CN111672850B - 盐穴储气库射流清洗模拟实验系统 - Google Patents
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Abstract
本申请公开了盐穴储气库射流清洗模拟实验系统，包括：腔体；盖体；下端伸入腔体的冲洗机构和返排机构，冲洗机构包括：冲洗主管柱和与其相连通的冲洗分管柱，冲洗分管柱至少设置有一个，冲洗主管柱和冲洗分管柱的下端均可拆卸的连接有旋转射流喷头；第一冲洗阀；第二冲洗阀；返排机构包括套设于冲洗主管柱外部的返排主管柱和与返排主管柱相连通的返排分管柱，返排分管柱至少设置有一个，返排口与旋转射流喷头之间具有预定间距；第一返排阀；第二返排阀；用于向冲洗机构注入清洗液的注液装置；与返排机构相连的返排回收装置。本申请能模拟射流清洗盐穴储气库腔体内不溶物的过程，揭示清洗方式、清洗排量、注入压力等因素对清洗效率的影响规律。
Description
技术领域
本发明涉及盐穴地下储气库清洗不溶物技术领域，具体涉及一种盐穴储气库射流清洗模拟实验系统。
背景技术
本部分的描述仅提供与本发明公开相关的背景信息，而不构成现有技术。
盐穴地下储气库是利用地下较厚的盐层或盐丘，采用人工方式在盐层或盐丘中通过水溶形成洞穴腔体储存空间来存储石油、天然气。盐穴腔体作为储存天然气的良好载体，在我国西气东输工程中具有重要的战略意义。
我国可供建库的盐岩普遍具备层状为主、矿层多、单层薄、不溶杂质含量高的特点。在溶腔过程中，盐岩中的不溶物被释放并堆积在腔体底部，占据了大量有效的库容空间，从而影响了造腔速度，并降低了盐穴建库的有效空间。因此，研发经济高效的不溶物清洗技术是提高盐穴储气库空间利用率的关键。
目前，通常采用高压射流的方式清洗腔体底部不溶物的残渣，并将悬浮的残渣碎屑返排至地面。但对于清洗过程的工程参数需要进一步优化，合理的工程参数优化方案能够提高盐穴建库效益。然而国内在该领域的研究尚有不足，还没有能够对盐穴储气库不溶物的射流清洗过程进行系统性研究的实验装置。
应该注意，上面对技术背景的介绍只是为了方便对本发明的技术方案进行清楚、完整的说明，并方便本领域技术人员的理解而阐述的。不能仅仅因为这些方案在本发明的背景技术部分进行了阐述而认为上述技术方案为本领域技术人员所公知。
发明内容
鉴于此，为了实现上述目的，本申请提供了一种盐穴储气库射流清洗模拟实验系统，可以准确模拟射流清洗盐穴储气库腔底不溶物的过程，能够用于研究清洗方式和返排方式对清洗效率的影响规律，为盐穴储气库腔底不溶物的清洗方式和参数优化提供指导。本申请可采用的技术方案如下所述：
一种盐穴储气库射流清洗模拟实验系统，所述实验系统包括：
用于模拟盐穴储气库的腔体，所述腔体容纳有不溶物颗粒；
用于封闭所述腔体的盖体，所述盖体上设置有多个连接口；
下端自所述连接口伸入所述腔体的冲洗机构和返排机构；其中，
所述冲洗机构包括：冲洗主管柱和与所述冲洗主管柱相连通的冲洗分管柱，所述冲洗分管柱至少设置有一个，所述冲洗主管柱在纵长延伸方向上定义有第一轴线，所述冲洗分管柱在纵长延伸方向上定义有第二轴线，所述第一轴线和所述第二轴线平行但不重合，所述冲洗主管柱的下端和所述冲洗分管柱的下端均可拆卸的连接有能旋转的旋转射流喷头；用于控制所述冲洗主管柱通断的第一冲洗阀；用于控制所述冲洗主管柱和所述冲洗分管柱之间通断的第二冲洗阀；
所述返排机构包括：套设于所述冲洗主管柱外部的返排主管柱和与所述返排主管柱相连通的返排分管柱，所述冲洗主管柱和所述返排主管柱之间形成有环形空腔，所述返排分管柱至少设置有一个，所述返排分管柱的下端设置有返排口，所述返排口与所述旋转射流喷头之间具有预定间距；用于控制所述返排主管柱通断的第一返排阀；用于控制所述返排主管柱和所述返排分管柱之间通断的第二返排阀；
用于向所述冲洗机构注入清洗液的注液装置；
与所述返排机构相连的返排回收装置；
清洗液经所述冲洗机构对所述腔体内的不溶物颗粒进行射流清洗，使所述不溶物颗粒悬浮于清洗液中，并随清洗液由所述返排口或者所述环形空腔的下端进入所述返排机构，并进入所述返排回收装置。
作为一种优选的实施方式，所述冲洗主管柱的第一轴线与所述腔体的中心线相对齐，所述冲洗主管柱包括纵长延伸的本体，所述本体的侧壁上开设有至少一个用于连通所述冲洗分管柱的第一开孔，在清洗路径上，所述第一冲洗阀和所述第二冲洗阀均设置在所述第一开孔的下游。
作为一种优选的实施方式，所述返排主管柱包括：纵向延伸的竖直管段和横向延伸的水平管段，所述竖直管段套设在所述本体的外部，所述水平管段上开设有用于连通所述返排回收装置的第二开孔，在返排路径上，所述第一返排阀和所述第二返排阀均设置在所述第二开孔的上游。
作为一种优选的实施方式，所述注液装置包括：储液罐；设置在所述储液罐与所述冲洗主管柱的上端之间的第一流道，所述第一流道上设置有第一动力机构和用于检测液体量参数的第一检测单元。
作为一种优选的实施方式，所述返排回收装置包括：回收罐，设置在所述回收罐与所述第二开孔之间的第二流道，所述第二流道上设置有用于检测液体量参数的第二检测单元；设置在所述回收罐与所述储液罐之间的第三流道，所述第三流道上设置有第二动力机构。
作为一种优选的实施方式，所述回收罐内设置有用于第一液位计和用于过滤残渣的过滤单元，所述过滤单元将所述回收罐分为残渣腔和清水腔，所述清水腔位于所述残渣腔的下方，所述清水腔通过所述第三流道连接至所述储液罐。
作为一种优选的实施方式，所述实验系统还包括注气装置，所述注气装置包括：
用于检测所述腔体的内部压力的压力检测件；
用于注空气的空气压缩机；
设置在所述空气压缩机与所述腔体之间的注气流道，所述注气流道上设置有储气罐和压力控制阀。
作为一种优选的实施方式，所述连接口的个数至少为三个，多个所述连接口沿所述盖体的径向分布，所述冲洗分管柱、所述返排主管柱和所述返排分管柱分别自对应的连接口伸入所述腔体中，所述连接口与所述管柱通过井口装置密封连接。
作为一种优选的实施方式，所述腔体的上方为圆柱形结构，所述腔体的下方为锥形结构，所述锥形结构的底部设置有排空阀；所述实验系统还包括用于监测所述腔体内部的液位的第二液位计，所述第二液位计的一端连通所述腔体的底部，另一端连通所述腔体的顶部。
作为一种优选的实施方式，所述实验系统还包括：电子秤和设置在所述腔体上的观察窗，所述观察窗能打开和关闭。
本申请实施方式提供了一种盐穴储气库射流清洗模拟实验系统。所述实验系统包括腔体和盖体，盖体上设置有多个用于安装冲洗机构和返排机构的连接口。其中，冲洗机构包括冲洗主管柱和与其相连通的至少一个冲洗分管柱，冲洗主管柱和冲洗分管柱的下端均可拆卸的连接有能旋转的旋转射流喷头。返排机构包括返排主管柱和与其相连通的至少一个返排分管柱，返排主管柱套设在冲洗主管柱外部，并与冲洗主管柱之间形成环形空腔，环形空腔的下端和返排分管柱的下端均可以用于返排清洗液以及不溶物。
本申请提供的盐穴储气库射流清洗模拟实验系统相对于现有技术而言，能通过调节第一冲洗阀和第二冲洗阀实现清洗方式的切换，也可以通过调节第一返排阀和第二返排阀实现返排方式的切换。例如，通过打开第一冲洗阀和第一返排阀、关闭第二冲洗阀和第二返排阀，能够实现通过冲洗主管柱清洗并从环形空腔返排的作业方式，通过打开第一冲洗阀和第二返排阀，关闭第二冲洗阀和第一返排阀，能够实现通过冲洗主管柱清洗并从冲洗分管柱返排的作业方式。以上，本申请能够用于研究清洗方式和返排方式对清洗效率的影响规律，为盐穴储气库腔底不溶物的清洗方式和参数优化提供指导。
参照后文的说明和附图，详细公开了本申请的特定实施方式，指明了本申请的原理可以被采用的方式。应该理解，本申请的实施方式在范围上并不因而受到限制。
针对一种实施方式描述和/或示出的特征可以以相同或类似的方式在一个或更多个其它实施方式中使用，与其它实施方式中的特征相组合，或替代其它实施方式中的特征。
应该强调，术语“包括/包含”在本文使用时指特征、整件、步骤或组件的存在，但并不排除一个或更多个其它特征、整件、步骤或组件的存在或附加。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术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申请的一些实施例，对于本领域技术人员来讲，在不付出创造性劳动力的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本申请实施例提供的盐穴储气库射流清洗模拟实验系统的结构示意图；
图2为本申请实施例提供的冲洗机构和返排机构的结构示意图。
附图标记说明：
1、空气压缩机；2、球阀；3、单向阀；4、压力控制阀；5、压力检测件；6、储液罐；7、第一动力机构；8、冲洗主管柱；80、冲洗分管柱；81、第一冲洗阀；82、第二冲洗阀；9、返排主管柱；90、返排分管柱；903、返排口；91、第一返排阀；92、第二返排阀；10、第一检测单元/第二检测单元；11、第一液位计；12、回收罐；13、过滤单元；14、腔体；15、观察窗；16、不溶物颗粒；17、旋转射流喷头；18、射流孔；19、控制器；20、电子秤；21、储气罐；22、第二动力机构；23、排空阀；24、井口装置；25、第二液位计；28、切换阀。
具体实施方式
下面将结合附图和具体实施方式，对本发明的技术方案作详细说明，应理解这些实施方式仅用于说明本发明而不用于限制范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落入本申请所限定的范围内。
需要说明的是，当元件被称为“设置于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“上”、“下”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的，并不表示是唯一的实施方式。
本申请实施例提供了一种盐穴储气库射流清洗模拟实验系统，如图1和图2所示，所述实验系统包括：用于模拟盐穴储气库的腔体14，所述腔体14容纳有不溶物颗粒16；用于封闭所述腔体14的盖体(图中未示出)，所述盖体上设置有多个连接口；下端自所述连接口伸入所述腔体14的冲洗机构和返排机构；其中，所述冲洗机构包括：冲洗主管柱8和与所述冲洗主管柱8相连通的冲洗分管柱80，所述冲洗分管柱80至少设置有一个，所述冲洗主管柱8在纵长延伸方向上定义有第一轴线，所述冲洗分管柱80在纵长延伸方向上定义有第二轴线，所述第一轴线和所述第二轴线平行但不重合，所述冲洗主管柱8的下端和所述冲洗分管柱80的下端均可拆卸的连接有能旋转的旋转射流喷头17；用于控制所述冲洗主管柱8通断的第一冲洗阀81；用于控制所述冲洗主管柱8和所述冲洗分管柱80之间通断的第二冲洗阀82；所述返排机构包括：套设于所述冲洗主管柱8外部的返排主管柱9和与所述返排主管柱9相连通的返排分管柱90，所述冲洗主管柱8和所述返排主管柱9之间形成有环形空腔，所述返排分管柱90至少设置有一个，所述返排分管柱90的下端设置有返排口903，所述返排口903与所述旋转射流喷头17之间具有预定间距；用于控制所述返排主管柱9通断的第一返排阀91；用于控制所述返排主管柱9和所述返排分管柱90之间通断的第二返排阀92；用于向所述冲洗机构注入清洗液的注液装置；与所述返排机构相连的返排回收装置；清洗液经所述冲洗机构对所述腔体14内的不溶物颗粒16进行射流清洗，使所述不溶物颗粒16悬浮于清洗液中，并随清洗液由所述返排口903或者所述环形空腔的下端进入所述返排机构，并进入所述返排回收装置。
本申请提供的盐穴储气库射流清洗模拟实验系统相对于现有技术而言，能通过调节第一冲洗阀81和第二冲洗阀82实现清洗方式的切换，也可以通过调节第一返排阀91和第二返排阀92实现返排方式的切换。例如，通过打开第一冲洗阀81和第一返排阀91、关闭第二冲洗阀82和第二返排阀92，能够实现通过冲洗主管柱8清洗并从环形空腔返排的作业方式，通过打开第一冲洗阀81和第二返排阀92，关闭第二冲洗阀82和第一返排阀91，能够实现通过冲洗主管柱8清洗并从冲洗分管柱80返排的作业方式。以上，本申请能够用于研究清洗方式和返排方式对清洗效率的影响规律，为盐穴储气库腔底不溶物的清洗方式和参数优化提供指导。
所述腔体14用于模拟盐穴储气库，具有用于容纳不溶物颗粒16的空间。盖体用于封闭所述腔体14，盖体上设置有多个连接口，用于向腔体14内下入冲洗机构和返排机构。冲洗机构包括冲洗主管柱8和与冲洗主管柱8相连通的冲洗分管柱80，冲洗分管柱80至少设置有一个。冲洗主管柱8和冲洗分管柱80的下方均可拆卸的连接有旋转射流喷头17，旋转射流喷头17的底部设置有射流孔18，用于向腔体14喷射清洗液。返排机构包括返排主管柱9和与返排主管柱9相连通的返排分管柱90，返排分管柱90至少设置有一个。返排主管柱9套设于冲洗主管柱8的外部，并与冲洗主管柱8形成有环形空腔，环形空腔的下端敞开从而用于返排清洗液以及清洗液携带的不溶物。返排分管柱90的下端设置有返排口903，返排口903与旋转射流喷头17之间具有预定间距，从而返排分管柱90与冲洗主管柱8、冲洗分管柱80相对独立的设置。
进一步的，该冲洗主管柱8、冲洗分管柱80、返排主管柱9、返排分管柱90均具有中空的管体。其中，冲洗主管柱8在纵长延伸方向上定义有第一轴线，冲洗分管柱80在纵长延伸方向上定义有第二轴线，第一轴线和第二轴线平行但不重合。当清洗液同时通过冲洗主管柱8和冲洗分管柱80向腔体14注液时，能够扩大射流清洗范围。其中，冲洗分管柱80和返排分管柱90的具体个数不受特别限定，冲洗分管柱80和返排分管柱90均可以设置有多个，可以在主管柱上设置多通接头的方式，用于连接分管柱。
在本说明书中，冲洗主管柱8的第一轴线与腔体14的中心线相对齐，冲洗主管柱8包括纵长延伸的本体，本体的侧壁上开设有至少一个用于连通冲洗分管柱80的第一开孔，在清洗路径上，第一冲洗阀81和第二冲洗阀82均设置在第一开孔的下游。
冲洗主管柱8设置在腔体14的中心。冲洗分管柱80具体是设置在冲洗主管柱8上的分支管路，第一冲洗阀81和第二冲洗阀82均设置在第一开孔的下游，保证第一冲洗阀81、第二冲洗阀82可以分别控制冲洗主管柱8和冲洗分管柱80的通断。所述清洗路径具体指的是清洗液沿着冲洗主管柱8流向腔体14的路径。当打开第一冲洗阀81、关闭第二冲洗阀82，清洗液能够沿着冲洗主管柱8向腔体14的中心清洗；当关闭第一冲洗阀81、打开第二冲洗阀82，清洗液能够沿着冲洗分管柱80向腔体14的周围清洗，所述腔体14的周围为相对于腔体14的中心而言。
旋转射流喷头17可拆卸的安装在冲洗主管柱8和冲洗分管柱80的下方，在实验过程中，的类型进行更换，可以用于定性研究喷头结构对清洗效率的影响。
当冲洗分管柱80设置有多个时，便具有多个旋转射流喷头17，能够扩大射流清洗范围。本申请可以根据实验需要设置旋转射流喷头17的具体数量和位置，从而研究旋转射流喷头17的数量以及位置对于清洗效果的影响规律。
所述旋转射流喷头17可以是一种依靠射流反推力的自旋转喷头，其射流流道偏离喷头的轴心，使得高速流动的射流的反推力给喷头施加切向力，使得旋转射流喷头17旋转，从而产生旋转射流。关于旋转射流喷头17的具体结构和原理为现有技术，本申请不作过多赘述。
在本说明书中，返排主管柱9包括：纵向延伸的竖直管段和横向延伸的水平管段，竖直管段套设在冲洗主管柱8的本体的外部，水平管段上开设有用于连通返排回收装置的第二开孔，在返排路径上，第一返排阀91和第二返排阀92均设置在第二开孔的上游。
第一返排阀91和第二返排阀92均设置在第二开孔的上游，保证第一返排阀91、第二返排阀92可以分别控制返排主管柱9和返排分管柱90的通断。所述返排路径具体指的是清洗液自腔体14流向返排回收装置的路径。当打开第一返排阀91、关闭第二返排阀92，清洗液能够沿着冲洗主管柱8和返排主管柱9之间的环形空腔流出腔体14，实现自腔体14的中心返排出清洗液以及不溶物的作业方式；当关闭第一返排阀91、打开第二返排阀92，清洗液能够自返排分管柱90下端的返排口903进入返排分管柱90，能够自腔体14的周围流出。
当旋转射流喷头17带动水流旋转时，在其附近会产生围绕喷头旋转的旋转流场，腔体14内部的不溶物颗粒16将受离心力的作用，向远离旋转射流喷头17的方向运动。从而使得靠近喷头的位置不溶物浓度低，而远离喷头的位置不溶物浓度高。当返排口903设置在距离旋转射流喷头17合适的位置，就可以使得自返排口903返排出的不溶物浓度增加，进而增加清洗效率。
在本实施例中，当返排分管柱90设置有多个时，便具有多个返排口903，供清洗后的液体回流。本申请对于返排口903的数量不固定，可以根据实验需要设置返排口903的具体数量和位置，从而研究返排口903的数量以及位置对于返排效果的影响规律。
在本说明书中，可以通过调节第一冲洗阀81、第二冲洗阀82、第一返排阀91和第二返排阀92控制实现清洗方式和返排方式的切换。本申请实施例可以实现腔体14中心清洗、腔体14中心反排，腔体14中心清洗、腔体14周围返排，腔体14周围清洗、腔体14中心返排，腔体14周围清洗、腔体14周围返排四种作业方式。以研究清洗方式和返排方式对于清洗效率的影响规律。
在本说明书中，盖体上的连接口的个数至少为三个，多个连接口沿盖体的径向分布，冲洗分管柱80、返排主管柱9和返排分管柱90分别自对应的连接口伸入腔体14中，连接口与管柱通过井口装置24密封连接。
当盖体上设置有多个连接口时，返排主管柱9、冲洗分管柱80和返排分管柱90可以根据实验需要各自选择合适的连接口固定管柱的位置。从而改变返排口903相对于旋转射流喷头17的预定间距。需要说明的是，在实验过程中，可以将不使用的连接口封堵，以保证腔体14的密封性。
在本说明书中，为了达到理想的模拟效果，返排机构和冲洗机构均与腔体14密封连接。连接口与管柱连接处可以设置有井口装置24，从而保证密封性。
注液装置包括：储液罐6，设置在储液罐6与冲洗主管柱8的上端之间的第一流道，第一流道上设置有第一动力机构7和用于检测液体量参数的第一检测单元10。所述第一动力机构7优选为螺杆泵，储液罐6通过管道连接螺杆泵，螺杆泵实现止逆、稳定排量，螺杆泵的出口连接第一检测单元10，然后可以通过高压管线和井口装置24连接冲洗管柱8，该第一检测单元10可以是电子流量计，从而能够监测清洗液的排量。
返排回收装置包括：回收罐12，设置在回收罐12与第二开孔之间的第二流道，第二流道上设置有用于检测液体量参数的第二检测单元10。该第二检测单元10可以是电子流量计，用于实施监测和记录返排流量。具体的，清洗液能由储液罐6、第一流道、冲洗机构以及冲洗机构底部的旋转射流喷头17进入腔体14中，对腔体14内的不溶物颗粒16进行冲洗。冲洗后的腔底残渣与清洗液将由返排口903或者冲洗主管柱8与返排主管柱9之间环形空腔的下端进入返排机构，并沿着第二流道返排至回收罐12。
进一步的，该第二流道上还可以设置切换阀28，当切换阀28为关闭状态时，与返排机构相连通的腔体14为密封状态。该切换阀28可以具有单向导通功能的切换阀，从而有效避免液体回流。
该回收罐12与储液罐6之间设置有第三流道，第三流道上设置有第二动力机构，从而能将清洗液循环至储液罐6，实现清洗液的循环利用。相应的，该储液罐6具有两个开口，一个开口用于与第一动力机构7连接，另一个开口用于与第二动力机构22连接。该第二动力机构22优选为电潜泵。
在本说明书中，所述回收罐12内设置有用于过滤残渣的过滤单元13和第一液位计11，所述过滤单元13将所述回收罐12分为残渣腔和清水腔，所述清水腔位于所述残渣腔的下方，所述清水腔通过所述第三流道连接至所述储液罐6。具体的，第一液位计11用于监测回收罐12内的液位高度，该第一液位计11可以镶嵌在回收罐12的侧壁上。所述过滤单元13可以为具有预定孔隙的过滤网或者过滤板，该过滤单元13设置在回收罐12的内部腔室中，能够将返排至回收罐12的液体中的残渣与清洗液进行分离。其中，被分离出来的残渣留至残渣腔，经过过滤后的清洗液进入清水腔。所述第二动力机构22则通过管线连接至清水腔，将过滤后的清洗液进行循环利用，从而防止残渣返排后损坏设备。
在本说明书中，所述实验系统还包括：电子秤20。所述电子秤20用于测量返排至回收罐12内的残渣质量，从而能够定量评估清洗效果。
本申请提供的实验系统能够实现对腔体14的压力、清洗排量和返排量等实验参数的实时监测，能够揭示腔体14压力、清洗排量、射流介质等因素对清洗效率的影响规律，为盐穴储气库腔底不溶物的清洗方式和参数优化提供指导。
注气装置包括：用于检测所述腔体14的内部压力的压力检测件5；用于注空气的空气压缩机1；设置在空气压缩机1与腔体14之间的注气流道，注气流道上设置有储气罐21和压力控制阀4。其中，空气压缩机1用于提供一定压力的气体，并注入至储气罐21中，储气罐21对输入的气体起到缓冲作用。所述储气罐21与腔体14密封连接，储气罐21与腔体14中间通过压力控制阀4连接，能够保证储气罐21中的气体能够通过压力控制阀4保持压力稳定的输入到腔体14中。从而能够用于模拟一定压强下的盐穴储气库腔体。优选的，空气压缩机1与所述储气罐21之间设置有球阀2和单向阀3，用于防止所述腔体14内部流体倒流。
在本说明书中，清洗液在经冲洗机构进入腔体14后，能够对腔体14内的不溶物颗粒16进行射流冲洗。在注气装置为腔体14提供压力的作用下，腔体14内部压力提升，从而保证清洗后的液体能够被压出，清洗液能携带着不溶物颗粒从返排机构流出，并进入返排回收装置。
在本说明书中，所述腔体14的上方为圆柱形结构，所述腔体的下方为锥形结构，所述锥形结构的底部设置有排空阀23。腔体14内部剩余的不溶物颗粒16在实验结束后可以通过该排空阀23排出至腔体14的外部，便于实验结束后对腔体14内部的清洗。所述腔体14的底部设置有支架(图中未示意)，所述支架用于支撑该腔体14。
进一步的，所述腔体14的上方安装有能打开和关闭的观察窗15。该观察窗15安装在腔体14上方的圆柱形结构处，便于实时掌握腔体14内部的清洗情况。所述腔体14的底部还连接有第二液位计25，该第二液位计25用于监测所述腔体14内部的液位。第二液位计25的一端连通所述腔体14的底部，另一端连通所述腔体14的顶部，从而与腔体14形成密闭回路，保证整个实验系统的密封性。该第二液位计25具有水平段和竖直段，所述水平段用于与腔体14连接，所述竖直段位于腔体14的外部，用于显示所述腔体14内部的液位。
在本说明书中，所述实验系统还包括控制器19，所述控制器19与所述第一动力机构7、所述第一检测单元10、所述第二动力机构22、所述第二检测单元10、所述空气压缩机1和所述压力检测件5电性连接。所述电性连接方式可以为有线连接，当然所述电性连接方式也可以为无线连接，例如利用现有技术中的WIFI、红外、蓝牙等技术，或者也可以利用其他无线通信技术，本申请在此并不作具体的限定。在本说明书中，控制器19可以为电脑，该电脑与螺杆泵、电潜泵、压力传感器，电子流量计，空气压缩机通过信号传输线连接，由电脑系统控制空气压缩机、螺杆泵、电潜泵的开关以及压力传感器、电子流量计的实时数据记录，实现清洗排量、腔体压力、返排流量等参数的实时监控和记录的一体化，同时能够调节空气压缩机、螺杆泵、电潜泵的工作参数。当然，该控制器19还可以控制切换阀28、第一冲洗阀81、第二冲洗阀82、第一返排阀91、第二返排阀92的打开状态和关闭状态。该切换阀28、第一冲洗阀81、第二冲洗阀82、第一返排阀91、第二返排阀92具体可以是电磁阀，所述电磁阀能够根据控制器19发出的控制信号时，调节打开状态和关闭状态。
本申请中所提供的控制器19用于发出控制信号，可以采取例如微处理器或处理器以及存储可由该微处理器或处理器执行的计算机可读程序代码(例如软件或固件)的计算机可读介质、逻辑门、开关、专用集成电路(APPLICATION SPECIFIC INTEGRATED CIRCUIT，ASIC)、可编程逻辑控制器(PROGRAMMABLE LOGIC CONTROLLER，PLC)和嵌入微控制单元(MICROCONTROLLERUNIT，MCU)的形式。所述控制器19与所述第一动力机构7、所述第一检测单元10、所述第二动力机构22、所述第二检测单元10、所述空气压缩机1、所述压力检测件5电性连接，用于调节第一动力机构7、第二动力机构22和空气压缩机1的工作参数，以及用于实时读取第一检测单元10、第二检测单元10和压力检测件5的读数。
本申请还提供了一种利用所述的盐穴储气库射流清洗模拟实验系统的模拟方法，所述模拟方法包括：
S10：在所述腔体14内加入预定量的不溶物颗粒16；
S12：开启所述空气压缩机1，同时关闭所述第一冲洗阀81、第二冲洗阀82、第一返排阀91、第二返排阀92，将所述腔体14内部压力维持在预定压力值；
S14：开启所述第一动力机构7和第二动力机构22，并根据实验需要调节所述第一冲洗阀81、第二冲洗阀82、第一返排阀91、第二返排阀92的打开和关闭状态，建立所述储液罐6与所述腔体14之间的液流循环；
S16：液流循环结束后，将所述回收罐12内的残渣取出、烘干后通过所述电子秤20称重并记录；
S18：通过所述第一动力机构7调整所述第一流道的流量值，或者通过所述空气压缩机1、压力控制阀4调整所述腔体14的预定压力值，重复上述步骤。
为了更好的理解本申请，本说明书将结合图1和图2对本申请实施例提供的盐穴储气库射流清洗模拟实验系统及模拟方法作进一步阐述。
实验开始之前，首先检查盐穴储气库模拟实验系统的安全性与密封性，包括空气压缩机和储气罐21的是否正常，压力检测件5是否归零，腔体14下部的排空阀23是否关闭，观察窗15活动性与密封性是否正常。然后检查注液装置中的螺杆泵是否正常，第一检测单元10有无问题，各处接口是否密封正常。再检查返排回收装置中的第二检测单元10是否正常，回收罐12中的过滤单元13是否更换，查看电潜泵是否正常以及储液罐6的开口是否开启。最后打开电脑，查看信号接收是否正常，准备实验。
准备实验材料，打开腔体14上的观察窗15，通过此处向腔体14内加入适量不溶物颗粒16，关闭观察窗15。通过水管向注液装置中的储液罐6加入适量液体，将准备实验旋转射流喷头17安装于冲洗主管柱8和冲洗分管柱80的下方，控制井口装置24，将安装好的冲洗主管柱8、冲洗分管柱80、返排主管柱9和返排分管柱90通过盖体上的连接口伸入腔体14内。
进行实验，通过电脑开启打开空气压缩机1和压力控制阀4，控制腔体14内部达到合适压力。然后通过手动或电脑控制第一冲洗阀81、第二冲洗阀82、第一返排阀91、第二返排阀92为关闭状态。当腔体14内达到预定压力值后，再打开螺杆泵，调节到适当转速，并打开电潜泵使液体回收利用。并记录清洗方式、返排方式、旋转射流喷头17的个数、旋转射流喷头17类型，以及旋转射流喷头17上的射流孔18的分布情况对应的不同时刻的电子流量计显示的流量，压力检测件5显示的腔体压力等信息。每种情况稳定一段时间后停止实验，取出回收罐12中的残渣颗粒，烘干通过电子秤20称重并记录重量。更换旋转射流喷头17、调节清洗流量值、调节返排流量值或者调节腔体压力等，记录不同状况下各种仪表信息和颗粒重量。
在上述步骤中，还包括通过调节第一冲洗阀81、第二冲洗阀82、第一返排阀91、第二返排阀92各自的打开和关闭状态，改变清洗方式和返排方式，根据仪表信息和记录的返排不溶物颗粒重量研究清洗方式、返排方式对于清洗效率的影响规律。
完成实验之后，通过控制器19关闭空气压缩机1，放空储气罐21内部压力，再停止螺杆泵和电潜泵。通过井口装置24和连接口取冲洗机构和返排机构。放空储液罐6内部液体，打开腔体14底部的排空阀23，进行清洗回收颗粒。
本申请提供的实验系统能够实现对腔体压力、清洗排量和返排量等实验参数的实时监测，能够揭示腔体压力、清洗排量、射流介质、清洗方式、返排方式等因素对清洗效率的影响规律。通过改变腔体压力、清洗流量、清洗液流变性等清洗工程参数，揭示清洗效率的变化规律，为盐穴储气库腔底不溶物的清洗参数优化提供理论依据。
上述实施例只为说明本申请的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本申请的内容并据以实施，并不能以此限制本申请的保护范围。凡根据本申请精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本申请的保护范围之内。
披露的所有文章和参考资料，包括专利申请和出版物，出于各种目的通过援引结合于此。描述组合的术语“基本由…构成”应该包括所确定的元件、成分、部件或步骤以及实质上没有影响该组合的基本新颖特征的其他元件、成分、部件或步骤。使用术语“包含”或“包括”来描述这里的元件、成分、部件或步骤的组合也想到了基本由这些元件、成分、部件或步骤构成的实施方式。这里通过使用术语“可以”，旨在说明“可以”包括的所描述的任何属性都是可选的。
多个元件、成分、部件或步骤能够由单个集成元件、成分、部件或步骤来提供。另选地，单个集成元件、成分、部件或步骤可以被分成分离的多个元件、成分、部件或步骤。用来描述元件、成分、部件或步骤的公开“一”或“一个”并不说为了排除其他的元件、成分、部件或步骤。
应该理解，以上描述是为了进行图示说明而不是为了进行限制。通过阅读上述描述，在所提供的示例之外的许多实施方式和许多应用对本领域技术人员来说都将是显而易见的。出于全面之目的，所有文章和参考包括专利申请和公告的公开都通过参考结合在本文中。
Claims (10)
1.一种盐穴储气库射流清洗模拟实验系统，其特征在于，所述实验系统包括：
用于模拟盐穴储气库的腔体，所述腔体容纳有不溶物颗粒；
用于封闭所述腔体的盖体，所述盖体上设置有多个连接口；
下端自所述连接口伸入所述腔体的冲洗机构和返排机构；其中，
所述冲洗机构包括：冲洗主管柱和与所述冲洗主管柱相连通的冲洗分管柱，所述冲洗分管柱至少设置有一个，所述冲洗主管柱在纵长延伸方向上定义有第一轴线，所述冲洗分管柱在纵长延伸方向上定义有第二轴线，所述第一轴线和所述第二轴线平行但不重合，所述冲洗主管柱的下端和所述冲洗分管柱的下端均可拆卸的连接有能旋转的旋转射流喷头；用于控制所述冲洗主管柱通断的第一冲洗阀；用于控制所述冲洗主管柱和所述冲洗分管柱之间通断的第二冲洗阀；
所述返排机构包括：套设于所述冲洗主管柱外部的返排主管柱和与所述返排主管柱相连通的返排分管柱，所述冲洗主管柱和所述返排主管柱之间形成有环形空腔，所述返排分管柱至少设置有一个，所述返排分管柱的下端设置有返排口，所述返排口与所述旋转射流喷头之间具有预定间距；用于控制所述返排主管柱通断的第一返排阀；用于控制所述返排主管柱和所述返排分管柱之间通断的第二返排阀；
用于向所述冲洗机构注入清洗液的注液装置；
与所述返排机构相连的返排回收装置；
清洗液经所述冲洗机构对所述腔体内的不溶物颗粒进行射流清洗，使所述不溶物颗粒悬浮于清洗液中，并随清洗液由所述返排口或者所述环形空腔的下端进入所述返排机构，并进入所述返排回收装置。
2.如权利要求1所述的盐穴储气库射流清洗模拟实验系统，其特征在于，所述冲洗主管柱的第一轴线与所述腔体的中心线相对齐，所述冲洗主管柱包括纵长延伸的本体，所述本体的侧壁上开设有至少一个用于连通所述冲洗分管柱的第一开孔，在清洗路径上，所述第一冲洗阀和所述第二冲洗阀均设置在所述第一开孔的下游。
3.如权利要求2所述的盐穴储气库射流清洗模拟实验系统，其特征在于，所述返排主管柱包括：纵向延伸的竖直管段和横向延伸的水平管段，所述竖直管段套设在所述本体的外部，所述水平管段上开设有用于连通所述返排回收装置的第二开孔，在返排路径上，所述第一返排阀和所述第二返排阀均设置在所述第二开孔的上游。
4.如权利要求3所述的盐穴储气库射流清洗模拟实验系统，其特征在于，所述注液装置包括：储液罐；设置在所述储液罐与所述冲洗主管柱的上端之间的第一流道，所述第一流道上设置有第一动力机构和用于检测液体量参数的第一检测单元。
5.如权利要求4所述的盐穴储气库射流清洗模拟实验系统，其特征在于，所述返排回收装置包括：回收罐，设置在所述回收罐与所述第二开孔之间的第二流道，所述第二流道上设置有用于检测液体量参数的第二检测单元；设置在所述回收罐与所述储液罐之间的第三流道，所述第三流道上设置有第二动力机构。
6.如权利要求5所述的盐穴储气库射流清洗模拟实验系统，其特征在于，所述回收罐内设置有用于监测所述回收罐内的液位高度的第一液位计和用于过滤残渣的过滤单元，所述过滤单元将所述回收罐分为残渣腔和清水腔，所述清水腔位于所述残渣腔的下方，所述清水腔通过所述第三流道连接至所述储液罐。
7.如权利要求1所述的盐穴储气库射流清洗模拟实验系统，其特征在于，所述实验系统还包括注气装置，所述注气装置包括：
用于检测所述腔体的内部压力的压力检测件；
用于注空气的空气压缩机；
设置在所述空气压缩机与所述腔体之间的注气流道，所述注气流道上设置有储气罐和压力控制阀。
8.如权利要求1所述的盐穴储气库射流清洗模拟实验系统，其特征在于，所述连接口的个数至少为三个，多个所述连接口沿所述盖体的径向分布，所述冲洗分管柱、所述返排主管柱和所述返排分管柱分别自对应的连接口伸入所述腔体中，所述连接口与所述管柱通过井口装置密封连接。
9.如权利要求1所述的盐穴储气库射流清洗模拟实验系统，其特征在于，所述腔体的上方为圆柱形结构，所述腔体的下方为锥形结构，所述锥形结构的底部设置有排空阀；所述实验系统还包括用于监测所述腔体内部的液位的第二液位计，所述第二液位计的一端连通所述腔体的底部，另一端连通所述腔体的顶部。
10.如权利要求1所述的盐穴储气库射流清洗模拟实验系统，其特征在于，所述实验系统还包括：电子秤和设置在所述腔体上的观察窗，所述观察窗能打开和关闭。
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