[发明专利]一种大型地下水封石洞库水幕补水系统三维物理模型的方法

说明书

本发明涉及油气储运技术领域，尤其涉及一种大型地下水封石洞库水幕补水系统三维物理模型的方法，包括以下步骤：(1)制作大型地下水封石洞库水幕补水系统三维物理模型的装置；(2)改变水幕系统的注水结构，测定补水效果及排水量，获得最佳注水结构；(3)通过恒速或恒压供液装置改变水幕系统的注水参数，测定补水效果及排水量，获得最佳注水参数。本发明通过三维可视化物理模型可直观模拟大型地下水封石洞库水幕补水系统，对洞库补水系统的补水效果有直观的认识；采用控制变量法精准分析，结果准确可靠，对矿场施工设计以及参数调整具有重要的指导意义。

技术领域

本发明涉及油气储运技术领域，尤其涉及一种大型地下水封石洞库水幕补水系统三维物理模型的方法。

背景技术

随着中国经济的高速发展，对石油的需求量日益增大。对中国而言，进行石油战略储备对于保证国家安全，保障国民经济可持续发展具有十分重要的作用。地下水封洞库具有安全、经济、高效、存储容量大等优点，因此近几十年来得到很大的发展，广泛用于国家石油战略储备中。地下水封洞库在有些地区，天然地下水很难满足水封效果，存在天然补水困难的问题，在洞库中设计水幕系统进行人工补水，水幕的设计对补水效果的影响，需要进行三维物理模型来进行模拟实验。通过物理模拟方法给矿场施工设计以及参数调整进行指导，是本领域技术人员亟待解决的技术问题。

发明内容

本发明为了解决上述技术问题，提供了一种大型地下水封石洞库水幕补水系统三维物理模型的装置及方法，从而获取最优的注水参数，用以指导矿场水幕系统的设计以及矿场注水参数的调整。

为了实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种大型地下水封石洞库水幕补水系统三维物理模型的方法，包括以下步骤：

(1)制作大型地下水封石洞库水幕补水系统三维物理模型的装置；

(2)改变水幕系统的注水结构，测定补水效果及排水量，获得最佳注水结构；

(3)通过恒速或恒压供液装置改变水幕系统的注水参数，测定补水效果及排水量，获得最佳注水参数。

本发明补水效果和排水量的技术指标：洞库底部以及各个侧壁的面上都水渗出，不存在洞库中的油深入岩石的现象；补水达到均匀分布的效果，洞库底部以及各个侧壁的面上渗出水量都均匀分布；排水量等于注入量，排水量符合标准要求，使每天总的排水量小于洞库总容量的万分之一。

作为优选，步骤(2)中，所述注水结构为水幕巷道与主洞室的水平夹角和垂直距离。

本发明注水结构对补水效果的影响原理如下：注水结构中水幕巷道与主洞室的垂直距离与洞库每天的排水量有直接关系，距离越小，水渗入主洞室的距离就越短，渗流阻力就越小，每天的排水量就越大；反之，距离越大，水渗入主洞室的距离就越长，渗流阻力就越大，每天的排水量就越小。存在一个最佳距离；注水结构中水幕巷道与主洞室的水平夹角决定了水幕巷道内水到主洞室各个位置的距离，角度不同到主洞室各个点距离的差异程度就不同，差异程度也到补水到各点的均匀性越差。另外，还要考虑一个水幕巷道对应多个主洞室的情况。

作为优选，步骤(2)中，获得最佳注水结构的方法，包括以下步骤：

a、保持水幕巷道与主洞室的垂直距离不变，改变水幕巷道与主洞室的水平夹角，测试不同角度下，主洞室的补水效果以及排水量，建立水幕巷道与主洞室的水平夹角与主洞室的补水效果及排水量的定量关系式，得出水幕巷道与主洞室的最佳水平夹角；

b、保持水幕巷道与主洞室的水平夹角不变，改变水幕巷道与主洞室的垂直距离，测试不同距离条件下，主洞室的补水效果及排水量，建立水幕巷道与主洞室的垂直距离与主洞室的补水效果以及排水量的定量关系式，得出水幕巷道与主洞室的最佳垂直距离。

作为优选，所述注水参数为水注入的压力和流量。