（8）记录每隔2-3分钟所得的盐岩试样2-4的重量，绘制出不同流量下盐岩试样2-4的质量变化曲线以及不同流量下盐岩溶蚀质量每隔n分钟的变化曲线；分析不考虑重力作用时，不同流量、不同时间下盐岩动水试验的溶解规律，从而得出适当的注水流量范围，以便加快盐岩矿物的溶解效果。

（9）通过联轴器2-2来调节盐岩试样2-4的倾斜角度，并通过立柱1-2上可移动的角度盘1-3，来测量升降杆2-1旋转的角度，以得出盐岩试样2-4旋转的具体角度；

调节流量大小依次为30L/h、40L/h、50L/h，调节角度为30°、45°、60°、90°，重复步骤（3）、（4）、（5）、（6），进一步研究考虑重力作用下盐岩在不同流量情况下的动水溶解规律情况，并将不考虑重力作用和考虑重力作用进行对比分析。

在上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是本发明还可以采用其他不同于在此描述的其它方式来实施，本领域技术人员可以在不违背本发明内涵的情况下做类似推广，因此本发明不受上面公开的具体实施例的限制。

Claims (10)

1.一种用于测定盐岩溶解速率的测试装置，其特征在于：包括用于固定盐岩试样的夹持机构和用于对盐岩试样称重的称重器，所述夹持机构设置于主体框架上，所述盐岩试样的两端分别设有与盐岩试样中部通水孔连通的进水管和出水管，所述进水管与液体定量控制仪相连，所述出水管的末端延伸至水箱内；所述夹持机构通过联轴器与主体框架相连，用于调节盐岩试样的倾斜角度。

2.根据权利要求1所述的用于测定盐岩溶解速率的测试装置，其特征在于：所述主体框架包括试验底座和两个立柱，两个所述立柱设置于试验底座上，所述夹持机构通过联轴器设置于立柱上。

3.根据权利要求2所述的用于测定盐岩溶解速率的测试装置，其特征在于：所述立柱上设有用于测量盐岩试样倾斜角度的角度盘，所述角度盘的为四周带有刻度的圆盘，所述角度盘的背部设有用于与立柱滑动配合的支座。

4.根据权利要求3所述的用于测定盐岩溶解速率的测试装置，其特征在于：所述夹持机构包括升降杆、管夹和用于夹持盐岩试样的卡箍，所述卡箍与管夹固连；所述管夹至少为两个，所述管夹套装于升降杆上，所述盐岩试样设置于卡箍内；所述升降杆通过联轴器与立柱相连，所述联轴器能够相对立柱上下滑动。

5.根据权利要求4所述的用于测定盐岩溶解速率的测试装置，其特征在于：所述联轴器包括第一套箍和第二套箍，所述第一套箍套装于立柱上，所述第二套箍套装于升降杆上，所述第一套箍的侧壁外侧与第二套箍的侧壁外侧转动连接；所述第一套箍和第二套箍均为侧壁开口的环形箍，所述第一套箍和第二套箍的开口端均通过紧固件相连；所述角度盘的支座与第一套箍及立柱滑动配合。

6.根据权利要求5所述的用于测定盐岩溶解速率的测试装置，其特征在于：所述第一套箍与第二套箍通过连接螺杆相连，所述第一套箍的侧壁外侧设有与连接螺杆配合的螺纹孔，所述第二套箍的侧壁通过转轴与连接螺杆转动连接。

7.根据权利要求1所述的用于测定盐岩溶解速率的测试装置，其特征在于：所述盐岩试样的两端分别通过密封垫与进水管及出水管相连。

8.根据权利要求1所述的用于测定盐岩溶解速率的测试装置，其特征在于：所述进水管和出水管上均设有液体流量计。

9.根据权利要求1-8任一项所述的用于测定盐岩溶解速率的测试装置，其特征在于：所述液体定量控制仪设有箱体、储料罐、水泵及管路，所述箱体上设有控制面板，所述储料罐、水泵及管路均设有箱体内，所述水泵通过管路与储料罐及进水管相连，所述进水管上设有控制阀门，所述水泵及控制阀门均与控制面板电连接。

10.一种用于测定盐岩溶解速率的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：

（1）制备盐岩试样：加工盐岩试样外形，并在其内部加工通水孔；在盐岩试样表面涂胶密封，密封后称重；并在盐岩试样的两端安装进水管及出水管；

（2）安装如权利要求1所述的用于测定盐岩溶解速率的测试装置：将盐岩试样固定在夹持机构上，再将夹持机构安装在主体框架上；

（3）在液体定量控制仪的储料罐中装载溶液，将进水管与液体定量控制仪的出水口相连，通过控制阀门使得流经盐岩试样的水流量保持在30L/h；

（4）盐岩动水试验：启动液体定量控制仪，向盐岩试样内注水，开始计时；

（5）每隔n分钟，关闭液体定量控制仪，取出盐岩试样，进行擦干、吹干处理，然后称重；

（6）重复试验步骤（4）、（5），直到溶解到盐岩试样的外表面；

（7）调节流经盐岩试样的水流量大小依次为30L/h、40L/h、50L/h，重复步骤（3）、（4）、（5）、（6）；

（8）记录每隔n分钟所得的盐岩试样的重量，绘制出不同流量下盐岩试样的质量变化曲线以及不同流量下盐岩溶蚀质量每隔n分钟的变化曲线；

（9）通过联轴器来调节盐岩试样的倾斜角度，调节流量大小依次为30L/h、40L/h、50L/h，调节角度为30°、45°、60°、90°，重复步骤（3）、（4）、（5）、（6）；再记录每隔n分钟所得的盐岩试样的重量，绘制出不同流量下盐岩试样的质量变化曲线以及不同流量下盐岩溶蚀质量每隔n分钟的变化曲线。