申请/专利权人：中国石油大学(北京)

申请日：2020-07-03

公开（公告）日：2024-04-05

公开（公告）号：CN111679061B

主分类号：G01N33/24

分类号：G01N33/24;G01N25/02;G09B25/06

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2024.04.05#授权;2020.10.20#实质审查的生效;2020.09.18#公开

摘要：本发明提供了一种冻土地层融化沉降试验模拟装置及方法，所述装置包括：配置有反应腔的反应容器；与反应容器连接的加压组件和温控组件；环绕反应容器侧壁的围压组件；模拟导管系统，包括设在反应腔中的导管、穿设在导管中的钻杆，钻杆与导管之间形成环空；钻井液循环系统，包括钻井液储罐、与导管连通的进液管线、与环空连通的回液管线、设在进液管线上的加热装置、增压泵和开关阀、设在回液管线上的过滤装置；与反应腔连通的采集测量装置；与加压组件、温控组件、开关阀和采集测量装置连接的控制模块。本发明能够获取不同加热范围、加热温度条件下，冻土层融出水量与地层沉降量的变化规律。

主权项：1.一种利用冻土地层融化沉降试验模拟装置的方法，其特征在于，所述冻土地层融化沉降试验模拟装置包括：反应容器，具有用于生成冻土层和模拟冻土层沉降的反应腔，设有用于供用户观察所述反应腔内部情况的可视化窗口；所述反应容器包括：上端开口的容器体、可拆卸盖合在所述容器体上端的上盖；所述反应腔的底部设有滤网；加压组件，与所述反应容器连接，用于调节所述反应腔内部的压力；温控组件，与所述反应容器连接，用于调节所述反应腔内部的温度；围压组件，环绕所述反应容器的侧壁，用于调节所述反应腔内部的围压；模拟导管系统，包括：设在所述反应腔中并插入冻土层中的多个导管、对应穿设在多个所述导管中的多个钻杆；所述导管的侧壁上设有开孔，对应的所述钻杆与所述导管之间形成环空；所述导管的底部与所述滤网间隔设置；钻井液循环系统，包括：钻井液储罐、连通所述钻井液储罐与多个所述钻杆上端的进液管线、连通所述钻井液储罐与多个所述环空的回液管线、设在所述进液管线上的加热装置、增压泵、开关阀和注入流量计、设在所述回液管线上的过滤装置和流出流量计；采集测量装置，与所述反应腔的底部连通，用于收集和测量冻土层融化后的液体量；控制模块，与所述加压组件、温控组件、开关阀、注入流量计、流出流量计和采集测量装置连接，用于控制所述加压组件、温控组件和开关阀的开闭，以及获取所述注入流量计、流出流量计、采集测量装置的流量；所述方法包括：步骤S1：将所述上盖从所述容器体上端拆卸下来，将模拟砂土层均匀铺设在所述反应容器的底部，将所述导管插入模拟砂土层中，再在所述导管的四周敷设含水砂层，随后将所述上盖连接在所述容器体上端；步骤S2：控制所述加压组件和温控组件操作，调节所述反应容器内的压力和温度，进行冻土层的生成；步骤S3：通过所述可视化窗口观察到冻土层生成完成后，打开所述上盖，在冻土层上部敷设土层盖层，反复压实静止直至密实，静置预定时间；步骤S4：控制全部开关阀、增压泵和加热装置开启，向所有导管中注入加热后的钻井液，模拟钻遇冻土层过程中地层受热，实时收集冻土层融化产生的液体，观察和记录地层沉降情况和沉降量；步骤S5：在冻土层的融水量逐渐降低至无融化水产出后，打开所述上盖，重复上述步骤S1至S3，改变所述开关阀的开启数量和或所述加热装置的加热温度，模拟不同加热范围和或不同加热温度条件下冻土层受热情况，实时收集冻土层分解产生的液量，观察和记录地层沉降情况和沉降量。

全文数据：

权利要求：

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