[发明专利]地下水封洞库岩体水封条件的测试装置及试验方法

说明书

本发明涉及一种地下水封洞库岩体水封条件的测试装置及试验方法，其中地下水封洞库岩体水封条件的测试装置，其特征在于：包括机架和设在机架上的岩芯夹持器，所述岩芯夹持器上部通过上堵头连接有水箱，所述岩芯夹持器下部通过下堵头连接有气箱，所述水箱上设有注水口和上排水口，所述注水口连接供水的电动泵，所述上排水口连接背压阀以控制、稳定箱内水压，所述水箱上还设有可视窗；所述气箱设有四个连接口，其中两个连接口接到液位计中，用以测量试验时气箱内水位；本发明装置可用于测试地下水封洞库岩体的水封条件，其优点在于：能够在测试岩体水封条件时，保证气液正常输入的同时，试验装置内外侧处于密封状态。

技术领域：

本发明主要涉及地质工程、油气储运工程、岩土工程的参数测试领域，尤其是涉及一种地下水封洞库岩体水封条件的测试装置及试验方法。

背景技术：

地下水封洞库是在稳定地水位线下开挖洞室，然后在洞室周围岩体中设置人工水幕，使得洞室围岩裂隙中产生特定的地下水压力及水力梯度，防止石油和液化石油气通过岩体裂隙泄漏，从而达到密封储存的目的。

在石油对外依存度逐年提高、西方国家石油储备体系逐步完善的背景下，我国于2003年开始筹建国家战略石油储备基地，初步分三期进行。鉴于地下储备库在安全、环保、节省费用和节约土地等方面的优势，二期的黄岛、湛江、惠州和锦州4个，三期的儋州、揭阳、安庆、楚雄和加格达奇5个均采用地下水封洞库形式。同时，储存液化石油气的地下水封洞库也在我国多处兴建，已建和在建的主要有汕头、宁波、珠海、黄岛龙泽和烟台万华等多处场地。纵观我国政府与企业的油气储备建设规划可知，地下水封洞库已成为油气能源储存的主要形式之一。

地下水封洞库的核心技术是地下水密封技术（水封技术）。目前，我国对水封技术尚掌握不够，导致地下水封洞库的关键建设技术（水幕系统设计与效率试验、洞库密闭性试验与准则、施工期地下水位控制和运营期围岩长期稳定性等）仍主要来自于法国、瑞典等咨询公司。洞库工程建设常常受制于人。

发明内容：

本发明的目的在于提供一种地下水封洞库岩体水封条件的测试装置及试验方法，该地下水封洞库岩体水封条件的测试装置有利于揭示地下水封洞库岩体的水封条件。

本发明地下水封洞库岩体水封条件的测试装置，其特征在于：包括机架和设在机架上的岩芯夹持器，所述岩芯夹持器上部通过上堵头连接有水箱，所述岩芯夹持器下部通过下堵头连接有气箱，所述水箱上设有注水口和上排水口，所述注水口连接供水的电动泵，所述上排水口连接背压阀以控制、稳定箱内水压，所述水箱上还设有可视窗；所述气箱设有四个连接口，其中两个连接口接到液位计中，用以测量试验时气箱内水位，另外两个连接口分别接入下排水口和注气口，注气口依次连接气体调压阀、气源装置，下排水口用于排出实验过程中多余的水，所述气箱内部还嵌有加压杆，加压杆通过加压螺杆连接气箱下方的加载电机，在实施剪切力作用时，加载电机带动加压杆使得位于岩芯夹持器体内的岩芯试样受剪部分发生匀速位移；所述上堵头中设有过水通道，以连通水箱与岩芯试样，所述下堵头中设有气、液体流动通道。

进一步的，上述水箱内腔部分的尺寸为直径Φ=270mm，高度h=80mm，其底部左、右两侧分别连接所述注水口和上排水口；所述可视窗筒分为两个部分，一部分是顶部可视窗，另一部分是侧面可视窗；试验过程中，通过各个可视窗确定流经岩样裂隙的气体在上堵头通道中冒出的时刻，用以判断在某一气压作用下保持水封效果的临界状态。

进一步的，上述岩芯夹持器内放置Φ=100mm，h=200mm的岩芯试样，在所述岩芯试样周围设置加压垫层，岩芯夹持器下方连接口与围压手摇泵相连，通过摇动手摇泵对岩芯夹持器内部加压垫层注水，以达到对试样施加围压。

进一步的，上述上、下堵头分别用堵头法兰固定在夹持器的两端面，用箱体法兰连接水箱、气箱，以防止岩体试样在试验时发生上下位移，保持实验过程中仪器的密闭性。

进一步的，上述上堵头上与岩芯试样连接部位设置一个高度为15mm的弓形空槽，以给剪切作用下局部岩芯试样位移预留空间。