一种模拟海底含浅层气运移规律的物理模型的制作方法
【专利摘要】本实用新型涉及一种模拟海底含浅层气运移规律的物理模型，包括输气设备、承台基础和有机玻璃桶，输气设备由输气盘和输气阀门组成，输气盘内部设有环形气体运移通道，每条环形气体运移通道宽100mm，在环形气体运移通道的上下部对称设有圆孔，圆孔上安装有金属网；有机玻璃桶直径大于等于2000mm，高大于等于5000mm，厚度不小于50mm；有机玻璃桶包括水层、两层海洋土层；承台基础长5000mm，宽5000mm，高1500mm，由砖砌或钢筋混凝土浇筑而成，承台基础中间设有与有机玻璃桶直径相同的圆形槽。本实用新型能够近似真实的模拟蕴藏在海洋土中浅层气的存在对海底土体的工程特性造成的严重影响，评估浅层气对海床的影响。
【专利说明】
一种模拟海底含浅层气运移规律的物理模型
技术领域
[0001]本实用新型涉及一种物理模型，特别是一种模拟海底含浅层气运移规律的物理模型。
【背景技术】
[0002]含浅层气的海底土存在固液气三相，是一种特殊的非饱和土，浅层气的存在对海底土体的工程特性造成严重影响，而这种影响由含浅层气土体的固、液、气三相所处的状态以及三项组成发生改变时独特应力路径所决定。特别是当浅层气从地层中释放时，将使地层产生压密变形，土体体积发生变化。当急剧喷出时，甚至发生非饱和土的渗流破坏，对海底工程地质性质特别是海底管道稳定性造成严重不利影响。所以应该十分重视浅层气条件变化对海床管道及海底管道稳定性影响的作用方式。通过建立海底浅层气在海洋土中运移的物理模型，模拟分析海底浅层气的运移对海底管道的影响以及可能出现的工程危害。
[0003]模拟实验装置是在土体底部加装浅层气输气装置释放气体，使掺有同位素的气体可沿土体运移，测量同位素流经途径，观察同位素气体渗流通道的土体变化情况对土体引起破坏的过程。
【实用新型内容】
[0004]本实用新型所要解决的技术问题是提供一种能实现模拟分析海底浅层气的运移对海底管道的影响及工程危害的模拟海底含浅层气运移规律的物理模型。
[0005]本实用新型解决上述技术问题所采用的技术方案如下:
[0006]—种模拟海底含浅层气运移规律的物理模型，包括输气设备、承台基础和有机玻璃桶，输气设备由输气盘和输气阀门组成，输气盘为由橡胶制成的圆形，直径为2000mm，输气盘侧边设有与输气阀门连接的接口，内部设有环形气体运移通道，每条环形气体运移通道宽100mm，在环形气体运移通道的上下部对称设有圆孔，圆孔上安装有金属网；输气阀门为方形，由安全阀、溢流阀、减压阀和顺序阀组成；
[0007]有机玻璃桶直径大于等于2000mm，高大于等于5000mm，厚度不小于50mm;有机玻璃桶包括水层、两层海洋土层，有机玻璃桶侧边设有侧边槽，有机玻璃桶与输气设备通过侧边槽连接；
[0008]承台基础长5000mm，宽5000mm，高1500mm，由砖砌或钢筋混凝土浇筑而成，承台基础中间设有与有机玻璃桶直径相同的圆形槽。
[0009]作为优选，还包括同位素气体瓶和稳定性同位素分析仪，同位素气体瓶与输气阀门连接;稳定性同位素分析仪为手持式。
[0010]作为优选，圆孔直径为5mm，金属网的孔距小于1mm。
[0011]作为优选，输气阀门长200mm，宽200mm，高300mm。
[0012]作为优选，圆形槽的深度大于等于500mm。
[0013]本实用新型同现有技术相比具有以下优点及效果:
[0014]1、由于本实用新型通过使用等比例的海洋土浅层气物理模型，近似真实的模拟了蕴藏在海洋土中浅层气的存在对海底土体的工程特性造成严重影响，评估浅层气对海床的影响，以及运移途径，气带分布，观察土层体积变形，是否能对工程造成实际影响，分析影响的剧烈程度。
[0015]2、由于本实用新型通过在物理模型中使用浅层气输气装置实现了浅层气气源在海洋土中的均匀扩散过程。
[0016]3、由于本实用新型使得海底中浅层气的运移规律能够很好地通过同位素分析仪检测出来并得出相应的研究结果。
[0017]4、由于本实用新型形成了独特的海洋含浅层气土分析方法及技术路线，利用物理模型手段同时兼顾到了同位素分析方法，提高了计算的精度，简化了分析海底浅层气的运移对海底管道的影响以及可能出现的工程危害的流程。
【附图说明】
[0018]为了更清楚地说明本实用新型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实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0019]图1为本实用新型的物理模型装置示意图。
[0020]图2为本实用新型的浅层气输气装置示意图。
[0021]标号说明:
[0022]1、输气盘2、输气阀门3、有机玻璃桶
[0023]4、承台基础5、环形气体运移通道 6、圆孔
[0024]7、金属网8、水层9、海洋土层
[0025]10、圆形槽
【具体实施方式】
[0026]下面结合实施例对本实用新型做进一步的详细说明，以下实施例是对本实用新型的解释而本实用新型并不局限于以下实施例。
[0027]实施例1:
[0028]如图1至2所示，本实施例由输气设备、承台基础4和有机玻璃桶3组成，输气设备由输气盘I和输气阀门2组成，有机玻璃桶3包括水层8、两层海洋土层9。
[0029]输气盘I为圆形，由橡胶制成，输气盘I的直径为2000mm，承压能力大于等于20MPa，输气盘I侧边设有接口，输气盘I通过接口与输气阀门2连接。输气盘I内部设有环形气体运移通道5，每条环形气体运移通道5宽100mm。在环形气体运移通道5的上下部对称设有圆孔6，圆孔6均勾分布，且圆孔6直径为5mm。圆孔6上安装有金属网7，便于溢气，金属网7的孔距小于Imm ο
[0030]输气阀门2为方形，承压能力要求大于50MPa，由安全阀、溢流阀、减压阀和顺序阀组成，且输气阀门2长200mm，宽200mm，高300mm。
[0031 ] 有机玻璃桶3的直径大于等于2000mm，高大于等于5000mm，厚度不小于50mm，该有机玻璃桶3应满足压力要求，承载能力不低于20Pa。有机玻璃桶3侧边设有侧边槽，有机玻璃桶3与输气设备通过侧边槽连接；
[0032]承台基础4根据有机玻璃桶3尺寸，设置为长5000mm，宽5000mm，高1500mm，由砖砌或钢筋混凝土浇筑而成，承台基础4中间设有与有机玻璃桶3直径相同的圆形槽10，圆形槽10的深度大于等于500mm。
[0033]实施例2:
[0034]本实施例与实施例1相似，其不同之处仅在于:
[0035]还包括同位素气体瓶和稳定性同位素分析仪，同位素气体瓶与输气阀门2连接，将输气阀门2与商用同位素气体瓶连接起来并释放气体，使掺有同位素的气体可沿土体运移。
[0036]稳定性同位素分析仪为手持式，采用手持式稳定性同位素分析仪测量同位素流经途径，观察同位素气体渗流通道的土体变化情况对土体引起破坏的过程，特别是对底层的损伤和扰动。
[0037]此外，需要说明的是，本说明书中所描述的具体实施例，其零、部件的形状、所取名称等可以不同。凡依本实用新型专利构思所述的构造、特征及原理所做的等效或简单变化，均包括于本实用新型专利的保护范围内。本实用新型所属技术领域的技术人员可以对所描述的具体实施例做各种各样的修改或补充或采用类似的方式替代，只要不偏离本实用新型的结构或者超越本权利要求书所定义的范围，均应属于本实用新型的保护范围。
【主权项】
1.一种模拟海底含浅层气运移规律的物理模型，其特征是:包括输气设备、承台基础和有机玻璃桶，所述的输气设备由输气盘和输气阀门组成，输气盘为由橡胶制成的圆形，直径为2000_，输气盘侧边设有与输气阀门连接的接口，内部设有环形气体运移通道，每条环形气体运移通道宽100mm，在环形气体运移通道的上下部对称设有圆孔，圆孔上安装有金属网；输气阀门为方形，由安全阀、溢流阀、减压阀和顺序阀组成； 所述的有机玻璃桶直径大于等于2000mm，高大于等于5000mm，厚度不小于50mm;有机玻璃桶包括水层、两层海洋土层，有机玻璃桶侧边设有侧边槽，有机玻璃桶与输气设备通过侧边槽连接； 所述的承台基础长5000mm，宽5000mm，高1500mm，由砖砌或钢筋混凝土饶筑而成，承台基础中间设有与有机玻璃桶直径相同的圆形槽。2.根据权利要求1所述的一种模拟海底含浅层气运移规律的物理模型，其特征是:还包括同位素气体瓶和稳定性同位素分析仪，同位素气体瓶与输气阀门连接;稳定性同位素分析仪为手持式。3.根据权利要求1所述的一种模拟海底含浅层气运移规律的物理模型，其特征是:所述的圆孔直径为5mm，金属网的孔距小于Imm。4.根据权利要求1所述的一种模拟海底含浅层气运移规律的物理模型，其特征是:所述的输气阀门长200mm，宽200mm，高300mm。5.根据权利要求1所述的一种模拟海底含浅层气运移规律的物理模型，其特征是:所述的圆形槽的深度大于等于500mm。
【文档编号】G01M9/00GK205562141SQ201620338500
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年4月21日
【发明人】王皓, 廖林燕, 冯彪
【申请人】上海石油天然气有限公司