一種海底溢油行為歸宿的實驗模擬裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種海底溢油行為歸宿的實驗模擬裝置，包括溢油模擬系統(tǒng)和紫外熒光照相系統(tǒng)，所述溢油模擬系統(tǒng)包括兩個圓柱形的模擬海水的容器，安裝于容器底部的原油錐形噴嘴和溢油分散劑錐形噴嘴，原油儲罐，溢油分散劑儲罐，和一個控制恒溫循環(huán)水罐的電機；所述紫外熒光照相系統(tǒng)包括程控自動上下移動的控制器，長短波切換紫外分析儀，照相系統(tǒng)，步進式馬達，共同安裝于程序控制的可移動裝置上。本發(fā)明的優(yōu)點是結構簡單，可以方便的模擬海底溢油的行為歸宿，研究海底溢油在多介質海洋環(huán)境中的輸送擴散規(guī)律，為海上突發(fā)災害事件預警預報技術提供實驗室數(shù)據(jù)的驗證和技術支撐，為更好的處理深海溢油提供科學的依據(jù)。
【專利說明】一種海底溢油行為歸宿的實驗模擬裝置
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種海底溢油行為歸宿的實驗模擬裝置，屬于海上溢油事件預警預報 技術與海洋環(huán)境監(jiān)測【技術領域】。
【背景技術】
[0002] 近年來，隨著海底石油資源的開發(fā)與利用，在石油的開采和輸送過程中，海底溢油 事故頻發(fā)，油氣井井噴、平臺或鉆井裝置傾覆等造成的石油泛濫事故與日俱增。例如，2010 年4月墨西哥灣"深水地平線"鉆井平臺爆炸溢油事故、2010年6月丹麥馬士基集團鉆井平 臺北海原油泄露，2010年6月埃及紅海石油泄露，2010年7月大連大孤山新港碼頭輸油管 線溢油事故、2011年6月蓬萊19-3油田溢油事故。
[0003] 這些事故表明，準確評估海底溢油在海底的輸移擴散及時空分布對采取合理應急 處置措施異常必要。目前的溢油研究中，大多只關注海面溢油，尤其是國內(nèi)，對水下溢油的 模擬研究較少。但是與海面溢油相比，管線泄漏、井噴或海底地質性溢油的封堵補救難度更 高，危害更大，海底溢油的監(jiān)控面臨巨大的難題。針對海底溢油，目前常規(guī)的處置方法很難 使用，在封堵溢油源之前，只能等其上浮到海面后再進行處理回收。因此，設計一種海底溢 油行為歸宿的實驗模擬裝置，研究海底溢油在多介質海洋環(huán)境中的遷移轉化和歸宿行為是 其重中之重。近年來，海底溢油數(shù)值模擬研究較多，但缺少實驗和實踐數(shù)據(jù)的驗證和支撐。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0004] 針對以上問題，本發(fā)明的目的在于提供一種簡便、快速、準確的海底溢油行為歸宿 的實驗模擬裝置。
[0005] 本發(fā)明包括溢油模擬系統(tǒng)和紫外熒光照相系統(tǒng)，所述溢油模擬系統(tǒng)包括兩個圓柱 形的模擬海水的容器，安裝于容器底部的原油錐形噴嘴和溢油分散劑（消油劑，微生物降 解菌劑等）錐形噴嘴，原油儲罐，溢油分散劑儲罐，和一個控制恒溫循環(huán)水罐的電機；所述 溢油模擬系統(tǒng)采用兩個圓柱形容器是為了形成對照組實驗。
[0006] 所述原油錐形噴嘴和溢油分散劑錐形噴嘴垂直交叉安裝；所述原油儲罐和溢油分 散劑儲罐頂部裝有壓力表；所述原油儲罐和溢油分散劑儲罐管路中設有流量計；所述圓柱 形容器外部有保持恒溫的循環(huán)水罐體；所述恒溫循環(huán)水罐體還可為原油儲罐提供恒溫條 件。
[0007] 所述紫外熒光照相系統(tǒng)包括可以實現(xiàn)程控自動上下移動的控制器，長短波切換紫 外分析儀，照相系統(tǒng)，步進式馬達，共同安裝于程序控制的可移動裝置上。紫外分析儀與照 相系統(tǒng)聯(lián)用組成紫外熒光照相系統(tǒng)，用以將普通光線下觀察不清晰的油滴和溢油分散劑以 及兩者相作用過程中液滴粒徑變化過程清晰地拍攝記錄下來，具有探測靈敏度高，可以減 弱消除客體背景的特點。將紫外熒光照相系統(tǒng)裝于可移動裝置上，可以根據(jù)圓柱形容器中 液滴的移動，從而上下移動實時拍攝不同深度的海底溢油行為歸宿狀況。
[0008] 本發(fā)明在使用時，先向兩個圓柱形容器加入一定量的水，模擬深海海水。打開循環(huán) 水系統(tǒng)，然后在不銹鋼罐中分別放入原油和溢油分散劑，給不銹鋼罐體打入一定的壓力，設 置不同的流速，打開開關，模擬海底溢油泄漏時的狀況，用移動紫外熒光照相裝置拍攝海底 溢油及溢油分散劑在海水水中的運動狀況。
[0009] 本發(fā)明的優(yōu)點是結構簡單，可以方便的模擬海底溢油的行為歸宿，研究海底溢油 在多介質海洋環(huán)境中的輸送擴散規(guī)律，為海上突發(fā)災害事件預警預報技術提供實驗室數(shù)據(jù) 的驗證和技術支撐，為更好的處理深海溢油提供科學的依據(jù)。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0010] 圖1是本發(fā)明的整體結構示意圖。
[0011] 圖2是本發(fā)明的實時移動拍攝部分結構示意圖。
[0012] 其中，1.原油罐壓力表；2.溢油分散劑罐壓力表；3.原油罐注液口；4.溢油分 散劑罐注液口；5.原油不銹鋼罐體；6.溢油分散劑不銹鋼罐體；7.流量計；8.循環(huán)水管 路；9.溢油分散劑罐高精度微量調(diào)節(jié)閥；10.原油罐高精度微量調(diào)節(jié)閥；11.原油管路； 12.溢油分散劑管路；13.電機；14.玻璃圓柱容器一；15.玻璃圓柱容器二；16.循環(huán)水 罐體；17.排水開關一；18.排水開關二；19.溢油分散劑噴嘴一；20.溢油分散劑噴嘴 二；21.原油噴嘴一；22.原油噴嘴二；23.不銹鋼框體；24. DCYJ-102控制器；25.手持 式紫外分析儀；26.照相系統(tǒng)；27.滾珠絲杠；28.不銹鋼托板；29.步進式馬達；30.矩 形滑軌；31.上限控制器；32.下限控制器；33.電線。
【具體實施方式】
[0013] 下面結合附圖并通過具體實施例來詳細說明本發(fā)明。
[0014] 如圖1所示，本發(fā)明的裝置為對稱結構包括兩個圓柱形容器14、15和裝置于圓柱 體容器底部的噴嘴19、20、21、22,上述噴嘴為錐形設計，其管路中安裝有高精度微量調(diào)節(jié) 閥，可以控制油滴的溢出大小和速度，能夠實現(xiàn)海底溢油泄漏過程中"油粒子"擴散過程實 驗模擬。其中，噴嘴19、20為溢油分散劑噴嘴，噴嘴21、22為原油噴嘴，溢油分散劑噴嘴在 水平方向，原油噴嘴在堅直方向，兩者垂直，可以實現(xiàn)海底溢油泄露與消油劑/微生物降解 菌劑的快速生物化學反應。所述圓柱形容器由l〇mm厚的玻璃制成，高200cm，直徑24cm，底 部還安裝排水開關。圖1中原油不銹鋼罐體5頂部裝有壓力表1和注液口 3,連接罐體的管 路11上裝有高精度微量調(diào)節(jié)閥10,對稱的原油不銹鋼罐體也有相同的結構；溢油分散劑不 銹鋼罐體結構也與原油罐體類似，并且原油和溢油分散劑管路上都裝有流量計7。另外在原 油罐體內(nèi)部裝有循環(huán)水管路，起到控溫作用。
[0015] 如圖2所示，DCYJ-102控制器24,可控制滾珠絲杠27,通過矩形滑軌30從而帶動 不銹鋼托板28上下移動，通過控制器24控制托板28的位置和速度；其中，滾珠絲杠高度為 200cm，與圖一中圓柱形容器的高度一樣。托板28上裝有長短波切換紫外分析儀25和照相 系統(tǒng)26,設置不同的位置和速度就可以實時拍攝圓柱容器中不同位置的原油上升過程。步 進式馬達29觸碰到上限控制器31或下限控制器32可停止繼續(xù)向上或者向下移動，對照相 系統(tǒng)起保護作用。通過滾珠絲杠27與矩形滑軌30聯(lián)用，它的功能是將旋轉運動轉化成直 線運動，將軸承從滾動動作變成滑動動作，由于具有很小的摩擦阻力，實現(xiàn)具有程序控制的 紫外熒光照相系統(tǒng)無間隙運動，使照相系統(tǒng)上下平穩(wěn)勻速的移動，實時、清晰地記錄"油粒 子"從海底到海面的遷移狀況。
[0016] 本發(fā)明在使用時，首先在兩個圓柱形容器中放入適量的水，模擬海水的情形。接著 打開循環(huán)水系統(tǒng)，然后通過原油罐注液口 3中注入適量的原油，向注液口充入氣體，觀察壓 力表1直至達到適當?shù)膲毫νＶ钩錃?。對于溢油分散劑罐體注入溢油分散劑后做相同的處 理。然后分別打開原油和溢油分散劑管路的微量調(diào)節(jié)閥開關，觀察圓柱形容器底部井噴和 溢油分散劑的釋放，調(diào)節(jié)流量的大小。測定時，用DCYJ-102程序控制器調(diào)節(jié)滾珠絲杠的速 度和托板的位置，由于矩形滑軌和滾珠絲杠聯(lián)用將軸承從滾動動作變成滑動動作，由于具 有很小的摩擦阻力可以使照相系統(tǒng)平穩(wěn)的上下移動，用紫外熒光照相系統(tǒng)拍攝圓柱形容器 中水體中溢油狀況，清晰的記錄下油滴與溢油分散劑作用過程中液滴粒徑的變化。
[0017] 本領域的普通技術人員都會理解，在本發(fā)明的保護范圍內(nèi)，對于上述實施例進行 修改、添加和替換都是可能的，其都沒有超出本發(fā)明的保護范圍。
【權利要求】
1. 一種海底溢油行為歸宿的實驗模擬裝置，其特征在于它包括溢油模擬系統(tǒng)和紫外熒 光照相系統(tǒng)，所述溢油模擬系統(tǒng)包括兩個圓柱形的模擬海水的容器，安裝于容器底部的原 油錐形噴嘴和溢油分散劑錐形噴嘴，原油儲罐，溢油分散劑儲罐，和一個控制恒溫循環(huán)水罐 的電機；所述紫外熒光照相系統(tǒng)包括程控自動上下移動的控制器，長短波切換紫外分析儀， 照相系統(tǒng)，步進式馬達，共同安裝于程序控制的可移動裝置上。
2. 根據(jù)權利要求1所述的實驗模擬裝置，其特征在于所述原油錐形噴嘴和溢油分散劑 錐形噴嘴垂直交叉安裝。
3. 根據(jù)權利要求1所述的實驗模擬裝置，其特征在于所述原油儲罐和溢油分散劑儲罐 頂部裝有壓力表。
4. 根據(jù)權利要求1所述的實驗模擬裝置，其特征在于所述原油儲罐和溢油分散劑儲罐 管路中設有流量計。
5. 根據(jù)權利要求1所述的實驗模擬裝置，其特征在于所述原油儲罐和溢油分散劑儲罐 管路中安裝有高精度微量調(diào)節(jié)閥。
6. 根據(jù)權利要求1所述的實驗模擬裝置，其特征在于所述圓柱形容器外部有保持恒溫 的循環(huán)水罐體。
7. 根據(jù)權利要求1所述的實驗模擬裝置，其特征在于所述控制器通過滾珠絲杠與矩形 滑軌聯(lián)用控制可移動裝置上下移動。
8. 根據(jù)權利要求1所述的實驗模擬裝置，其特征在于所述控制器為DCYJ-102程序控制 器。
9. 根據(jù)權利要求1所述的實驗模擬裝置，其特征在于所述紫外熒光照相系統(tǒng)還包括 上、下限控制器。
【文檔編號】G09B25/00GK104215619SQ201410488181
【公開日】2014年12月17日 申請日期:2014年9月23日 優(yōu)先權日:2014年9月23日
【發(fā)明者】包木太, 沈田田, 李一鳴, 陸金仁, 皮永蕊, 王騰 申請人:中國海洋大學