盐岩储气库重结晶物理模拟装置和方法、该装置制备方法
盐岩储气库重结晶物理模拟装置和方法、该装置制备方法
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及从井中采油、气、水、可溶解或可融化物质或矿物你浆的方法或设备技 术领域，特别是涉及一种盐岩储气库重结晶物理模拟装置和方法、该装置制备方法。
【背景技术】
[0002] 层状盐岩中建设储气库属于国家能源战略储备，盐岩具有极低的渗透率，但是我 国盐岩地层埋深较浅，成层分布，夹层较多，地质条件相对比较复杂，薄夹层的存在增大了 天然气渗漏的风险。
[0003] 目前有些盐岩储气库存在渗透率高的薄夹层，存在天然气渗漏的风险，值得研究 的是如何利用地下盐岩储气库环境，减小薄夹层的渗透率，这对盐岩储气库来说极有意义。
[0004] 授权公告号为CN 201593407 U的中国实用新型专利公开了一种盐岩储气库造腔 模拟装置，其能够应用于模拟盐岩储气库造腔的实验。实验模型和腔体形态监测仪固定在 实验台架上，在实验模型上部固定有造腔内管、造腔外管和外层管，造腔内管、造腔外管和 外层管的下端开口处在实验模型内；在恒速恒压栗至外层管入口的管线上连接有控制阀并 固定有流量计和压力表。在造腔外管和造腔内管入口有管线连接多通道阀门，在管线上固 定有流量计、波美计和压力表。多通道阀门的一个入口连接恒速恒压栗的出口，恒速恒压栗 的入口管线连接到储液罐内。效果是:进行盐岩储气库造腔机理研究，分析造腔影响因素， 进行水溶造腔参数优化，针对实际地层设计造腔方案，指导现场施工。
[0005] 但是，该盐岩储气库造腔模拟装置包括恒速恒压栗、多通道阀门、造腔内管、造腔 外管、控制阀、单向阀、计算机、腔体形态监测仪、流量计、波美计、压力表、储液罐、实验模型 等多个组成部件，组成复杂，随之而来的就是成本很高。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明提供一种盐岩储气库重结晶物理模拟装置、基于该盐岩储气库 重结晶物理模拟方法、该盐岩储气库重结晶物理模拟装置制备方法，该盐岩储气库重结晶 物理模拟装置结构简单、应用方便、易于制备，从而更加适于实用。
[0007] 为了达到上述第一个目的，本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的技术 方案如下：
[0008] 本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置包括本体、透明盖板、发热体，
[0009] 所述本体至少有一个侧面为竖直平面，
[0010] 与所述竖直平面直接连接的面中，至少有一个面为水平平面，
[0011] 以所述竖直平面为起始点，向所述本体侧开凿有一容置空间，
[0012] 所述透明盖板盖设在所述竖直平面上，使得所述透明盖板与所述竖直平面之间服 帖地固定在一起，所述容置空间只有一个向外部连通的口部，
[0013] 所述透明盖板与所述本体之间形成一腔体，
[0014] 向所述腔体内注入卤水后，所述发热体用于为所述卤水加热。
[0015] 本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的目的及解决其技术问题还可采 用以下技术措施进一步实现。
[0016] 作为优选，所述盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括温度控制装置，所述温度 控制装置用于控制所述发热体的温度。
[0017] 作为优选，所述盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括信号线，所述信号线一端 连接于所述温度控制装置，所述信号线的另一端连接于所述发热体，所述温度控制装置与 所述发热体之间的信号通过所述信号线传输。
[0018] 作为优选，所述温度控制装置上设有第一无线通信接口，所述发热体上设有第二 无线通信接口，所述温度控制装置与所述发热体之间的信号通过所述第一无线通信接口、 第二无线通信接口传输。
[0019] 作为优选，所述盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括温度设定模块，所述温度 设定模块集成在所述温度控制装置上。
[0020] 作为优选，所述温度设定模块为一独立的可编程逻辑控制器。
[0021 ]作为优选，所述温度设定模块为一虚拟操作程序。
[0022]作为优选，所述盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括远程控制终端，所述温度 控制装置上设有第三远程接口，所述远程控制终端上设有第四远程接口，所述远程控制终 端通过所述第四远程接口和第三远程接口向所述温度控制装置输入控制命令，从而控制所 述发热体的温度。
[0023 ]作为优选，所述本体由混凝土制成。
[0024]作为优选，所述混凝土中各组分的质量份数比的取值范围为水泥:细沙:水=(15 ~25):(35~45):(10~16)。
[0025]作为优选，所述混凝土中各组分的质量份数比为水泥:细沙:水=20:40:13。
[0026] 作为优选，所述混凝土的强度等级取值范围是C25~C60。
[0027] 作为优选，所述本体整体呈一长方体，所述竖直平面为所述长方体的一个侧面，所 述水平平面为所述长方体的一个底面，所述容置空间开凿的起始点为所述侧面。
[0028] 作为优选，所述透明盖板的材质选自玻璃，或者，塑料。
[0029] 作为优选，所述卤水为饱和卤水。
[0030] 作为优选，所述容置空间的侧壁具有棱。
[0031] 作为优选，所述棱呈阶梯状。
[0032] 作为优选，所述容置空间中部尺寸较大，两端尺寸较小。
[0033] 为了达到上述第二个目的，本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟方法的技术 方案如下：
[0034] 本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟方法基于本发明提供的盐岩储气库重 结晶物理模拟装置而实现，所述盐岩储气库重结晶物理模拟方法包括以下步骤：
[0035] 向所述容置空间内注入卤水，使得所述卤水的上平面与所述口部之间仍留有剩余 空间；
[0036] 通过所述发热体加热所述卤水至设定温度；
[0037] 从所述透明盖板一侧观察所述腔体中的卤水的重结晶情况。
[0038] 本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟方法的目的及解决其技术问题还可采 用以下技术措施进一步实现。
[0039] 作为优选，所述卤水的体积占据所述腔体容积的I。
[0040] 作为优选，所述设定温度的取值范围为40°C~60°C。
[0041] 作为优选，所述设定温度为50°C。
[0042] 为了达到上述第三个目的，本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备 方法的技术方案如下：
[0043]本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法包括以下步骤：
[0044] 步骤1:制作一容器，所述容器至少有一个侧面为竖直平面，与所述竖直平面连接 的平面中，至少有一个平面为水平平面；
[0045] 步骤2:将一与所述容置空间形状相吻合的模具放入到所述容器中，使得，所述模 具的其中一个平面与所述竖直平面相贴合，且所述模具的其中一个端口抵顶于所述容器的 一个侧壁，其中，所述模具的体积小于所述容器的容积；
[0046]步骤3:向所述容器中注入用于制成所述本体的材质，使得用于制成所述本体的材 质充满所述容器的剩余空间，得到一中间产物；
[0047] 步骤4:静置所述中间产物48h以上，使得用于制成所述本体的材质固化；
[0048] 步骤5:拆除所述容器和所述模具，露出用于制成所述本体的材质与所述竖直平面 贴合的平面和所述容置空间；
[0049] 步骤6:将所述透明盖板固粘至所述竖直平面，形成所述腔体，其中，所述模具的其 中一个端口处形成所述向外部连通的口部。
[0050] 本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法的目的及解决其技术 问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0051] 作为优选，所述模具是将多个大小不一的半环形板状物卡入到一半圆柱筒状套管 上制成的，使得，所述多个大小不一的半环形板状物在整体长呈现的侧壁具有棱，所述半环 性板状物的中心半圆的直径与所述半圆柱筒状套管的直径相等，所述半圆柱状套管的一个 端口抵顶于所述容器的一个侧壁。
[0052] 作为优选，处于所述模具中部的半环形板状物的直径大于处于所述模具两端的半 环形板状物的直径。
[0053] 作为优选，所述多个大小不一的半环形板状物彼此固定连接在一起。
[0054] 作为优选，处于两端部的半环形板状物只有内测涂覆有粘结剂，处于中间的半环 形板状物两侧均涂覆有粘结剂，所述多个大小不一的半环形板状物通过所述粘结剂粘结在 一起。
[0055] 作为优选，所述多个大小不一的半环形板状物彼此串接在一起。
[0056] 作为优选，所述模具的另一个端口与所述容器的另一个侧壁之间具有空隙，所述 空隙中填有刚性填塞物，所述刚性填塞物的一端抵顶于所述模具的另一个端口，所述刚性 填塞物 的另一端抵顶于所述容器的另一个侧壁。
[0057] 作为优选，所述刚性填塞物为石块。
[0058] 作为优选，所述容器为中心的容置空间为一长方体。
[0059] 作为优选，所述容器包括四个侧面和一个底面，它们之间可拆卸地连接在一起。
[0060] 作为优选，所述步骤1与所述步骤2之间还包括在所述容器内表面涂刷润滑油的步 骤。
[0061] 作为优选，所述步骤2与所述步骤3之间还包括在所述模具外表面涂刷润滑油的步 骤。
[0062] 作为优选，所述步骤6,将所述透明盖板固粘至所述竖直平面时，粘结剂为环氧树 月旨，固粘后，需要静置24h以上，使得所述环氧树脂固化。
[0063] 本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置利用水平平面能够实现直立，在本 体上开凿容置空间并在竖直平面上服帖地固定该透明盖板后，能够保证本体与透明盖板之 间形成的腔体呈现类似瓶状的结构，此时，向腔体注入卤水后，卤水不会从透明盖板与本体 之间的粘结处漏出，而只能从该向外部连通的口部灌入卤水。而且，从该透明盖板的一侧， 能够观察到该腔体内部的情况。在该盐岩储气库重结晶物理模拟装置中进行盐岩储气库重 结晶物理模拟试验时，能够透过透明盖板清楚地观察到试验过程，从而为研究盐岩储气库 重结晶问题提供重要的数据支持。
[0064] 本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟方法基于本发明提供的盐岩储气库重 结晶物理模拟而实现，从该透明盖板的一侧，能够观察到该腔体内部的情况。在该盐岩储气 库重结晶物理模拟装置中进行盐岩储气库重结晶物理模拟试验时，能够透过透明盖板清楚 地观察到试验过程，从而为研究盐岩储气库重结晶问题提供重要的数据支持。向容置空间 内注入卤水，使得卤水的上平面与口部之间仍留有剩余空间。之所以留有该剩余空间，是因 为在该饱和卤水重结晶的过程中，一旦体积增大，增大部分的体积会占据该剩余空间的至 少一部分，如果一点剩余空间都不预留，就有可能使增大的部分超出口部。
[0065] 应用本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法可以制备得到该 盐岩储气库重结晶物理模拟装置，应用该盐岩储气库重结晶物理模拟装置即可进行该盐岩 储气库重结晶物理模拟方法。
【附图说明】
[0066] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通 技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明 的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0067]附图1为本发明实施例一提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的结构示意图；
[0068] 附图2为本发明实施例二提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的结构示意图；
[0069] 附图3为本发明实施例四提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法中应 用的容器的结构示意图；
[0070] 附图4为本发明实施例四提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法中， 将多个大小不一的半环形板状物卡入到一半圆柱筒装套管后的俯视图；
[0071] 附图5为本发明实施例四提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法中， 拆除容器和模具之后的一个典型结构示意图（为清楚反应盐岩储气库重结晶物理模拟装置 的容置空间，该容置空间只描述了外边框，而没有展示各棱线之间的交接线）；
[0072] 附图6为本发明实施例一或实施例二提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的俯 视图；
[0073] 附图7为本发明实施例三提供的盐岩储气库重结晶物理模拟方法的步骤流程图；
[0074] 附图8为本发明实施例四提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法的步 骤流程图；
[0075] 附图9为本发明实施例五提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法的步 骤流程图。
【具体实施方式】
[0076] 本发明为解决现有技术存在的问题，提供一种盐岩储气库重结晶物理模拟装置、 基于该盐岩储气库重结晶物理模拟方法、该盐岩储气库重结晶物理模拟装置制备方法，该 盐岩储气库重结晶物理模拟装置结构简单、应用方便、易于制备，从而更加适于实用。
[0077] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合 附图及较佳实施例，对依据本发明提出的盐岩储气库重结晶物理模拟装置和方法、该装置 制备方法其【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的"一 实施例"或"实施例"指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、 或特点可由任何合适形式组合。
[0078] 本文中术语"和/或"，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关 系，例如，A和/或B，具体的理解为:可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在 B，能够具备上述三种任一种情况。
[0079] 实施例一
[0080] 参见附图1，本发明实施例一提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置包括本体1、 透明盖板3、发热体5,本体1至少有一个侧面为竖直平面，与竖直平面直接连接的面中，至少 有一个面为水平平面，以竖直平面为起始点，向本体侧开凿有一容置空间2,透明盖板3盖设 在竖直平面上，使得透明盖板3与竖直平面之间服帖地固定在一起，容置空间2只有一个向 外部连通的口部15，透明盖板3与本体1之间形成一腔体，向腔体内注入卤水4后，发热体5用 于为卤水4加热。
[0081] 本发明实施例一提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置利用水平平面能够实现 直立，在本体1上开凿容置空间2并在竖直平面上服帖地固定该透明盖板后，能够保证本体1 与透明盖板3之间形成的腔体呈现类似瓶状的结构，此时，向腔体注入卤水4后，卤水4不会 从透明盖板3与本体1之间的粘结处漏出，而只能从该向外部连通的口部15灌入卤水4。而 且，从该透明盖板3的一侧，能够观察到该腔体内部的情况。在该盐岩储气库重结晶物理模 拟装置中进行盐岩储气库重结晶物理模拟试验时，能够透过透明盖板3清楚地观察到试验 过程，从而为研究盐岩储气库重结晶问题提供重要的数据支持。
[0082] 其中，盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括温度控制装置7,温度控制装置7用 于控制发热体5的温度。
[0083] 其中，盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括信号线6,信号线6-端连接于温度 控制装置7,信号线6的另一端连接于发热体5,温度控制装置7与发热体5之间的信号通过信 号线6传输。本实施例中，发热体5的规格小于口部15的规格。在这种情况下，发热体5可以在 该盐岩储气库重结晶物理模拟装置制作完成后再从口部15伸入到腔体中，如果该发热体5 的规格大于该口部15的规格，该发热体就难以通过该口部15。
[0084] 其中，温度控制装置7上设有第一无线通信接口，发热体5上设有第二无线通信接 口，温度控制装置7与发热体5之间的信号通过第一无线通信接口、第二无线通信接口传输。
[0085] 其中，盐岩储气库重结晶物理模拟装置7还包括温度设定模块，温度设定模块集成 在温度控制装置上。
[0086] 其中，温度设定模块为一独立的可编程逻辑控制器。在这种情况下，需要温度控制 装置预装该可编程逻辑控制器，或者该温度控制装置为该可编程逻辑控制器预留接口。
[0087] 其中，温度设定模块为一虚拟操作程序。在这种情况下，该温度控制装置可以直接 是下载的现成的软件，无需对硬件进行更改即可。
[0088] 其中，本体1由混凝土制成。在这种情况下，能够与现实的盐岩储气库的材质更加 接近，得到的盐岩储气库重结晶物理模拟试验结果对重要的数据支持效果。
[0089]其中，混凝土中各组分的质量份数比的取值范围为水泥:细沙:水=(15~25): (35 ~45): (10~16)，混凝土的强度等级取值范围是C25~C60。实践中，可以根据对盐岩储气库 所处地理位置分析当地地质情况，然后选择适合的水泥:细沙:水之间的质量配比，从而达 到因地制宜的效果，更佳接近盐岩储气库的实际情况。本实施例中，混凝土中各组分的质量 份数比为水泥:细沙:水=20:40:13，混凝土的强度等级是C30。
[0090]其中，本体1整体呈一长方体，竖直平面为长方体的一个侧面，水平平面为长方体 的一个底面，容置空间开凿的起始点为侧面。在这种情况下，本体1的形状比较规整，不仅在 试验过程中便于应用，而且，用于成型本体1的模具也易于制造。
[0091 ]其中，透明盖板3的材质选自玻璃，或者，塑料。其中玻璃的透光率较好，观察到的 试验过程和试验结果更加清楚;塑料的透明度有好有差，但是，塑料的获得途径较广，种类 较多，粘结性比玻璃好，可以根据实际试验情况进行选择。
[0092] 其中，卤水4为饱和卤水4。实际应用中，如果卤水4不是饱和卤水4,它还有可能溶 解周围的 盐岩，而当卤水4为饱和卤水4时，它无法溶解周围的盐岩，使得试验结果更加准 确。
[0093] 其中，容置空间的侧壁具有棱。由于在对盐穴储气库进行开挖时，很难保证盐穴储 气库周围均呈现圆滑过渡，设置这些棱的目的也是使得该容置空间更加接近实际的盐岩储 气库，从而，试验结果与实际情况更加接近。本实施例中，棱呈阶梯状。
[0094] 其中，容置空间中部尺寸较大，两端尺寸较小。在这种情况下，其形状不仅更加接 近实际情况中应用的盐岩储气库，而且，能够容纳更多的饱和卤水4。
[0095] 实施例二
[0096]参见附图2,在本发明实施例一提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的基础上 进行改进，本发明实施例二提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括远程控制终端， 本实施例中，远程终端选自PC9，和/或，手持终端8，温度控制装置上设有第三远程接口，远 程控制终端上设有第四远程接口，远程控制终端通过第四远程接口和第三远程接口向温度 控制装置输入控制命令，从而控制发热体的温度。在这种情况下，操作人员只需要在PC9端， 和/或，手持终端10端操作即可实现对温度控制装置7进行控制，达到控制发热体5温度的目 的。
[0097] 实施例三
[0098]参见附图7,本发明实施例三提供的盐岩储气库重结晶物理模拟方法基于本发明 提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置而实现，盐岩储气库重结晶物理模拟方法包括以下 步骤：
[0099]步骤1:向容置空间内注入卤水4，使得卤水4的上平面与口部之间仍留有剩余空 间；
[0100]步骤2:通过发热体加热卤水4至设定温度；
[0101 ]步骤3:从透明盖板一侧观察腔体中的卤水4的重结晶情况。
[0102] 本发明实施例三提供的盐岩储气库重结晶物理模拟方法基于本发明实施例一或 者实施例二提供的盐岩储气库重结晶物理模拟而实现，从该透明盖板3的一侧，能够观察到 该腔体内部的情况。在该盐岩储气库重结晶物理模拟装置中进行盐岩储气库重结晶物理模 拟试验时，能够透过透明盖板3清楚地观察到试验过程，从而为研究盐岩储气库重结晶问题 提供重要的数据支持。向容置空间2内注入卤水4，使得卤水4的上平面与口部15之间仍留有 剩余空间。之所以留有该剩余空间，是因为在该饱和卤水4重结晶的过程中，一旦体积增大， 增大部分的体积会占据该剩余空间的至少一部分，如果一点剩余空间都不预留，就有可能 使增大的部分超出口部15。本实施例中，卤水4的体积占据腔体容积的I。 3
[0103] 其中，设定温度的取值范围为40°C~60°C。该温度比较接近实际盐岩储气库中卤 水的实际温度，因而得到的试验结果参考价值更高。本实施例中，设定温度为50°C。
[0104] 实施例四
[0105] 参见附图8,本发明实施例四提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法 包括以下步骤：
[0106] 步骤1:制作一附图3所示的容器，容器至少有一个侧面为竖直平面，与竖直平面连 接的平面中，至少有一个平面为水平平面；
[0107] 步骤2:将一与容置空间2形状相吻合的模具13放入到附图3所示的容器中，使得， 模具13的其中一个平面与竖直平面相贴合，且模具13的其中一个端口抵顶于容器的一个侧 壁，其中，模具13的体积小于附图3所示的容器的容积；
[0108] 步骤3:向附图3所示的容器中注入用于制成本体1的材质，使得用于制成本体1的 材质充满附图3所示的容器的剩余空间，得到一中间产物；
[0109] 步骤4:静置中间产物48h以上，使得用于制成本体1的材质固化；
[0110] 步骤5:拆除附图3所示的容器和模具13,露出附图5所示的用于制成本体1的材质 与竖直平面贴合的平面和容置空间2;
[0111] 步骤6:将透明盖板3固粘至竖直平面，形成腔体，其中，模具13的其中一个端口处 形成向外部连通的口部15。
[0112] 参见附图4,本实施例中，模具13是将多个大小不一的半环形板状物卡入到一半圆 柱筒状套管12上制成的，使得，多个大小不一的半环形板状物在整体长呈现的侧壁具有棱， 半环性板状物的中心半圆的直径与半圆柱筒状套管12的直径相等，半圆柱状套管12的一个 端口抵顶于附图5所示容器的一个侧壁。
[0113] 其中，处于模具13中部的半环形板状物的直径大于处于模具两端的半环形板状物 的直径。在这种情况下，拆除模具13后形成的容置空间12能够得到中部尺寸较大，两端尺寸 较小的结果。
[0114] 其中，多个大小不一的半环形板状物彼此固定连接在一起。
[0115] 其中，将多个大小不一的半环形板状物彼此固定连接在一起的方法可以是，处于 两端部的半环形板状物只有内测涂覆有粘结剂，处于中间的半环形板状物两侧均涂覆有粘 结剂，多个大小不一的半环形板状物通过粘结剂粘结在一起；
[0116] 还可以是，多个大小不一的半环形板状物彼此串接在一起。
[0117] 其中，模具13的另一个端口与附图3所示的容器的另一个侧壁之间具有空隙，空隙 中填有刚性填塞物14，刚性填塞物14的一端抵顶于模具13的另一个端口，刚性填塞物14的 另一端抵顶于附图3所示的容器的另一个侧壁。本实施例中，刚性填塞物14为石块。石块的 成本很低，更容易实现。
[0118] 其中，附图3所示的容器为中心的容置空间为一长方体。
[0119] 其中，附图3所示的容器包括四个侧面和一个底面，它们之间可拆卸地连接在一 起。从而便于其与本体1之间分离。
[0120] 其中，步骤6,将透明盖板3固粘至竖直平面时，粘结剂为环氧树脂，固粘后，需要静 置24h以上，使得环氧树脂固化。环氧树脂不仅具有粘结力，还可以使透明盖板3与本体1之 间的粘结处实现密封，避免卤水4从透明盖板3和本体1之间的间隙漏出。
[0121] 实施例五
[0122] 参见附图9,在本发明实施例四提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方 法的基础上进行改进，在本发明实施例五提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方 法中，
[0123] 步骤1与步骤2之间还包括在容器内表面涂刷润滑油的步骤。在这种情况下，更容 易实现本体1与附图3所示的容器之间的脱模。
[0124] 步骤2与步骤3之间还包括在模具外表面涂刷润滑油的步骤。在这种情况下，更容 易实现本体1与模具13之间的的脱模。
[0125] 实施例六
[0126]制作幅图1或者幅图2所示的盐岩储气库重结晶物理模拟装置，混凝土尺寸长60宽 30高30,所需材料如下：
[0127]钢板厚度 5mm，长 60cm 宽 30cm 高30cm。
[0128] 半圆形木板尺寸，其厚度均为2cm，所需木板直径及其在无盖可拆卸钢板容器中排 列次序如下:8cm(2块）10cm(2块）12cm(2) 14cm(2) 16cm(2) 18cm(2)20cm( I )22cm( I )24cm( 1) 26cm( I) 28cm( I) 26cm( I) 24cm( I) 22cm( I) 20cm( I) 18cm( 2) 〇
[0129] 半圆筒状套管12长8cm直径6cm，壁厚1mm。
[0130] 玻璃板长60cm宽30cm厚5mm。
[0131] 步骤如下
[0132] 1)制作半圆形木板
[0133] 首先选择形状规则的厚度为2cm木板，在木板上画出从不同直径的圆，利用切割机 将这些圆从木板上分别切割下来，然后再将这一系列圆木板切成大小相等的半圆形木板。 所需半圆形木板厚度均为2cm，直径从8cm到28cm以2cm为等差。
[0134] 2)制作半圆筒状套管
[0135] 形状为半圆筒形状，套管长8cm直径6cm，壁厚1mm。
[0136] 3)制作幅图3所示的无盖可拆卸钢板容器
[0137] 附图3所示的容器由五块钢板组成，钢板厚度5mm，长60cm宽30cm高30cm〇
[0138] 4)制作混凝土
[0139] 称取水泥20kg细沙40kg，其中水泥强度等级为C30，倒入水13kg，搅拌均匀即可。
[0140] 5)制作方形玻璃板
[0141 ] 玻璃板长60cm，宽30cm，厚5mm，耐高温。
[0142] 6)制作出盐岩储气库重结晶物理模拟装置
[0143] 利用垫砖固定好附图3所示的无盖可拆卸钢板容器，在附图3所示的容器内底部和 周边图上润滑油以方便脱模。
[0144]根据盐岩地下储气库的实际形态，将半圆形木板在容器中从前到后依次序排列， 从右往左排列次序如下：8〇11(2块）10(3111(2块）12〇11(2块）14〇11(2块）16〇11(2块）18〇11(2块） 20cm(l块 )22cm(l块)24cm(l块)26cm(l块)28cm(l块)26cm(l块)24cm(l块)22cm(l块)20cm (1块)18cm(2块）。在木板与钢板后壁空隙处可放入6cm的石块，以确保木板紧密的在容器中 排列。
[0145] 将配好的混凝土倒入附图3所示的无盖钢板容器之中，将木制模型包裹，木制模型 与混凝土之间放置塑料薄膜，以方便脱模，在利用震动棒将混凝土震动捣实，放置48h固化。
[0146] 48h后将附图3所示的无盖可拆卸钢板容器打开，因为涂上了润滑油故可轻松拆 下，将木板从做好的模型底部抽出，即形成了盐岩储气库模型。
[0147] 将环氧树脂胶均匀涂在模型底部和玻璃板上，然后将玻璃板置于模型(模拟盐岩 储气库腔体的4 )底部紧密胶结在一起，放置24h固化，24h之后盐岩储气库腔体模型即制备 2 出。
[0148] 往盐岩储气库腔体模型中注入饱和卤水至容置空间2的4处，利用温度控制装置7 连接一发热体5,将发热体5置于饱和卤水4中，利用温度控制装置7设定加热温度为50°C，通 过玻璃板即可观察模拟腔体内重结晶情况，这样即制备出了盐岩储气库重结晶物理模拟装 置。
[0149]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造 性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优 选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0150]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种盐岩储气库重结晶物理模拟装置，其特征在于，包括本体、透明盖板、发热体， 所述本体至少有一个侧面为竖直平面， 与所述竖直平面直接连接的面中，至少有一个面为水平平面， 以所述竖直平面为起始点，向所述本体侧开凿有一容置空间， 所述透明盖板盖设在所述竖直平面上，使得所述透明盖板与所述竖直平面之间服帖地 固定在一起，所述容置空间只有一个向外部连通的口部， 所述透明盖板与所述本体之间形成一腔体， 向所述腔体内注入卤水后，所述发热体用于为所述卤水加热； 作为优选，所述盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括温度控制装置，所述温度控制 装置用于控制所述发热体的温度； 作为优选，所述盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括信号线，所述信号线一端连接 于所述温度控制装置，所述信号线的另一端连接于所述发热体，所述温度控制装置与所述 发热体之间的信号通过所述信号线传输； 或者， 作为优选，所述温度控制装置上设有第一无线通信接口，所述发热体上设有第二无线 通信接口，所述温度控制装置与所述发热体之间的信号通过所述第一无线通信接口、第二 无线通信接口传输； 作为优选，所述盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括温度设定模块，所述温度设定 模块集成在所述温度控制装置上； 作为优选，所述温度设定模块为一独立的可编程逻辑控制器； 作为优选，所述温度设定模块为一虚拟操作程序； 作为优选，所述盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括远程控制终端，所述温度控制 装置上设有第三远程接口，所述远程控制终端上设有第四远程接口，所述远程控制终端通 过所述第四远程接口和第三远程接口向所述温度控制装置输入控制命令，从而控制所述发 热体的温度。2. 根据权利要求1所述的盐岩储气库重结晶物理模拟装置，其特征在于，所述本体由混 凝土制成； 作为优选，所述混凝土中各组分的质量份数比的取值范围为水泥:细沙:水=(15~25) :(35~45): (10~16); 作为优选，所述混凝土中各组分的质量份数比为水泥:细沙:水=20:40:13; 作为优选，所述混凝土的强度等级取值范围是C25~C60。3. 根据权利要求1所述的盐岩储气库重结晶物理模拟装置，其特征在于，所述本体整体 呈一长方体，所述竖直平面为所述长方体的一个侧面，所述水平平面为所述长方体的一个 底面，所述容置空间开凿的起始点为所述侧面； 作为优选，所述透明盖板的材质选自玻璃，或者，塑料； 作为优选，所述卤水为饱和卤水； 作为优选，所述容置空间的侧壁具有棱； 作为优选，所述棱呈阶梯状； 作为优选，所述容置空间中部尺寸较大，两端尺寸较小。4. 一种盐岩储气库重结晶物理模拟方法，其特征在于，基于权利要求1~3中任一所述 的盐岩储气库重结晶物理模拟装置而实现，所述盐岩储气库重结晶物理模拟方法包括以下 步骤： 向所述容置空间内注入卤水，使得所述卤水的上平面与所述口部之间仍留有剩余空 间； 通过所述发热体加热所述卤水至设定温度； 从所述透明盖板一侧观察所述腔体中的卤水的重结晶情况； 作为优选，所述卤水的体积占据所述腔体容积的4 ; O 作为优选，所述设定温度的取值范围为40°C~60°C; 作为优选，所述设定温度为50°C。5. 权利要求1~3中任一所述的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法，其特征在 于，包括以下步骤： 步骤1:制作一容器，所述容器至少有一个侧面为竖直平面，与所述竖直平面连接的平 面中，至少有一个平面为水平平面； 步骤2:将一与所述容置空间形状相吻合的模具放入到所述容器中，使得，所述模具的 其中一个平面与所述竖直平面相贴合，且所述模具的其中一个端口抵顶于所述容器的一个 侧壁，其中，所述模具的体积小于所述容器的容积； 步骤3:向所述容器中注入用于制成所述本体的材质，使得用于制成所述本体的材质充 满所述容器的剩余空间，得到一中间产物； 步骤4:静置所述中间产物48h以上，使得用于制成所述本体的材质固化； 步骤5:拆除所述容器和所述模具，露出用于制成所述本体的材质与所述竖直平面贴合 的平面和所述容置空间； 步骤6:将所述透明盖板固粘至所述竖直平面，形成所述腔体，其中，所述模具的其中一 个端口处形成所述向外部连通的口部。6. 根据权利要求5所述的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法，其特征在于，所 述模具是将多个大小不一的半环形板状物卡入到一半圆柱筒状套管上制成的，使得，所述 多个大小不一的半环形板状物在整体长呈现的侧壁具有棱，所述半环性板状物的中心半圆 的直径与所述半圆柱筒状套管的直径相等，所述半圆柱状套管的一个端口抵顶于所述容器 的一个侧壁； 作为优选，处于所述模具中部的半环形板状物的直径大于处于所述模具两端的半环形 板状物的直径； 作为优选，所述多个大小不一的半环形板状物彼此固定连接在一起； 作为优选，处于两端部的半环形板状物只有内测涂覆有粘结剂，处于中间的半环形板 状物两侧均涂覆有粘结剂，所述多个大小不一的半环形板状物通过所述粘结剂粘结在一 起； 或者， 作为优选，所述多个大小不一的半环形板状物彼此串接在一起。7. 根据权利要求5所述的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法，其特征在于，所 述模具的另一个端口与所述容器的另一个侧壁之间具有空隙，所述空隙中填有刚性填塞 物，所述刚性填塞物的一端抵顶于所述模具的另一个端口，所述刚性填塞物的另一端抵顶 于所述容器的另一个侧壁； 作为优选，所述刚性填塞物为石块。8. 根据权利要求5所述的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法，其特征在于，所 述容器为中心的容置空间为一长方体； 作为优选，所述容器包括四个侧面和一个底面，它们之间可拆卸地连接在一起。9. 根据权利要求5所述的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法，其特征在于，所 述步骤1与所述步骤2之间还包括在所述容器内表面涂刷润滑油的步骤； 作为优选，所述步骤2与所述步骤3之间还包括在所述模具外表面涂刷润滑油的步骤。10. 根据权利要求5所述的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法，其特征在于， 所述步骤6,将所述透明盖板固粘至所述竖直平面时，粘结剂为环氧树脂，固粘后，需要静置 24h以上，使得所述环氧树脂固化。
【专利摘要】本发明公开了盐岩储气库重结晶物理模拟装置和方法、该装置制备方法。该模拟装置包括本体、透明盖板、发热体，本体至少有一个侧面为竖直平面，与竖直平面直接连接的面中，至少有一个面为水平平面，以竖直平面为起始点，向本体侧开凿有一容置空间，透明盖板盖设在竖直平面上，使得透明盖板与竖直平面之间服帖地固定在一起，容置空间只有一个向外部连通的口部，透明盖板与本体之间形成一腔体，向腔体内注入卤水后，发热体用于为卤水加热。该模拟方法基于该模拟装置而实现。该制备方法能够制备得到该模拟装置。进行盐岩储气库重结晶物理模拟试验时，能够透过透明盖板清楚地观察到试验过程，从而为研究盐岩储气库重结晶问题提供重要的数据支持。
【IPC分类】G09B25/00
【公开号】CN105489101
【申请号】CN201510896665
【发明人】尹洪武, 马洪岭, 杨春和
【申请人】中国科学院武汉岩土力学研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月7日
【技术领域】
[0001 ]本发明涉及从井中采油、气、水、可溶解或可融化物质或矿物你浆的方法或设备技 术领域，特别是涉及一种盐岩储气库重结晶物理模拟装置和方法、该装置制备方法。
【背景技术】
[0002] 层状盐岩中建设储气库属于国家能源战略储备，盐岩具有极低的渗透率，但是我 国盐岩地层埋深较浅，成层分布，夹层较多，地质条件相对比较复杂，薄夹层的存在增大了 天然气渗漏的风险。
[0003] 目前有些盐岩储气库存在渗透率高的薄夹层，存在天然气渗漏的风险，值得研究 的是如何利用地下盐岩储气库环境，减小薄夹层的渗透率，这对盐岩储气库来说极有意义。
[0004] 授权公告号为CN 201593407 U的中国实用新型专利公开了一种盐岩储气库造腔 模拟装置，其能够应用于模拟盐岩储气库造腔的实验。实验模型和腔体形态监测仪固定在 实验台架上，在实验模型上部固定有造腔内管、造腔外管和外层管，造腔内管、造腔外管和 外层管的下端开口处在实验模型内；在恒速恒压栗至外层管入口的管线上连接有控制阀并 固定有流量计和压力表。在造腔外管和造腔内管入口有管线连接多通道阀门，在管线上固 定有流量计、波美计和压力表。多通道阀门的一个入口连接恒速恒压栗的出口，恒速恒压栗 的入口管线连接到储液罐内。效果是:进行盐岩储气库造腔机理研究，分析造腔影响因素， 进行水溶造腔参数优化，针对实际地层设计造腔方案，指导现场施工。
[0005] 但是，该盐岩储气库造腔模拟装置包括恒速恒压栗、多通道阀门、造腔内管、造腔 外管、控制阀、单向阀、计算机、腔体形态监测仪、流量计、波美计、压力表、储液罐、实验模型 等多个组成部件，组成复杂，随之而来的就是成本很高。
【发明内容】
[0006] 有鉴于此，本发明提供一种盐岩储气库重结晶物理模拟装置、基于该盐岩储气库 重结晶物理模拟方法、该盐岩储气库重结晶物理模拟装置制备方法，该盐岩储气库重结晶 物理模拟装置结构简单、应用方便、易于制备，从而更加适于实用。
[0007] 为了达到上述第一个目的，本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的技术 方案如下：
[0008] 本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置包括本体、透明盖板、发热体，
[0009] 所述本体至少有一个侧面为竖直平面，
[0010] 与所述竖直平面直接连接的面中，至少有一个面为水平平面，
[0011] 以所述竖直平面为起始点，向所述本体侧开凿有一容置空间，
[0012] 所述透明盖板盖设在所述竖直平面上，使得所述透明盖板与所述竖直平面之间服 帖地固定在一起，所述容置空间只有一个向外部连通的口部，
[0013] 所述透明盖板与所述本体之间形成一腔体，
[0014] 向所述腔体内注入卤水后，所述发热体用于为所述卤水加热。
[0015] 本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的目的及解决其技术问题还可采 用以下技术措施进一步实现。
[0016] 作为优选，所述盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括温度控制装置，所述温度 控制装置用于控制所述发热体的温度。
[0017] 作为优选，所述盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括信号线，所述信号线一端 连接于所述温度控制装置，所述信号线的另一端连接于所述发热体，所述温度控制装置与 所述发热体之间的信号通过所述信号线传输。
[0018] 作为优选，所述温度控制装置上设有第一无线通信接口，所述发热体上设有第二 无线通信接口，所述温度控制装置与所述发热体之间的信号通过所述第一无线通信接口、 第二无线通信接口传输。
[0019] 作为优选，所述盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括温度设定模块，所述温度 设定模块集成在所述温度控制装置上。
[0020] 作为优选，所述温度设定模块为一独立的可编程逻辑控制器。
[0021 ]作为优选，所述温度设定模块为一虚拟操作程序。
[0022]作为优选，所述盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括远程控制终端，所述温度 控制装置上设有第三远程接口，所述远程控制终端上设有第四远程接口，所述远程控制终 端通过所述第四远程接口和第三远程接口向所述温度控制装置输入控制命令，从而控制所 述发热体的温度。
[0023 ]作为优选，所述本体由混凝土制成。
[0024]作为优选，所述混凝土中各组分的质量份数比的取值范围为水泥:细沙:水=(15 ~25):(35~45):(10~16)。
[0025]作为优选，所述混凝土中各组分的质量份数比为水泥:细沙:水=20:40:13。
[0026] 作为优选，所述混凝土的强度等级取值范围是C25~C60。
[0027] 作为优选，所述本体整体呈一长方体，所述竖直平面为所述长方体的一个侧面，所 述水平平面为所述长方体的一个底面，所述容置空间开凿的起始点为所述侧面。
[0028] 作为优选，所述透明盖板的材质选自玻璃，或者，塑料。
[0029] 作为优选，所述卤水为饱和卤水。
[0030] 作为优选，所述容置空间的侧壁具有棱。
[0031] 作为优选，所述棱呈阶梯状。
[0032] 作为优选，所述容置空间中部尺寸较大，两端尺寸较小。
[0033] 为了达到上述第二个目的，本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟方法的技术 方案如下：
[0034] 本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟方法基于本发明提供的盐岩储气库重 结晶物理模拟装置而实现，所述盐岩储气库重结晶物理模拟方法包括以下步骤：
[0035] 向所述容置空间内注入卤水，使得所述卤水的上平面与所述口部之间仍留有剩余 空间；
[0036] 通过所述发热体加热所述卤水至设定温度；
[0037] 从所述透明盖板一侧观察所述腔体中的卤水的重结晶情况。
[0038] 本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟方法的目的及解决其技术问题还可采 用以下技术措施进一步实现。
[0039] 作为优选，所述卤水的体积占据所述腔体容积的I。
[0040] 作为优选，所述设定温度的取值范围为40°C~60°C。
[0041] 作为优选，所述设定温度为50°C。
[0042] 为了达到上述第三个目的，本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备 方法的技术方案如下：
[0043]本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法包括以下步骤：
[0044] 步骤1:制作一容器，所述容器至少有一个侧面为竖直平面，与所述竖直平面连接 的平面中，至少有一个平面为水平平面；
[0045] 步骤2:将一与所述容置空间形状相吻合的模具放入到所述容器中，使得，所述模 具的其中一个平面与所述竖直平面相贴合，且所述模具的其中一个端口抵顶于所述容器的 一个侧壁，其中，所述模具的体积小于所述容器的容积；
[0046]步骤3:向所述容器中注入用于制成所述本体的材质，使得用于制成所述本体的材 质充满所述容器的剩余空间，得到一中间产物；
[0047] 步骤4:静置所述中间产物48h以上，使得用于制成所述本体的材质固化；
[0048] 步骤5:拆除所述容器和所述模具，露出用于制成所述本体的材质与所述竖直平面 贴合的平面和所述容置空间；
[0049] 步骤6:将所述透明盖板固粘至所述竖直平面，形成所述腔体，其中，所述模具的其 中一个端口处形成所述向外部连通的口部。
[0050] 本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法的目的及解决其技术 问题还可采用以下技术措施进一步实现。
[0051] 作为优选，所述模具是将多个大小不一的半环形板状物卡入到一半圆柱筒状套管 上制成的，使得，所述多个大小不一的半环形板状物在整体长呈现的侧壁具有棱，所述半环 性板状物的中心半圆的直径与所述半圆柱筒状套管的直径相等，所述半圆柱状套管的一个 端口抵顶于所述容器的一个侧壁。
[0052] 作为优选，处于所述模具中部的半环形板状物的直径大于处于所述模具两端的半 环形板状物的直径。
[0053] 作为优选，所述多个大小不一的半环形板状物彼此固定连接在一起。
[0054] 作为优选，处于两端部的半环形板状物只有内测涂覆有粘结剂，处于中间的半环 形板状物两侧均涂覆有粘结剂，所述多个大小不一的半环形板状物通过所述粘结剂粘结在 一起。
[0055] 作为优选，所述多个大小不一的半环形板状物彼此串接在一起。
[0056] 作为优选，所述模具的另一个端口与所述容器的另一个侧壁之间具有空隙，所述 空隙中填有刚性填塞物，所述刚性填塞物的一端抵顶于所述模具的另一个端口，所述刚性 填塞物 的另一端抵顶于所述容器的另一个侧壁。
[0057] 作为优选，所述刚性填塞物为石块。
[0058] 作为优选，所述容器为中心的容置空间为一长方体。
[0059] 作为优选，所述容器包括四个侧面和一个底面，它们之间可拆卸地连接在一起。
[0060] 作为优选，所述步骤1与所述步骤2之间还包括在所述容器内表面涂刷润滑油的步 骤。
[0061] 作为优选，所述步骤2与所述步骤3之间还包括在所述模具外表面涂刷润滑油的步 骤。
[0062] 作为优选，所述步骤6,将所述透明盖板固粘至所述竖直平面时，粘结剂为环氧树 月旨，固粘后，需要静置24h以上，使得所述环氧树脂固化。
[0063] 本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置利用水平平面能够实现直立，在本 体上开凿容置空间并在竖直平面上服帖地固定该透明盖板后，能够保证本体与透明盖板之 间形成的腔体呈现类似瓶状的结构，此时，向腔体注入卤水后，卤水不会从透明盖板与本体 之间的粘结处漏出，而只能从该向外部连通的口部灌入卤水。而且，从该透明盖板的一侧， 能够观察到该腔体内部的情况。在该盐岩储气库重结晶物理模拟装置中进行盐岩储气库重 结晶物理模拟试验时，能够透过透明盖板清楚地观察到试验过程，从而为研究盐岩储气库 重结晶问题提供重要的数据支持。
[0064] 本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟方法基于本发明提供的盐岩储气库重 结晶物理模拟而实现，从该透明盖板的一侧，能够观察到该腔体内部的情况。在该盐岩储气 库重结晶物理模拟装置中进行盐岩储气库重结晶物理模拟试验时，能够透过透明盖板清楚 地观察到试验过程，从而为研究盐岩储气库重结晶问题提供重要的数据支持。向容置空间 内注入卤水，使得卤水的上平面与口部之间仍留有剩余空间。之所以留有该剩余空间，是因 为在该饱和卤水重结晶的过程中，一旦体积增大，增大部分的体积会占据该剩余空间的至 少一部分，如果一点剩余空间都不预留，就有可能使增大的部分超出口部。
[0065] 应用本发明提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法可以制备得到该 盐岩储气库重结晶物理模拟装置，应用该盐岩储气库重结晶物理模拟装置即可进行该盐岩 储气库重结晶物理模拟方法。
【附图说明】
[0066] 通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其他的优点和益处对于本领域普通 技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明 的限制。而且在整个附图中，用相同的参考符号表示相同的部件。在附图中：
[0067]附图1为本发明实施例一提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的结构示意图；
[0068] 附图2为本发明实施例二提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的结构示意图；
[0069] 附图3为本发明实施例四提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法中应 用的容器的结构示意图；
[0070] 附图4为本发明实施例四提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法中， 将多个大小不一的半环形板状物卡入到一半圆柱筒装套管后的俯视图；
[0071] 附图5为本发明实施例四提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法中， 拆除容器和模具之后的一个典型结构示意图（为清楚反应盐岩储气库重结晶物理模拟装置 的容置空间，该容置空间只描述了外边框，而没有展示各棱线之间的交接线）；
[0072] 附图6为本发明实施例一或实施例二提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的俯 视图；
[0073] 附图7为本发明实施例三提供的盐岩储气库重结晶物理模拟方法的步骤流程图；
[0074] 附图8为本发明实施例四提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法的步 骤流程图；
[0075] 附图9为本发明实施例五提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法的步 骤流程图。
【具体实施方式】
[0076] 本发明为解决现有技术存在的问题，提供一种盐岩储气库重结晶物理模拟装置、 基于该盐岩储气库重结晶物理模拟方法、该盐岩储气库重结晶物理模拟装置制备方法，该 盐岩储气库重结晶物理模拟装置结构简单、应用方便、易于制备，从而更加适于实用。
[0077] 为更进一步阐述本发明为达成预定发明目的所采取的技术手段及功效，以下结合 附图及较佳实施例，对依据本发明提出的盐岩储气库重结晶物理模拟装置和方法、该装置 制备方法其【具体实施方式】、结构、特征及其功效，详细说明如后。在下述说明中，不同的"一 实施例"或"实施例"指的不一定是同一实施例。此外，一或多个实施例中的特定特征、结构、 或特点可由任何合适形式组合。
[0078] 本文中术语"和/或"，仅仅是一种描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关 系，例如，A和/或B，具体的理解为:可以同时包含有A与B，可以单独存在A，也可以单独存在 B，能够具备上述三种任一种情况。
[0079] 实施例一
[0080] 参见附图1，本发明实施例一提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置包括本体1、 透明盖板3、发热体5,本体1至少有一个侧面为竖直平面，与竖直平面直接连接的面中，至少 有一个面为水平平面，以竖直平面为起始点，向本体侧开凿有一容置空间2,透明盖板3盖设 在竖直平面上，使得透明盖板3与竖直平面之间服帖地固定在一起，容置空间2只有一个向 外部连通的口部15，透明盖板3与本体1之间形成一腔体，向腔体内注入卤水4后，发热体5用 于为卤水4加热。
[0081] 本发明实施例一提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置利用水平平面能够实现 直立，在本体1上开凿容置空间2并在竖直平面上服帖地固定该透明盖板后，能够保证本体1 与透明盖板3之间形成的腔体呈现类似瓶状的结构，此时，向腔体注入卤水4后，卤水4不会 从透明盖板3与本体1之间的粘结处漏出，而只能从该向外部连通的口部15灌入卤水4。而 且，从该透明盖板3的一侧，能够观察到该腔体内部的情况。在该盐岩储气库重结晶物理模 拟装置中进行盐岩储气库重结晶物理模拟试验时，能够透过透明盖板3清楚地观察到试验 过程，从而为研究盐岩储气库重结晶问题提供重要的数据支持。
[0082] 其中，盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括温度控制装置7,温度控制装置7用 于控制发热体5的温度。
[0083] 其中，盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括信号线6,信号线6-端连接于温度 控制装置7,信号线6的另一端连接于发热体5,温度控制装置7与发热体5之间的信号通过信 号线6传输。本实施例中，发热体5的规格小于口部15的规格。在这种情况下，发热体5可以在 该盐岩储气库重结晶物理模拟装置制作完成后再从口部15伸入到腔体中，如果该发热体5 的规格大于该口部15的规格，该发热体就难以通过该口部15。
[0084] 其中，温度控制装置7上设有第一无线通信接口，发热体5上设有第二无线通信接 口，温度控制装置7与发热体5之间的信号通过第一无线通信接口、第二无线通信接口传输。
[0085] 其中，盐岩储气库重结晶物理模拟装置7还包括温度设定模块，温度设定模块集成 在温度控制装置上。
[0086] 其中，温度设定模块为一独立的可编程逻辑控制器。在这种情况下，需要温度控制 装置预装该可编程逻辑控制器，或者该温度控制装置为该可编程逻辑控制器预留接口。
[0087] 其中，温度设定模块为一虚拟操作程序。在这种情况下，该温度控制装置可以直接 是下载的现成的软件，无需对硬件进行更改即可。
[0088] 其中，本体1由混凝土制成。在这种情况下，能够与现实的盐岩储气库的材质更加 接近，得到的盐岩储气库重结晶物理模拟试验结果对重要的数据支持效果。
[0089]其中，混凝土中各组分的质量份数比的取值范围为水泥:细沙:水=(15~25): (35 ~45): (10~16)，混凝土的强度等级取值范围是C25~C60。实践中，可以根据对盐岩储气库 所处地理位置分析当地地质情况，然后选择适合的水泥:细沙:水之间的质量配比，从而达 到因地制宜的效果，更佳接近盐岩储气库的实际情况。本实施例中，混凝土中各组分的质量 份数比为水泥:细沙:水=20:40:13，混凝土的强度等级是C30。
[0090]其中，本体1整体呈一长方体，竖直平面为长方体的一个侧面，水平平面为长方体 的一个底面，容置空间开凿的起始点为侧面。在这种情况下，本体1的形状比较规整，不仅在 试验过程中便于应用，而且，用于成型本体1的模具也易于制造。
[0091 ]其中，透明盖板3的材质选自玻璃，或者，塑料。其中玻璃的透光率较好，观察到的 试验过程和试验结果更加清楚;塑料的透明度有好有差，但是，塑料的获得途径较广，种类 较多，粘结性比玻璃好，可以根据实际试验情况进行选择。
[0092] 其中，卤水4为饱和卤水4。实际应用中，如果卤水4不是饱和卤水4,它还有可能溶 解周围的 盐岩，而当卤水4为饱和卤水4时，它无法溶解周围的盐岩，使得试验结果更加准 确。
[0093] 其中，容置空间的侧壁具有棱。由于在对盐穴储气库进行开挖时，很难保证盐穴储 气库周围均呈现圆滑过渡，设置这些棱的目的也是使得该容置空间更加接近实际的盐岩储 气库，从而，试验结果与实际情况更加接近。本实施例中，棱呈阶梯状。
[0094] 其中，容置空间中部尺寸较大，两端尺寸较小。在这种情况下，其形状不仅更加接 近实际情况中应用的盐岩储气库，而且，能够容纳更多的饱和卤水4。
[0095] 实施例二
[0096]参见附图2,在本发明实施例一提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的基础上 进行改进，本发明实施例二提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括远程控制终端， 本实施例中，远程终端选自PC9，和/或，手持终端8，温度控制装置上设有第三远程接口，远 程控制终端上设有第四远程接口，远程控制终端通过第四远程接口和第三远程接口向温度 控制装置输入控制命令，从而控制发热体的温度。在这种情况下，操作人员只需要在PC9端， 和/或，手持终端10端操作即可实现对温度控制装置7进行控制，达到控制发热体5温度的目 的。
[0097] 实施例三
[0098]参见附图7,本发明实施例三提供的盐岩储气库重结晶物理模拟方法基于本发明 提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置而实现，盐岩储气库重结晶物理模拟方法包括以下 步骤：
[0099]步骤1:向容置空间内注入卤水4，使得卤水4的上平面与口部之间仍留有剩余空 间；
[0100]步骤2:通过发热体加热卤水4至设定温度；
[0101 ]步骤3:从透明盖板一侧观察腔体中的卤水4的重结晶情况。
[0102] 本发明实施例三提供的盐岩储气库重结晶物理模拟方法基于本发明实施例一或 者实施例二提供的盐岩储气库重结晶物理模拟而实现，从该透明盖板3的一侧，能够观察到 该腔体内部的情况。在该盐岩储气库重结晶物理模拟装置中进行盐岩储气库重结晶物理模 拟试验时，能够透过透明盖板3清楚地观察到试验过程，从而为研究盐岩储气库重结晶问题 提供重要的数据支持。向容置空间2内注入卤水4，使得卤水4的上平面与口部15之间仍留有 剩余空间。之所以留有该剩余空间，是因为在该饱和卤水4重结晶的过程中，一旦体积增大， 增大部分的体积会占据该剩余空间的至少一部分，如果一点剩余空间都不预留，就有可能 使增大的部分超出口部15。本实施例中，卤水4的体积占据腔体容积的I。 3
[0103] 其中，设定温度的取值范围为40°C~60°C。该温度比较接近实际盐岩储气库中卤 水的实际温度，因而得到的试验结果参考价值更高。本实施例中，设定温度为50°C。
[0104] 实施例四
[0105] 参见附图8,本发明实施例四提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法 包括以下步骤：
[0106] 步骤1:制作一附图3所示的容器，容器至少有一个侧面为竖直平面，与竖直平面连 接的平面中，至少有一个平面为水平平面；
[0107] 步骤2:将一与容置空间2形状相吻合的模具13放入到附图3所示的容器中，使得， 模具13的其中一个平面与竖直平面相贴合，且模具13的其中一个端口抵顶于容器的一个侧 壁，其中，模具13的体积小于附图3所示的容器的容积；
[0108] 步骤3:向附图3所示的容器中注入用于制成本体1的材质，使得用于制成本体1的 材质充满附图3所示的容器的剩余空间，得到一中间产物；
[0109] 步骤4:静置中间产物48h以上，使得用于制成本体1的材质固化；
[0110] 步骤5:拆除附图3所示的容器和模具13,露出附图5所示的用于制成本体1的材质 与竖直平面贴合的平面和容置空间2;
[0111] 步骤6:将透明盖板3固粘至竖直平面，形成腔体，其中，模具13的其中一个端口处 形成向外部连通的口部15。
[0112] 参见附图4,本实施例中，模具13是将多个大小不一的半环形板状物卡入到一半圆 柱筒状套管12上制成的，使得，多个大小不一的半环形板状物在整体长呈现的侧壁具有棱， 半环性板状物的中心半圆的直径与半圆柱筒状套管12的直径相等，半圆柱状套管12的一个 端口抵顶于附图5所示容器的一个侧壁。
[0113] 其中，处于模具13中部的半环形板状物的直径大于处于模具两端的半环形板状物 的直径。在这种情况下，拆除模具13后形成的容置空间12能够得到中部尺寸较大，两端尺寸 较小的结果。
[0114] 其中，多个大小不一的半环形板状物彼此固定连接在一起。
[0115] 其中，将多个大小不一的半环形板状物彼此固定连接在一起的方法可以是，处于 两端部的半环形板状物只有内测涂覆有粘结剂，处于中间的半环形板状物两侧均涂覆有粘 结剂，多个大小不一的半环形板状物通过粘结剂粘结在一起；
[0116] 还可以是，多个大小不一的半环形板状物彼此串接在一起。
[0117] 其中，模具13的另一个端口与附图3所示的容器的另一个侧壁之间具有空隙，空隙 中填有刚性填塞物14，刚性填塞物14的一端抵顶于模具13的另一个端口，刚性填塞物14的 另一端抵顶于附图3所示的容器的另一个侧壁。本实施例中，刚性填塞物14为石块。石块的 成本很低，更容易实现。
[0118] 其中，附图3所示的容器为中心的容置空间为一长方体。
[0119] 其中，附图3所示的容器包括四个侧面和一个底面，它们之间可拆卸地连接在一 起。从而便于其与本体1之间分离。
[0120] 其中，步骤6,将透明盖板3固粘至竖直平面时，粘结剂为环氧树脂，固粘后，需要静 置24h以上，使得环氧树脂固化。环氧树脂不仅具有粘结力，还可以使透明盖板3与本体1之 间的粘结处实现密封，避免卤水4从透明盖板3和本体1之间的间隙漏出。
[0121] 实施例五
[0122] 参见附图9,在本发明实施例四提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方 法的基础上进行改进，在本发明实施例五提供的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方 法中，
[0123] 步骤1与步骤2之间还包括在容器内表面涂刷润滑油的步骤。在这种情况下，更容 易实现本体1与附图3所示的容器之间的脱模。
[0124] 步骤2与步骤3之间还包括在模具外表面涂刷润滑油的步骤。在这种情况下，更容 易实现本体1与模具13之间的的脱模。
[0125] 实施例六
[0126]制作幅图1或者幅图2所示的盐岩储气库重结晶物理模拟装置，混凝土尺寸长60宽 30高30,所需材料如下：
[0127]钢板厚度 5mm，长 60cm 宽 30cm 高30cm。
[0128] 半圆形木板尺寸，其厚度均为2cm，所需木板直径及其在无盖可拆卸钢板容器中排 列次序如下:8cm(2块）10cm(2块）12cm(2) 14cm(2) 16cm(2) 18cm(2)20cm( I )22cm( I )24cm( 1) 26cm( I) 28cm( I) 26cm( I) 24cm( I) 22cm( I) 20cm( I) 18cm( 2) 〇
[0129] 半圆筒状套管12长8cm直径6cm，壁厚1mm。
[0130] 玻璃板长60cm宽30cm厚5mm。
[0131] 步骤如下
[0132] 1)制作半圆形木板
[0133] 首先选择形状规则的厚度为2cm木板，在木板上画出从不同直径的圆，利用切割机 将这些圆从木板上分别切割下来，然后再将这一系列圆木板切成大小相等的半圆形木板。 所需半圆形木板厚度均为2cm，直径从8cm到28cm以2cm为等差。
[0134] 2)制作半圆筒状套管
[0135] 形状为半圆筒形状，套管长8cm直径6cm，壁厚1mm。
[0136] 3)制作幅图3所示的无盖可拆卸钢板容器
[0137] 附图3所示的容器由五块钢板组成，钢板厚度5mm，长60cm宽30cm高30cm〇
[0138] 4)制作混凝土
[0139] 称取水泥20kg细沙40kg，其中水泥强度等级为C30，倒入水13kg，搅拌均匀即可。
[0140] 5)制作方形玻璃板
[0141 ] 玻璃板长60cm，宽30cm，厚5mm，耐高温。
[0142] 6)制作出盐岩储气库重结晶物理模拟装置
[0143] 利用垫砖固定好附图3所示的无盖可拆卸钢板容器，在附图3所示的容器内底部和 周边图上润滑油以方便脱模。
[0144]根据盐岩地下储气库的实际形态，将半圆形木板在容器中从前到后依次序排列， 从右往左排列次序如下：8〇11(2块）10(3111(2块）12〇11(2块）14〇11(2块）16〇11(2块）18〇11(2块） 20cm(l块 )22cm(l块)24cm(l块)26cm(l块)28cm(l块)26cm(l块)24cm(l块)22cm(l块)20cm (1块)18cm(2块）。在木板与钢板后壁空隙处可放入6cm的石块，以确保木板紧密的在容器中 排列。
[0145] 将配好的混凝土倒入附图3所示的无盖钢板容器之中，将木制模型包裹，木制模型 与混凝土之间放置塑料薄膜，以方便脱模，在利用震动棒将混凝土震动捣实，放置48h固化。
[0146] 48h后将附图3所示的无盖可拆卸钢板容器打开，因为涂上了润滑油故可轻松拆 下，将木板从做好的模型底部抽出，即形成了盐岩储气库模型。
[0147] 将环氧树脂胶均匀涂在模型底部和玻璃板上，然后将玻璃板置于模型(模拟盐岩 储气库腔体的4 )底部紧密胶结在一起，放置24h固化，24h之后盐岩储气库腔体模型即制备 2 出。
[0148] 往盐岩储气库腔体模型中注入饱和卤水至容置空间2的4处，利用温度控制装置7 连接一发热体5,将发热体5置于饱和卤水4中，利用温度控制装置7设定加热温度为50°C，通 过玻璃板即可观察模拟腔体内重结晶情况，这样即制备出了盐岩储气库重结晶物理模拟装 置。
[0149]尽管已描述了本发明的优选实施例，但本领域内的技术人员一旦得知了基本创造 性概念，则可对这些实施例作出另外的变更和修改。所以，所附权利要求意欲解释为包括优 选实施例以及落入本发明范围的所有变更和修改。
[0150]显然，本领域的技术人员可以对本发明进行各种改动和变型而不脱离本发明的精 神和范围。这样，倘若本发明的这些修改和变型属于本发明权利要求及其等同技术的范围 之内，则本发明也意图包含这些改动和变型在内。
【主权项】
1. 一种盐岩储气库重结晶物理模拟装置，其特征在于，包括本体、透明盖板、发热体， 所述本体至少有一个侧面为竖直平面， 与所述竖直平面直接连接的面中，至少有一个面为水平平面， 以所述竖直平面为起始点，向所述本体侧开凿有一容置空间， 所述透明盖板盖设在所述竖直平面上，使得所述透明盖板与所述竖直平面之间服帖地 固定在一起，所述容置空间只有一个向外部连通的口部， 所述透明盖板与所述本体之间形成一腔体， 向所述腔体内注入卤水后，所述发热体用于为所述卤水加热； 作为优选，所述盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括温度控制装置，所述温度控制 装置用于控制所述发热体的温度； 作为优选，所述盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括信号线，所述信号线一端连接 于所述温度控制装置，所述信号线的另一端连接于所述发热体，所述温度控制装置与所述 发热体之间的信号通过所述信号线传输； 或者， 作为优选，所述温度控制装置上设有第一无线通信接口，所述发热体上设有第二无线 通信接口，所述温度控制装置与所述发热体之间的信号通过所述第一无线通信接口、第二 无线通信接口传输； 作为优选，所述盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括温度设定模块，所述温度设定 模块集成在所述温度控制装置上； 作为优选，所述温度设定模块为一独立的可编程逻辑控制器； 作为优选，所述温度设定模块为一虚拟操作程序； 作为优选，所述盐岩储气库重结晶物理模拟装置还包括远程控制终端，所述温度控制 装置上设有第三远程接口，所述远程控制终端上设有第四远程接口，所述远程控制终端通 过所述第四远程接口和第三远程接口向所述温度控制装置输入控制命令，从而控制所述发 热体的温度。2. 根据权利要求1所述的盐岩储气库重结晶物理模拟装置，其特征在于，所述本体由混 凝土制成； 作为优选，所述混凝土中各组分的质量份数比的取值范围为水泥:细沙:水=(15~25) :(35~45): (10~16); 作为优选，所述混凝土中各组分的质量份数比为水泥:细沙:水=20:40:13; 作为优选，所述混凝土的强度等级取值范围是C25~C60。3. 根据权利要求1所述的盐岩储气库重结晶物理模拟装置，其特征在于，所述本体整体 呈一长方体，所述竖直平面为所述长方体的一个侧面，所述水平平面为所述长方体的一个 底面，所述容置空间开凿的起始点为所述侧面； 作为优选，所述透明盖板的材质选自玻璃，或者，塑料； 作为优选，所述卤水为饱和卤水； 作为优选，所述容置空间的侧壁具有棱； 作为优选，所述棱呈阶梯状； 作为优选，所述容置空间中部尺寸较大，两端尺寸较小。4. 一种盐岩储气库重结晶物理模拟方法，其特征在于，基于权利要求1~3中任一所述 的盐岩储气库重结晶物理模拟装置而实现，所述盐岩储气库重结晶物理模拟方法包括以下 步骤： 向所述容置空间内注入卤水，使得所述卤水的上平面与所述口部之间仍留有剩余空 间； 通过所述发热体加热所述卤水至设定温度； 从所述透明盖板一侧观察所述腔体中的卤水的重结晶情况； 作为优选，所述卤水的体积占据所述腔体容积的4 ; O 作为优选，所述设定温度的取值范围为40°C~60°C; 作为优选，所述设定温度为50°C。5. 权利要求1~3中任一所述的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法，其特征在 于，包括以下步骤： 步骤1:制作一容器，所述容器至少有一个侧面为竖直平面，与所述竖直平面连接的平 面中，至少有一个平面为水平平面； 步骤2:将一与所述容置空间形状相吻合的模具放入到所述容器中，使得，所述模具的 其中一个平面与所述竖直平面相贴合，且所述模具的其中一个端口抵顶于所述容器的一个 侧壁，其中，所述模具的体积小于所述容器的容积； 步骤3:向所述容器中注入用于制成所述本体的材质，使得用于制成所述本体的材质充 满所述容器的剩余空间，得到一中间产物； 步骤4:静置所述中间产物48h以上，使得用于制成所述本体的材质固化； 步骤5:拆除所述容器和所述模具，露出用于制成所述本体的材质与所述竖直平面贴合 的平面和所述容置空间； 步骤6:将所述透明盖板固粘至所述竖直平面，形成所述腔体，其中，所述模具的其中一 个端口处形成所述向外部连通的口部。6. 根据权利要求5所述的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法，其特征在于，所 述模具是将多个大小不一的半环形板状物卡入到一半圆柱筒状套管上制成的，使得，所述 多个大小不一的半环形板状物在整体长呈现的侧壁具有棱，所述半环性板状物的中心半圆 的直径与所述半圆柱筒状套管的直径相等，所述半圆柱状套管的一个端口抵顶于所述容器 的一个侧壁； 作为优选，处于所述模具中部的半环形板状物的直径大于处于所述模具两端的半环形 板状物的直径； 作为优选，所述多个大小不一的半环形板状物彼此固定连接在一起； 作为优选，处于两端部的半环形板状物只有内测涂覆有粘结剂，处于中间的半环形板 状物两侧均涂覆有粘结剂，所述多个大小不一的半环形板状物通过所述粘结剂粘结在一 起； 或者， 作为优选，所述多个大小不一的半环形板状物彼此串接在一起。7. 根据权利要求5所述的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法，其特征在于，所 述模具的另一个端口与所述容器的另一个侧壁之间具有空隙，所述空隙中填有刚性填塞 物，所述刚性填塞物的一端抵顶于所述模具的另一个端口，所述刚性填塞物的另一端抵顶 于所述容器的另一个侧壁； 作为优选，所述刚性填塞物为石块。8. 根据权利要求5所述的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法，其特征在于，所 述容器为中心的容置空间为一长方体； 作为优选，所述容器包括四个侧面和一个底面，它们之间可拆卸地连接在一起。9. 根据权利要求5所述的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法，其特征在于，所 述步骤1与所述步骤2之间还包括在所述容器内表面涂刷润滑油的步骤； 作为优选，所述步骤2与所述步骤3之间还包括在所述模具外表面涂刷润滑油的步骤。10. 根据权利要求5所述的盐岩储气库重结晶物理模拟装置的制备方法，其特征在于， 所述步骤6,将所述透明盖板固粘至所述竖直平面时，粘结剂为环氧树脂，固粘后，需要静置 24h以上，使得所述环氧树脂固化。
【专利摘要】本发明公开了盐岩储气库重结晶物理模拟装置和方法、该装置制备方法。该模拟装置包括本体、透明盖板、发热体，本体至少有一个侧面为竖直平面，与竖直平面直接连接的面中，至少有一个面为水平平面，以竖直平面为起始点，向本体侧开凿有一容置空间，透明盖板盖设在竖直平面上，使得透明盖板与竖直平面之间服帖地固定在一起，容置空间只有一个向外部连通的口部，透明盖板与本体之间形成一腔体，向腔体内注入卤水后，发热体用于为卤水加热。该模拟方法基于该模拟装置而实现。该制备方法能够制备得到该模拟装置。进行盐岩储气库重结晶物理模拟试验时，能够透过透明盖板清楚地观察到试验过程，从而为研究盐岩储气库重结晶问题提供重要的数据支持。
【IPC分类】G09B25/00
【公开号】CN105489101
【申请号】CN201510896665
【发明人】尹洪武, 马洪岭, 杨春和
【申请人】中国科学院武汉岩土力学研究所
【公开日】2016年4月13日
【申请日】2015年12月7日
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