CN209277868U - 一种模拟注抽试验装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种模拟注抽试验装置，包括渗流槽和多个溢流槽，渗流槽包括外槽和内槽，内槽固定于外槽内，内槽侧壁布满透水孔，每一溢流槽连接多根输水管，且所有输水管均连接外槽并与内槽连通，内槽内设有一个或多个井筒，井筒下端贯穿渗流槽底且设有阀门，井筒侧壁设有扩散滤孔，每一井筒内均设有注水管和水质传感器，注水管外壁设有滤水孔，内槽内布置孔隙介质，溢流槽对渗流槽输水使孔隙介质形成含水层，注水管内均注入示踪剂，每一水质传感器监测其所在的井筒内的示踪剂浓度。本实用新型的有益效果：渗流槽和溢流槽相配合，可模拟多种野外试验如注抽试验、微水试验、抽水试验，结构简单，控制和使用方便，大幅度提高试验效率。

Description

一种模拟注抽试验装置

技术领域

本实用新型涉及水文地质工程技术领域，尤其涉及一种模拟注抽试验装置。

背景技术

地下水赋存于孔隙介质中，其循环周期长、吸附性强，一旦受到污染，在短时间内很难得到修复。目前国家高度重视地下水环境问题，并投入大量资金修复被污染的含水层。然而，为了提高修复效率且降低修复成本，首先需要弄清楚含水层的弥散度、孔隙度、吸附与解析系数等溶质运移物理化学参数。目前，常用两种方法获取野外实际含水层的溶质运移物理参数，即注入井-观测井试验和单井注抽试验，注入井-观测井试验是将示踪剂注入含水层，通过附近的观测井获取示踪剂穿透曲线，从而计算出含水层的物理参数,单井注抽试验首先将示踪剂注入含水层，过一段时间后，再通过该井抽出含水层中的溶液，并分析抽出液的穿透曲线，从而获取含水层参数，例如采用注抽试验研究石油领域中储层剩余油饱和度的分布规律和用来求解含水层的弥散度、孔隙度吸附与解析系数等物理化学参数。然而，现有的试验装置大多集中于注入井-观测井试验，而单井注抽试验装置较少。

由于注抽试验具有成本低、耗时短和操作简单等优点，具有很大的应用前景。然而，由于注抽试验的理论研究不够完善，从而限制了该方法的应用与推广。例如，传统的研究没有考虑流场对注抽试验中溶质运移过程的影响，有学者研究表明在注入阶段和抽取阶段初期，这种影响不能忽略，否者会造成很大的误差。同时，传统的研究没有考虑井筒中溶质的迁移过程，即注入过程中注入液与原始井筒中溶液的混合过程，或在抽取过程中，含水层中的溶液与井筒中溶液的混合过程。研究表明，这种误差也不可以忽略。目前为止，关于该理论的研究仍然是水工环领域的热点之一。

通过调研发现，现有的试验装置在研究上述理论问题是存在一些弊端。第一，实验装置不能实时同时采集压力和浓度数据，尤其是承压含水层，压力的变化太快，需要采用高精度传感器来测量。第二，由于传统的水泵是通过点状源汇项注入或者抽取井筒中的液体，造成复杂的三维流动系统，即不利于试验结果的分析，有不利于试验的效果，例如，这种注入模式可能会产生生物堵塞，导致溶液停留在井筒中，不易进入含水层。

实用新型内容

有鉴于此，为进一步推动注抽试验的理论研究，本实用新型的实施例提供了一种模拟注抽试验装置，一种数据自动采集与数据自动分析于一体的实验装置，同时具备注入井-观测井试验和单井注抽试验功能。

本实用新型的实施例提供一种模拟注抽试验装置，包括渗流槽和多个溢流槽，所述渗流槽包括外槽和内槽，所述内槽固定于所述外槽内，所述内槽侧壁布满透水孔，每一所述溢流槽连接多根输水管，且所有输水管均连接所述外槽并与所述内槽连通，所述内槽内设有一个或多个井筒，所述井筒下端贯穿所述渗流槽底且设有阀门，所述井筒侧壁设有扩散滤孔，每一所述井筒内均设有注水管和水质传感器，所述注水管外壁设有滤水孔，所述内槽内布置孔隙介质，所述溢流槽对所述渗流槽输水使所述孔隙介质形成含水层，所述注水管内均注入示踪剂，每一所述水质传感器监测其所在的所述井筒内的示踪剂浓度。

进一步地，所述渗流槽槽底设有多个宝塔咀，每一所述宝塔咀贯穿所述渗流槽槽底，且一端与所述内槽连通，另一端连接排水管，所述排水管连接用于监测所述含水层压力的CY201传感器。

进一步地，所述溢流槽的中部设有隔板，所述隔板上端低于所述溢流槽槽口，所述隔板一侧连接所述输水管，一侧连接出水管，通过控制所述溢流槽的高度，控制所述含水层高度。

进一步地，所述孔隙介质包括由下到上布置的第一石英砂层、黏土层和第二石英砂层，所述第一石英砂层和所述黏土层之间设有分割膜，所述第一石英砂层注水后形成所述含水层。

进一步地，所述渗流槽槽底设有多个内丝螺纹环，所述内丝螺纹环贯穿所述渗流槽槽底，且所述内丝螺纹环上端螺纹连接所述井筒，下端设有井筒阀门。

进一步地，包括多个门字框架和拉绳，所述溢流槽为矩形槽，所述溢流槽四角设有吊环，所述拉绳系住所述吊环使所述溢流槽悬挂于所述门字框架上。

进一步地，所述内槽的内壁设有用于防止孔隙介质流出的第一滤网。

进一步地，包括两个所述溢流槽，每一所述溢流槽连接八根所述输水管，所有输水管上均设有输水管阀门。

进一步地，所述注水管下端到上端所述滤水孔密度逐渐增大。

进一步地，所述井筒下端设有所述扩散滤孔，且所述扩散滤孔被第二滤网包裹。

本实用新型的实施例提供的技术方案带来的有益效果是：本实用新型的一种模拟注抽试验装置，渗流槽和溢流槽相配合，可模拟多种野外试验如注抽试验、微水试验、抽水试验，结构简单，控制和使用方便，大幅度提高试验效率，避免了野外抽注试验的不变，并且本实用新型的模拟抽注实验的装置不仅可以进行单井抽注实验，对双井抽注实验或者其他水文地质试验的模拟也十分有效，适用于科学研究和教学。

附图说明

图1是本实用新型一种模拟注抽试验装置的示意图；

图2是图1中溢流槽4和门字框架的示意图；

图3是图1中井筒7的示意图。

图中：1-渗流槽、2-内槽、3-外槽、4-溢流槽、5-输水管阀门、6-宝塔咀、7-井筒、8-底部支架、9-井筒出水管、10-输水管、11-隔板、12-出水管、13-井筒阀门、14-门字框架、15-拉绳、16-渗流槽槽底、17-内丝螺纹环、18-注水管。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本实用新型实施方式作进一步地描述。

请参考图1，本实用新型的实施例提供了一种模拟注抽试验装置，包括渗流槽1和两个溢流槽4，

所述渗流槽1包括外槽3和内槽2，所述外槽3设置于底部支架8上，所述底部支架8四角出设置有滚轮，所述外槽3外侧面和底面为不锈钢板，通过焊接形成长1m、宽1m、高0.8m的矩形槽，其中每块所述不锈钢板上开设四通孔，四所述通孔位于所述不锈钢板的中央且排列成正方形，每一所述通孔焊接一输水管阀门5，在所述外槽3槽底焊接四块长和宽均为0.8m的不锈钢板形成所述内槽2，所述内槽2四侧面和所述外槽3四侧面一一对应，且间距均为10cm，所述内槽2四侧面的不锈钢钢板上均设有纵向和横向均匀分布的透水孔，所述透水孔直径为5mm，所述内槽2内壁还粘贴有第一滤网，为了使所述外槽3和所述内槽更加稳固，在所述外槽3和所述内槽2相对顶角处焊接加固板，所述加固板材质为不锈钢板。

所述渗流槽槽底16设有多个宝塔咀6，本实施例中所述宝塔咀6为1/4宝塔咀，所述宝塔咀6的数量为八个，其中四个横向均匀分布，四个纵向均匀分布，每一所述宝塔咀6贯穿所述渗流槽槽底16，且一端与所述内槽2连通，另一端连接排水管，所述排水管可连接用于监测所述含水层压力的CY201传感器，本实施例中所述排水管为硅胶管。

请参考图3，所述渗流槽槽底16设有设有一个或多个井筒7，所述渗流槽槽底16设有多个内丝螺纹环17，所述内丝螺纹环17贯穿所述渗流槽槽底16，且每一所述内丝螺纹环17上端螺纹连接所述井筒7，下端设有井筒阀门13，所述井筒阀门13连接井筒出水管，所述井筒7为PVC管，所述井筒7下端设有30cm长度的滤孔段，所述滤孔段布满呈梅花状排列的扩散滤孔，所述滤孔段被第二滤网包裹，所述扩散滤孔直径为5mm，所述第二滤网选择120目滤网。所述井筒7内设有注水管18和水质传感器，所述水质传感器为传感器Solinst，所述注水管18为塑料试管，所述注水管18长度为30cm，且设有上下分布的多排滤水孔，所述注水管18下端到上端所述滤水孔密度由逐渐增大。

所述溢流槽4为长25cm,宽15cm,高20cm的矩形槽，材料为304不锈钢，所述溢流槽4槽底焊接一长25cm,高15cm的隔板11，所述隔板11距离所述溢流槽4一侧壁距离为5cm，将所述溢流槽4分割为两个部分，所述隔板11一侧所述溢流槽4槽底开孔焊接有一钢管，该钢管连接出水管12，另外一侧所述溢流槽4槽底开孔焊接八个钢管,八个孔成两排均匀分布，每一所述钢管通过一根输水管10连接一所述输水管阀门5，所述输水管10和所述出水管12为塑料管，两所述溢流槽4设置于所述渗流槽1两侧，调节两所述溢流槽4的高度可控制所述渗流槽1内的水位高度，从而使得所述溢流槽4能够通过装置内部的所述隔板11的位置控制整个试验装置的水位。

请参考图2，为了方便调节两所述溢流槽4的高度所述试验装置还设有两个门字框架14，所述溢流槽4四角设有吊环，拉绳15系住所述吊环使所述溢流槽4悬挂于所述门字框架14上。

本实用新型一种模拟注抽试验装置的工作过程为：

(1)在所述内槽2内布置孔隙介质，所述孔隙介质由下到上布置厚度为30cm的第一石英砂层、厚度为10cm的黏土层和厚度为40cm第二石英砂层，所述第一石英砂层和所述黏土层之间设有分割膜，所述分割膜为塑料套；

(2)打开所有输水管阀门5、所有宝塔咀6和所述井筒阀门13，通过所述门字框架14调整两所述溢流槽4至适当高度，使两所述溢流槽4等高，对两所述溢流槽4注水，由所述排水管排水，清洗所述第一石英砂层，清洗完成后关闭所述井筒阀门13，将所述排水管连接所述CY201传感器，待所述渗流槽4内水温稳定，所述第一石英砂层形成含水层，所述CY201传感器监测所述含水层压力；

(3)对所述注水管18内注入示踪剂，示踪剂渗透进入所述含水层后，通过所述传感器Solinst监测所述井筒7内的示踪剂浓度；

(4)试验结束，从所述井筒7中取出所述传感器Solinst，取下所述CY201传感器，打开所述井筒阀门13，并停止对两所述溢流槽4供水，将所述渗流槽1内的水排到废水槽，从而避免渗流槽被腐蚀。

在本文中，所涉及的前、后、上、下等方位词是以附图中零部件位于图中以及零部件相互之间的位置来定义的，只是为了表达技术方案的清楚及方便。应当理解，所述方位词的使用不应限制本申请请求保护的范围。

在不冲突的情况下，本文中上述实施例及实施例中的特征可以相互结合。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种模拟注抽试验装置，其特征在于：包括渗流槽和多个溢流槽，所述渗流槽包括外槽和内槽，所述内槽固定于所述外槽内，所述内槽侧壁布满透水孔，每一所述溢流槽连接多根输水管，且所有输水管均连接所述外槽并与所述内槽连通，所述内槽内设有一个或多个井筒，所述井筒下端贯穿所述渗流槽底且设有阀门，所述井筒侧壁设有扩散滤孔，每一所述井筒内均设有注水管和水质传感器，所述注水管外壁设有滤水孔，所述内槽内布置孔隙介质，所述溢流槽对所述渗流槽输水使所述孔隙介质形成含水层，所述注水管内均注入示踪剂，每一所述水质传感器监测其所在的所述井筒内的示踪剂浓度。

2.如权利要求1所述的一种模拟注抽试验装置，其特征在于：所述渗流槽槽底设有多个宝塔咀，每一所述宝塔咀贯穿所述渗流槽槽底，且一端与所述内槽连通，另一端连接排水管，所述排水管连接用于监测所述含水层压力的CY201传感器。

3.如权利要求1所述的一种模拟注抽试验装置，其特征在于：所述溢流槽的中部设有隔板，所述隔板上端低于所述溢流槽槽口，所述隔板一侧连接所述输水管，一侧连接出水管，通过控制所述溢流槽的高度，控制所述含水层高度。

4.如权利要求1所述的一种模拟注抽试验装置，其特征在于：所述孔隙介质包括由下到上布置的第一石英砂层、黏土层和第二石英砂层，所述第一石英砂层和所述黏土层之间设有分割膜，所述第一石英砂层注水后形成所述含水层。

5.如权利要求1所述的一种模拟注抽试验装置，其特征在于：所述渗流槽槽底设有多个内丝螺纹环，所述内丝螺纹环贯穿所述渗流槽槽底，且所述内丝螺纹环上端螺纹连接所述井筒，下端设有井筒阀门。

6.如权利要求1所述的一种模拟注抽试验装置，其特征在于：包括多个门字框架和拉绳，所述溢流槽为矩形槽，所述溢流槽四角设有吊环，所述拉绳系住所述吊环使所述溢流槽悬挂于所述门字框架上。

7.如权利要求1所述的一种模拟注抽试验装置，其特征在于：所述内槽的内壁设有用于防止孔隙介质流出的第一滤网。

8.如权利要求1所述的一种模拟注抽试验装置，其特征在于：包括两个所述溢流槽，每一所述溢流槽连接八根所述输水管，所有输水管上均设有输水管阀门。

9.如权利要求1所述的一种模拟注抽试验装置，其特征在于：所述注水管下端到上端所述滤水孔密度逐渐增大。

10.如权利要求1所述的一种模拟注抽试验装置，其特征在于：所述井筒下端设有所述扩散滤孔，且所述扩散滤孔被第二滤网包裹。