一种可监测的压裂返排液事故渗漏土壤污染装置制造方法及图纸

针对页岩气在压裂开采过程中产生大量的返排液排至地表造成环境的污染和土壤结构的破坏，我们提供了一种可监测的压裂返排液事故渗漏土壤污染装置的发明专利技术专利。该发明专利技术装置主要由压裂返排液地质模型、压力表、压力泵、流体计量表、探地雷达和补给液池等构成。本发明专利技术可模拟不同压力、不同流体计量、不同渗漏深度条件下返排液渗漏事故，通过探地雷达可实现压裂返排液事故性渗漏时间

【技术实现步骤摘要】
一种可监测的压裂返排液事故渗漏土壤污染装置


[0001]本专利技术涉及页岩气开采过程中压裂施工后返排液污染环境领域，特别提供一种可监测的压裂返排液事故渗漏土壤污染装置。

技术介绍

[0002]油气是极为重要的能源，我国油气勘探经历了几十年的勘探开发，基本已经把握了常规油气的勘探。随着勘探程度的不断深入，勘探对象越来越复杂化，尤其是非常规油气页岩气的勘探开发。低渗透和特低渗透页岩气储量在我国未动用油气储量中占的比例越来越大，经济、有效的勘探开发对我国油气工业的可持续发展至关重要。然而低渗透页岩气的自然生产能力很差，必须经过压裂改造才能有效的开发，使本没有工业价值的页岩气藏具有了工业价值。从页岩气开发层面来说，压裂工艺在页岩气勘探开发中起着巨大作用。页岩气的商业化开采虽然可以缓解油气资源短缺问题，满足经济发展需求，但不能忽视页岩气开采可能带来的巨大环境问题。
[0003]页岩气在压裂开采过程中不仅会消耗大量的水资源，还会产生大量的返排液排至地面，这些返排液中含有大量的添加剂、碳氢化合物、重金属、盐分及放射性等多种化学物质，具有高盐、高矿化度、高色度、含有毒有害物质、可生化性差和难处理的特点，若渗漏到土壤中，会杀死土壤中的微生物，改变土壤成分，破坏土壤结构，会使附近农田土壤、地表水体水质受到不同程度的污染。
[0004]目前压裂返排液污染环境问题已成为热点讨论对象，并且返排液在处理技术、方法、工艺等方面成果颇多，但对于返排液渗漏到周围土壤介质的时间
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空间分布研究较少；基于探地雷达监测返排液渗漏污染土壤动态分布技术方面尚未涉及。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于提供一种可监测的压裂返排液事故渗漏土壤污染装置。
[0006]为解决上述压裂返排液渗漏污染土壤问题，本专利技术技术方案如下：一种可监测的压裂返排液事故渗漏土壤污染装置，其特征在于：包括返排液流体、压裂返排液地质模型、三通、连通管、压力表、压力泵、流体计量表、阀门、探地雷达和补给液池；所述压力返排液地质模型由三维立体框架、土壤介质和管道渗漏装置组成；所述管道渗漏装置由PVC管道和多个密封夹装置组成；所述密封夹装置由密封壳体、密封橡胶皮、螺栓和螺母组成。
[0007]按照上述技术方案，所述的返排液为含有大量添加剂、碳氢化合物、重金属、盐分及放射性等多种化学物质，具有高盐、高矿化度、高色度、含有毒有害物质的流体。
[0008]按上述技术方案，在所述压裂返排液地质模型长宽高为8*8*2m的立体框架中心安放所需深度的管道渗漏装置，所需深度由密封夹调节；安装好管道渗漏装置的立体框架填满实验所需的土壤介质。
[0009]按上述技术方案，在安装好管道渗漏装置的压裂返排液地质模型下方由三通将管道渗漏装置与连通管相连，连通管主要用于返排液的输送。
[0010]按上述技术方案，连通管将压裂返排液地质模型与压力表、压力泵、流体计量表、阀门串联在一起，压力表、压力泵和阀门主要是控制压力大小，获取不同压力条件下的试验研究；流体计量表用于计量流体消耗量，获取不同流体计量条件下的试验研究。
[0011]按上述技术方案，连通管另一端与补给液池相通，补给液池存储补给试验所需的返排液流体。
[0012]按上述技术方案，在压裂返排液地质模型的上方放置探地雷达，可在8*8m模型封盖表面移动，用于一定渗漏深度、一定压力条件和一定流体计量试验条件下返排液渗漏土壤分布范围的监测。
[0013]本专利技术的有益效果为：该试验装置能利用探地雷达实现压裂返排液事故性渗漏时间
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空间分布范围的监测，且能通过阀门调节压力表、控制流体计量表，实现不同压力、不同流体计量条件下返排液渗漏范围监测试验；也可调节管道渗漏装置密封夹状态，实现不同渗漏深度下的试验研究；试验装置操作简单，适用于页岩气开发压裂过程返排液事故性渗漏土壤污染范围的监测研究，得到试验监测参数对于现场返排液污染环境处理、解决具有重要的指导作用。
附图说明
[0014]图1为本专利技术压裂返排液地质模型示意图。
[0015]图2为本专利技术渗漏管道装置示意图。
[0016]图3为本专利技术密封夹装置示意图。
[0017]图4为本专利技术页岩气压裂返排液事故渗漏土壤污染装置示意图。
[0018]图中：1、渗漏管道，2、地质模型封盖，3、地质模型侧挡板，4、渗漏孔，5、密封夹，6、密封壳体，7、螺栓，8、螺母，9、密封橡胶皮，10、横切土壤介质剖面，11、阀门a，12、三通，13、连通管，14、压力表，15、阀门b，16、压力泵，17、流体计量表，18、补给液池，19、探地雷达。
[0019]下面将结合本专利技术的实施例及附图，对本专利技术的技术方案进行清楚、完整的描述，在本专利技术的描述中，设备之间的连接均采用管道连接。
实施例
[0020]图1、2、3、4示出了一种可检测的压裂返排液事故渗漏土壤污染装置图。其具体操作步骤为：
[0021](1)、在渗漏管道装置上利用密封夹设置所需试验渗漏深度；
[0022](2)、将设计好渗漏深度的渗漏管道放置于三维立体模型框架中心，与模型中心下方三通相接；
[0023](3)、在8*8*2m的三维立体模型框架中填满土壤介质，进行封盖；
[0024](4)、利用探地雷达在8*8m的模型封盖表面进行全局探测，采集相应的雷达数据，作为空白对比；
[0025](5)、补给液池装满实验所需压裂返排液；
[0026](6)、关闭阀门a、打开阀门b、打开压力泵，利用阀门b开关大小，观察压力表指针，获得一定压力(0.1Mpa、0.2Mpa、0.3Mpa、0.4Mpa、0.5Mpa)下的试验工作；
[0027](7)、在一定压力条件下返排液试验研究时，观察流体计量表，利用阀门b，获得压
力条件下、一定流体计量返排液渗漏污染土壤的试验研究；
[0028](8)、在稳定压力条件下，利用探地雷达10min/次对试验装置进行实时动态监测，采集相应的雷达数据及对应的流体计量，直至该次试验结束停止雷达探测；
[0029](9)、该次试验结束，剖析土壤污染情况，进行清理；
[0030](10)、重复上述步骤(1)到(9)，分别记录并分析各组监测数据，实现对压裂返排液事故渗漏土壤污染范围的监测，为环境的保护提供有力依据。
[0031]本专利技术未尽事宜为公知技术。
[0032]上述实施例只为说明本专利技术的技术构思及特点，其目的在于让熟悉此项技术的人士能够了解本专利技术的内容并据以实施，并不能以此限制本专利技术的保护范围。凡根据本专利技术精神实质所作的等效变化或修饰，都应涵盖在本专利技术的保护范围之内。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可监测的压裂返排液事故渗漏土壤污染装置，其特征在于：所述装置包括返排液流体、压裂返排液地质模型、管道渗漏装置、密封夹装置、压力表、压力泵、流体计量表、阀门、探地雷达和补给液池；所述地质模型、管道渗漏装置和密封夹装置一起构成压裂返排液地质模型；所述压裂返排液地质模型、压力表、压力泵、流体计量表、阀门、补给液池在连通管的连接下构成压裂返排液模拟装置；所述压裂返排液模拟装置在实验状态下可利用探地雷达对土壤污染范围进行监测。2.按照权利要求1所述返排液流体，其特征在于：返排液流体中含有大量的添加剂、碳氢化合物、重金属、盐分及放射性等多种化学物质，具有高盐、高矿化度、高色度、含有毒有害物质、可生化性差和难处理的特点。3.按照权利要求1所述压裂返排液地质模型，其特征在于：所述压裂返排液地质模型为长宽高8*8*2m三维立体框架，有顶底封盖，包括土壤介质、渗漏管道装置；渗漏管道装置安防在装...

【专利技术属性】
技术研发人员：崔凡，董国旗，赫云兰，郝宪杰，郭海军，
申请(专利权)人：中国矿业大学北京，
类型：发明
国别省市：