一种模拟盐岩地下储气库造腔的实验系统及方法

技术领域

本发明涉及盐岩地下储能造腔技术领域，具体涉及一种模拟盐岩地下储气库造腔的实验系统及方法。

背景技术

我国岩盐资源主要为含夹层的层状岩盐，多数探明区块存在盐层不溶物含量高、埋藏深、盐层薄等特点。目前，国内多数已建成的盐穴储气库通常采用的是单井单腔造腔方式，但单井单腔存在造腔时间长、腔体形状控制难、成本及能耗高等问题。因此，还可以采用水平多步回退法进行盐岩造腔。

具体的，盐岩水平多步回退法造腔的过程为：首先，钻垂直井，该直井可以按普通单腔的标准完井。然后，再钻一口斜井，该斜井在盐层底部能够实现钻井水平段与直井的连通。随后，在直井中下入套管和内外管柱进行注水，使单腔发展至设计尺寸后取出其中的造腔内管，采用从斜井注入淡水、直井排出卤水的方式开始第一阶段造腔。依据产盐量来计算溶解形成的腔体体积，当达到所设计的阶段体积后，停止注水，将注水管口向斜井方向回撤并固定在第二个注射点，然后注入淡水开始第二阶段造腔，以此类推。待所有造腔阶段结束后，可以形成水平方向上截面尺寸相近的隧道型盐腔。

由于，盐岩水平多步回退法造腔具有：地层利用率高、溶腔体积大、溶腔速度快、造腔工程投资低，节约成本等优点。因此，水平多步回退法能够适合薄盐层高效造腔形成储气库。但是，由于盐岩溶腔深埋于地下，现有的技术手段无法对盐岩的造腔过程进行直接观测，从而导致无法准确地探究盐岩水平多步回退造腔过程中腔体的成腔规律。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是无法准确地探究盐岩水平多步回退造腔过程中腔体的成腔规律的问题。

为解决上述技术问题，本发明提供了一种模拟盐岩地下储气库造腔的实验系统及方法。具体采用如下技术方案：

第一方面，本发明提供一种模拟盐岩地下储气库造腔的实验系统，该系统包括：造腔模拟装置、注水排卤系统和数据采集分析系统。其中，造腔模拟装置用于通过物理实验模型模拟盐岩层中水平多步回退法水溶造腔过程。注水排卤系统与造腔模拟装置连接，注水排卤系统用于向造腔模拟装置中注入淡水并排出卤水，以模拟淡水在井筒和腔体中流动过程。数据采集分析系统与注水排卤系统和造腔模拟装置连接，数据采集分析系统用于采集和分析造腔模拟装置和注水排卤系统中的实验数据。

通过该实验系统能够实现盐岩水平多步回退法造腔过程的室内仿真，通过对于注入的淡水的瞬时流量及累计流量、排卤管内卤水瞬时浓度以及卤水箱内卤水浓度、淡水箱及卤水箱内水位高度等实验数据的自动、实时采集分析，并且通过观察物理实验模型在水平多步回退造腔方法过程中腔体的变化，从而能够进一步确定在不同淡水流量和回退步距下，盐岩水溶造腔过程中腔体的形态扩展变化规律。

结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，造腔模拟装置包括：物理实验模型，物理实验模型包括：盐岩试样、橡胶塞、注水软管、排卤钢管和亚克力板。其中，盐岩试样设置有钻井轨迹槽，钻井轨迹槽包括两个槽端口，两个槽端口分别设置有橡胶塞，注水软管的一端固定在两个槽端口中的一个槽端口的橡胶塞上，排卤钢管的一端固定在两个槽端口中的另一个槽端口的橡胶塞上，亚克力板覆盖在盐岩试样的外表面。这样，以便于通过该物理实验模型进行盐岩水平多步回退法造腔的模拟实验。

结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，造腔模拟装置还包括：物模存放室和抽拉式沥水架。其中，抽拉式沥水架设置在物模存放室的底部，物理实验模型设置在抽拉式沥水架上。这样，当物理实验模型在实验过程中，如果出现漏水的情况，可以便于实验人员及时发现，以对物理实验模型进行维护处理。

结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，造腔模拟装置还包括：自动卷线器和变径接头。注水排卤系统包括：淡水箱、注水管、水泵、排卤管和卤水箱。其中，淡水箱用于存放淡水，注水管的一端设置在淡水箱内部，注水管的另一端通过变径接头与注水软管连接，注水管上设置有水泵和自动卷线器。排卤管的一端与排卤钢管连接，排卤管的另一端设置在卤水箱内部，卤水箱用于存放卤水。这样，能够实现向造腔模拟装置中注入淡水并排出卤水，以模拟淡水在井筒和腔体中流动过程。

结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，数据采集分析系统包括：数据采集装置和数据分析装置。其中，数据采集装置与注水排卤系统和造腔模拟装置连接，数据采集装置用于采集实验数据。数据分析装置与数据采集装置连接，数据分析装置用于对实验数据进行处理，并控制造腔模拟装置和注水排卤系统。

结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，数据采集装置包括：淡水箱水位传感器、流量计、物模存放室水位传感器、排卤管浓度计、卤水箱浓度计、卤水箱水位传感器。淡水箱水位传感器设置在淡水箱内部，流量计设置在注水管上，物模存放室水位传感器设置在物模存放室内部，排卤管浓度计设置在排卤管上，卤水箱浓度计和卤水箱水位传感器设置在卤水箱内部。这样，可以快速、准确地获取注水排卤系统和造腔模拟装置中的实验数据，以便于进行实验数据的分析处理。

结合第一方面，在一种可选择的实现方式中，数据分析装置包括：上位机。该上位机与水泵、自动卷线器、淡水箱水位传感器、流量计、物模存放室水位传感器、排卤管浓度计、卤水箱浓度计以及卤水箱水位传感器连接。上位机用于通过淡水箱水位传感器、流量计、物模存放室水位传感器、排卤管浓度计、卤水箱浓度计以及卤水箱水位传感器获取实验数据，并且，上位机还用于控制水泵和自动卷线器。

第二方面，本发明提供一种模拟盐岩地下储气库造腔的实验方法，该方法可以应用于模拟盐岩地下储气库造腔的实验系统，系统包括：造腔模拟装置、注水排卤系统和数据采集分析系统，造腔模拟装置包括：注水软管。具体的，该方法包括：数据采集分析系统获取预设的淡水瞬时流量、阶段造腔体积、退管步距和目标阶段。数据采集分析系统将淡水以淡水瞬时流量通过注水排卤系统流入造腔模拟装置。数据采集分析系统采集注水排卤系统和造腔模拟装置的实验数据，根据实验数据确定第K阶段盐腔体积，其中K为正整数。数据采集分析系统确定第K阶段盐腔体积是否达到阶段造腔体积。数据采集分析系统在第K阶段盐腔体积达到阶段造腔体积的情况下，确定第K阶段是否等于目标阶段。数据采集分析系统在第K阶段不等于目标阶段的情况下，根据退管步距调整造腔模拟装置，使注水软管回退退管步距。数据采集分析系统在第K阶段等于目标阶段的情况下，停止将淡水流入造腔模拟装置。

该方法中，能够实现盐岩水平多步回退法造腔过程的室内仿真，通过对于注入的淡水的瞬时流量及累计流量、排卤管内卤水瞬时浓度以及卤水箱内卤水浓度、淡水箱及卤水箱内水位高度等实验数据的自动、实时采集分析，并且通过观察物理实验模型在水平多步回退造腔方法过程中腔体的变化，从而能够确定在不同淡水流量和回退步距下，盐岩水溶造腔过程中腔体的形态扩展变化规律。

结合第二方面，在一种可选择的实现方式中，上述数据采集分析系统采集注水排卤系统和造腔模拟装置的实验数据，根据实验数据确定第K阶段盐腔体积，包括：数据采集分析系统采集卤水箱水位高度、第K阶段排卤管中卤水浓度、第K阶段卤水箱中卤水浓度。数据采集分析系统根据卤水箱中水位高度、第K阶段排卤管中卤水浓度、第K阶段卤水箱中卤水浓度，确定第K阶段盐腔体积，第K阶段盐腔体积的表达式为：

其中，V

结合第二方面，在一种可选择的实现方式中，该方法还包括：数据采集分析系统采集淡水箱水位高度、卤水箱水位高度、物模存放室水位高度。数据采集分析系统在淡水箱水位高度低于第一预设警戒水位，或者，卤水箱水位高度高于第二预设警戒水位，或者，物模存放室水位高度高于第三预设警戒水位的情况下，停止将淡水流入造腔模拟装置。

这样，在出现淡水箱内淡水量不足、卤水箱内卤水水量过高或者造腔模拟装置出现漏水的情况下，可以及时停止将淡水流入造腔模拟装置，以便于及时对物理实验模型进行维护处理。

附图说明

图1为本发明实施例提供的模拟盐岩地下储气库造腔的实验系统的结构示意图一；

图2为本发明实施例提供的模拟盐岩地下储气库造腔的实验系统的结构示意图二；

图3为本发明实施例提供的物理实验模型的结构示意图；

图4为本发明实施例提供的物理实验模型制作方法的流程示意图；

图5为本发明实施例提供的模拟盐岩地下储气库造腔实验方法的流程示意图。

具体实施方式

下面将详细地对实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下实施例中描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。仅是与权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的系统和方法的示例。

我国岩盐资源主要为含夹层的层状岩盐，多数探明区块存在盐层不溶物含量高、埋藏深、盐层薄等特点。目前，国内多数已建成的盐穴储气库通常采用的是单井单腔造腔方式，但单井单腔存在造腔时间长、腔体形状控制难、成本及能耗高等问题。因此，还可以采用水平多步回退法进行盐岩造腔。

具体的，盐岩水平多步回退法造腔的过程为：首先，钻垂直井，该直井可以按普通单腔的标准完井。然后，再钻一口斜井，该斜井在盐层底部能够实现钻井水平段与直井的连通。随后，在直井中下入套管和内外管柱进行注水，使单腔发展至设计尺寸后取出其中的造腔内管，采用从斜井注入淡水、直井排出卤水的方式开始第一阶段造腔。依据产盐量来计算溶解形成的腔体体积，当达到所设计的阶段体积后，停止注水，将注水管口向斜井方向回撤并固定在第二个注射点，然后注入淡水开始第二阶段造腔，以此类推。待所有造腔阶段结束后，可以形成水平方向上截面尺寸相近的隧道型盐腔。

盐岩水平多步回退法造腔具有如下优点：(1)提高地层利用率，提高溶腔体积：水平多步回退法造腔通常两井间距大于300米(m)以上，可以充分利用盐层资源，同时两井间距较大，采用对流循环方式可以增大溶腔体积。(2)提高注水排量，加快溶腔速度：水平多步回退法造腔增大了注入淡水与卤水的接触面积，提高了注入淡水的溶解效果，可提高造腔速度；若采用水平多步回退法造腔，溶解相同体积的腔体相较于单井单腔水平井造腔至少节约30％以上的造腔时间。(3)降低造腔工程投资，节约成本：与单井造腔对比，水平多步回退法造腔技术可以提高造腔效率，缩短溶腔时间，节约造腔投资，降低成本。

因此，水平多步回退法能够适合薄盐层高效造腔形成储气库。但是，由于盐岩溶腔深埋于地下，现有的技术手段无法对盐岩的造腔过程进行直接观测，从而导致无法准确地探究盐岩水平多步回退造腔过程中腔体的成腔规律。

为了解决上述问题，本申请实施例提供一种模拟盐岩地下储气库造腔的实验系统及方法，该实验系统包括：造腔模拟装置、注水排卤系统和数据采集分析系统。通过该实验系统能够实现盐岩水平多步回退法造腔过程的室内仿真，通过对于注入的淡水的瞬时流量及累计流量、排卤管内卤水瞬时浓度以及卤水箱内卤水浓度、淡水箱及卤水箱内水位高度等实验数据的自动、实时采集分析，并且通过观察物理实验模型在水平多步回退造腔方法过程中腔体的变化，从而能够进一步确定在不同淡水流量和回退步距下，盐岩水溶造腔过程中腔体的形态扩展变化规律。

下面结合附图，对本申请实施例提供的方案进行介绍。

具体的，参见图1，为本发明实施例提供的模拟盐岩地下储气库造腔的实验系统的结构示意图一，如图1所示，该实验系统包括：造腔模拟装置100、注水排卤系统200和数据采集分析系统300。

其中，造腔模拟装置100用于通过物理实验模型模拟盐岩层中水平多步回退法水溶造腔过程。具体的，造腔模拟装置100中设置有物理实验模型，通过该物理实验模型可以进行模拟实验，以模拟通过水平多步回退法对盐岩进行水溶造腔的过程。

注水排卤系统200与造腔模拟装置100连接，注水排卤系统200用于向造腔模拟装置100中注入淡水并排出卤水，以模拟淡水在井筒和腔体中流动过程。

数据采集分析系统300与注水排卤系统200和造腔模拟装置100连接，数据采集分析系统300用于采集和分析造腔模拟装置100和注水排卤系统200中的实验数据。示例性的，实验数据可以包括但不限于：注入的淡水的瞬时流量及累计流量、排卤管内卤水瞬时浓度以及卤水箱内卤水浓度、淡水箱及卤水箱内水位高度等。这样，以便于确定盐岩水溶造腔过程中腔体的形态扩展变化规律。

在一些实施例中，图2为本发明实施例提供的模拟盐岩地下储气库造腔的实验系统的结构示意图二，如图2所示，上述造腔模拟装置包括：物理实验模型，该物理实验模型包括：盐岩试样101、橡胶塞102、注水软管103、排卤钢管104和亚克力板105。

具体的，图3为本发明实施例提供的物理实验模型的结构示意图，如图3所示，盐岩试样101设置有钻井轨迹槽1011，该钻井轨迹槽1011为两竖槽一横槽的U型结构，以模拟实际盐岩造腔过程中设置的注水直井、排卤直井和水平井钻。该钻井轨迹槽1011包括两个槽端口，两个槽端口分别设置有橡胶塞102。橡胶塞102固定在槽端口上，以模拟实际盐岩造腔过程中设置的固井。

其中，橡胶塞102上设置有安装孔，以用于固定注水软管103和排卤钢管104。具体的，注水软管103用于注入淡水，注水软管103的一端固定在两个槽端口中的一个槽端口的橡胶塞102上，注水软管103的另一端平铺在连接两竖槽底部的横槽中间，形成注水管柱。排卤钢管104用于排出溶腔内的卤水，排卤钢管104的一端固定在两个槽端口中的另一个槽端口的橡胶塞102上。亚克力板105覆盖在盐岩试样101的外表面，形成密封结构，以使盐岩试样101处以密封空间中。为了便于观察实验过程中，盐岩试样101的结构变化情况，亚克力板105为透明的亚克力板。

在一些实施例中，图4为本发明实施例提供的物理实验模型制作方法的流程示意图，如图4所示，上述物理实验模型的制作方法包括如下S101-S107：

S101、在盐岩试样表面刻画两条竖井和一条水平井轨迹，组成钻井轨迹。其中，水平井连接两条竖井的底部，构成U型结构。

S102、在盐岩试样上，沿钻井轨迹通过钻孔形成钻井轨迹槽。其中，钻井轨迹槽包括：两条竖槽和一条水平槽。

S103、在两条竖槽的上端位置分别固定一个橡皮塞，并在橡皮塞上通过钻孔设置安装孔。

S104、在其中一个橡皮塞上通过安装孔固定注水软管的一端，注水软管的另一端沿水平槽铺设，形成注水管柱。

S105、在另一个橡皮塞上通过安装孔固定排卤钢管，形成排卤管柱。

S106、在钻井轨迹槽中空隙部分使用盐粉填满，并覆盖上述注水管柱和排卤管柱，以防止后续粘贴步骤中胶液堵塞。

S107、将亚克力板通过胶液(例如，环氧树脂AB胶)覆盖在盐岩试样的外表面，形成密封结构。

通过上述S101-S107即可得到本申请实施例中造腔模拟装置包括的物理实验模型，以便于进行盐岩水平多步回退法造腔的模拟实验。

在一些实施例中，如图2所示，上述造腔模拟装置还包括：物模存放室106和抽拉式沥水架107。其中，抽拉式沥水架107设置在物模存放室106的底部，物理实验模型设置在抽拉式沥水架107上。这样，当物理实验模型在实验过程中，如果出现漏水的情况，可以便于实验人员及时发现，以对物理实验模型进行维护处理。

在一些实施例中，如图2所示，造腔模拟装置还包括：自动卷线器108和变径接头109。注水排卤系统包括：淡水箱201、注水管202、水泵203、排卤管204和卤水箱205。

其中，淡水箱201用于存放淡水，注水管202的一端设置在淡水箱201内部，注水管202的另一端通过变径接头109与注水软管103连接。注水管202用于将淡水箱201中的淡水传递至物理实验模型中，淡水经过注水管202和注水软管103后在物理实验模型中形成盐腔，以模拟水溶造腔过程。

由于通常注水管202和注水软管103的管径不同，为了提高注水管202和注水软管103连接处的严密性，防止出现漏水的情况，注水管202可以通过变径接头109与注水软管103连接，变径接头109两端的管径可以分别与注水管202的管径和注水软管103的管径相匹配，以保证连接处的严密性。

注水管202上还设置有水泵203和自动卷线器108。水泵203为淡水在注水排卤系统中的流动提供动力，并可以控制淡水的流速。自动卷线器108可以通过转动一定角度，带动与物理实验模型中注水软管103相连的注水管202回退预设的步距长度，以模拟盐岩造腔中的退管过程。

排卤管204的一端与排卤钢管104连接，排卤管204的另一端设置在卤水箱205内部，卤水箱205用于存放卤水。淡水在物理实验模型中溶腔形成卤水后，卤水经与排卤钢管104连接的排卤管204流入卤水箱205内进行储存，以便于获取卤水的浓度。

在一些实施例中，上述数据采集分析系统包括：数据采集装置和数据分析装置。其中，数据采集装置与注水排卤系统和造腔模拟装置连接，数据采集装置用于采集实验数据。数据分析装置与数据采集装置连接，数据分析装置用于对实验数据进行处理，并控制造腔模拟装置和注水排卤系统。

在一些实施例中，如图2所示，上述数据采集装置包括：淡水箱水位传感器301、流量计302、物模存放室水位传感器303、排卤管浓度计304、卤水箱浓度计305、卤水箱水位传感器306。

其中，淡水箱水位传感器301设置在淡水箱201内部，淡水箱水位传感器301可以用于采集淡水箱201内淡水的水位高度。

流量计302设置在注水管202上，流量计302可以用于获取淡水的瞬时流量及淡水累计流量。

物模存放室水位传感器303设置在物模存放室106内部，物模存放室水位传感器303用于物模存放室106内物理实验模型漏水的水位高度。

排卤管浓度计304设置在排卤管204上，排卤管浓度计304用于获取排卤管204内卤水瞬时浓度。

卤水箱浓度计305和卤水箱水位传感器306设置在卤水箱205内部，卤水箱浓度计305用于获取卤水箱205内卤水浓度，卤水箱水位传感器306用于获取卤水箱205内卤水的水位高度。

通过上述数据采集装置，可以快速、准确地获取注水排卤系统和造腔模拟装置中的实验数据，以便于进行实验数据的分析处理。

在一些实施例中，如图2所示，上述数据分析装置包括：上位机307。该上位机307与水泵203、自动卷线器108、淡水箱水位传感器301、流量计302、物模存放室水位传感器303、排卤管浓度计304、卤水箱浓度计305以及卤水箱水位传感器306连接。上位机307用于通过淡水箱水位传感器301、流量计302、物模存放室水位传感器303、排卤管浓度计304、卤水箱浓度计305以及卤水箱水位传感器306获取实验数据，并且，上位机307还用于控制水泵203和自动卷线器108。

在一种示例中，上位机307可以根据预设的淡水瞬时流量设置水泵203的转速，使淡水以预设的淡水瞬时流量流入注水排卤系统。

在又一种示例中，上位机307还可以根据采集的实验数据，控制自动卷线器108转动，以带动注水管202回退预设的步距长度，从而模拟盐岩造腔中的退管过程。

采用上述实施例提供的模拟盐岩地下储气库造腔的实验系统，通过造腔模拟装置可以模拟盐岩层中水平多步回退法水溶造腔过程。通过注水排卤系统可以向造腔模拟装置中注入淡水并排出卤水，以模拟淡水在井筒和腔体中流动过程。通过数据采集分析系统可以采集和分析造腔模拟装置和注水排卤系统中的实验数据。这样，通过该实验系统能够实现盐岩水平多步回退法造腔过程的室内仿真，通过对于注入的淡水的瞬时流量及累计流量、排卤管内卤水瞬时浓度以及卤水箱内卤水浓度、淡水箱及卤水箱内水位高度等实验数据的自动、实时采集分析，并且通过观察物理实验模型在水平多步回退造腔方法过程中腔体的变化，从而能够确定在不同淡水流量和回退步距下，盐岩水溶造腔过程中腔体的形态扩展变化规律。

在一些实施例中，本发明实施例还提供一种模拟盐岩地下储气库造腔的实验方法，该方法可以应用于上述模拟盐岩地下储气库造腔的实验系统，该系统包括：造腔模拟装置、注水排卤系统和数据采集分析系统。其中，造腔模拟装置包括：注水软管。

具体的，图5为本发明实施例提供的模拟盐岩地下储气库造腔实验方法的流程示意图，如图5所示，该方法包括如下S201-S207：

S201、数据采集分析系统获取预设的淡水瞬时流量、阶段造腔体积、退管步距和目标阶段。

在一些实施例中，在数据采集分析系统包括：数据分析装置，数据分析装置为上位机的情况下，则S201可以由上位机执行。具体的，上位机可以接收用户预设的淡水瞬时流量、阶段造腔体积、退管步距和目标阶段等实验参数，以便于进行模拟实验。

S202、数据采集分析系统将淡水以淡水瞬时流量通过注水排卤系统流入造腔模拟装置。

在一些实施例中，继续以由上位机执行S202为例，在注水排卤系统中包括：淡水箱、注水管和水泵的情况下，上位机可以根据预设的淡水瞬时流量确定水泵的转速，使水泵能够基于离心力的工作原理，使淡水从淡水箱经注水管流入注水排卤系统，进入造腔模拟装置。

在一些实施例中，上位机确定水泵的转速的表达式为：

其中，N用于表示水泵的转速，Q用于表示预设的淡水瞬时流量，M用于表示流量系数，该流量系数用于描述水泵的特性，即泵在一定转速下的流量。

在一些实施例中，在上位机将淡水以淡水瞬时流量通过注水排卤系统流入造腔模拟装置的过程中，设置在注水管上的数据采集分析系统(例如：流量计)可以向上位机发送淡水的瞬时流量及累计流量，以便于上位机对淡水的流量进行统计分析。

S203、数据采集分析系统采集注水排卤系统和造腔模拟装置的实验数据，根据实验数据确定第K阶段盐腔体积，其中K为正整数。

具体的，淡水通过注水管流入注水软管后，在物理实验模型的钻井轨迹槽中溶解盐岩试样模拟水溶造腔过程，形成的卤水通过排卤钢管流经排卤管后流入卤水箱中。数据采集分析系统通过采集注水排卤系统和造腔模拟装置的实验数据，可以确定第K阶段盐腔体积。

在一些实施例中，上述S203可以包括S2031-S2032：

S2031、数据采集分析系统采集卤水箱水位高度、第K阶段排卤管中卤水浓度、第K阶段卤水箱中卤水浓度。

在一些实施例中，继续以由上位机执行S2031为例，在数据采集分析系统包括：排卤管浓度计、卤水箱浓度计以及卤水箱水位传感器的情况下，上位机可以通过排卤管浓度计获取第K阶段排卤管中卤水浓度，通过卤水箱浓度计获取第K阶段卤水箱中卤水浓度，通过卤水箱水位传感器获取卤水箱水位高度。

S2032、数据采集分析系统根据卤水箱中水位高度、第K阶段排卤管中卤水浓度、第K阶段卤水箱中卤水浓度，确定第K阶段盐腔体积。

上位机通过采集卤水箱水位高度、第K阶段排卤管中卤水浓度、第K阶段卤水箱中卤水浓度可以计算得到第K阶段累计排卤量，从而得到第K阶段盐腔体积。

具体的，第K阶段累计排卤量的表达式为：

其中，m

在实验进行到第K阶段后，物理实验模型中卤水中盐的质量的计算公式为：

其中，

而第K阶段卤水箱中卤水中盐的质量的计算公式为：

其中，

与第K-1阶段造腔阶段相比，第K阶段腔体内卤水中增加的盐质量为：

将其展开，可得：

即第K阶段盐腔体积的表达式为：

其中，V

S204、数据采集分析系统确定第K阶段盐腔体积是否达到阶段造腔体积。

进一步的，继续以由上位机执行S204为例，上位机根据S203中确定的第K阶段盐腔体积，判断其是否达到阶段造腔体积，即确定第K阶段的造腔过程是否结束，以便于确定是否进行后续步骤。

S205、数据采集分析系统在第K阶段盐腔体积达到阶段造腔体积的情况下，确定第K阶段是否等于目标阶段。

接下来，继续以由上位机执行S205为例，在上位机确定第K阶段盐腔体积达到阶段造腔体积的情况下，即第K阶段的造腔过程结束的情况下，确定确定第K阶段是否等于目标阶段，即确定造腔过程是否全部完成。

S206、数据采集分析系统在第K阶段不等于目标阶段的情况下，根据退管步距调整造腔模拟装置，使注水软管回退退管步距。

具体的，继续以由上位机执行S206为例，上位机在确定第K阶段不等于目标阶段的情况下，即造腔过程未全部完成的情况下，继续进行下一(K+1)阶段的造腔过程。

在一些实施例中，在造腔模拟装置包括自动卷线器的情况下，上位机可以向自动卷线器发出回车指令，自动卷线器响应于回车指令转动一定角度带动连接注水软管的注水管回退固定长度(即预设的退管步距)，而后进行第K+1阶段的造腔。

其中，自动卷线器转动角度的表达式为：

其中，θ用于表示自动卷线器转动角度，L用于表示预设的退管步距，r用于表示自动卷线器的转动半径。

S207、数据采集分析系统在第K阶段等于目标阶段的情况下，停止将淡水流入造腔模拟装置。

具体的，继续以由上位机执行S207为例，上位机在确定第K阶段等于目标阶段的情况下，则说明造腔过程全部完成，上位机可以停止将淡水流入造腔模拟装置。

示例性的，上位机可以向水泵发送关闭指令，水泵响应于关闭指令进行关闭，以停止将淡水流入造腔模拟装置。

在一些实施例中，如图5所示，在进行模拟盐岩地下储气库造腔实验的过程中，该方法还包括：

首先，数据采集分析系统采集淡水箱水位高度、卤水箱水位高度、物模存放室水位高度。

具体的，继续以由上位机执行为例，在数据采集分析系统包括：淡水箱水位传感器、卤水箱水位传感器以及物模存放室水位传感器的情况下，上位机可以通过淡水箱水位传感器获取淡水箱水位高度，通过卤水箱水位传感器获取卤水箱水位高度，通过物模存放室水位传感器获取物模存放室水位高度。

然后，数据采集分析系统在淡水箱水位高度低于第一预设警戒水位，或者，卤水箱水位高度高于第二预设警戒水位，或者，物模存放室水位高度高于第三预设警戒水位的情况下，停止将淡水流入造腔模拟装置。

其中，第一预设警戒水位、第二预设警戒水位和第三预设警戒水位可以根据实验需求进行预设。示例性的，第一预设警戒水位可以设置为5厘米(cm),第二预设警戒水位可以设置为5cm,第三预设警戒水位可以设置为1cm。

如果淡水箱水位高度低于第一预设警戒水位，则说明淡水箱内出现淡水量不足的情况。如果卤水箱水位高度高于第二预设警戒水位，则说明卤水箱内出现卤水水量过高的情况。如果物模存放室水位高度高于第三预设警戒水位，则说明造腔模拟装置出现漏水的情况。出现以上三种情况，则需要停止实验，即数据采集分析系统停止将淡水流入造腔模拟装置。在一种实现方式中，上位机可以向水泵发送关闭指令，水泵响应于关闭指令进行关闭，以停止将淡水流入造腔模拟装置。

需要说明的是，上述步骤可以贯穿模拟盐岩地下储气库造腔实验的过程中，即从将淡水流入造腔模拟装置开始，即可以采集淡水箱水位高度、卤水箱水位高度、物模存放室水位高度，本申请实施例对采集淡水箱水位高度、卤水箱水位高度、物模存放室水位高度步骤的执行顺序不做具体限定。

采用上述实施例提供的模拟盐岩地下储气库造腔实验方法，能够实现盐岩水平多步回退法造腔过程的室内仿真，通过对于注入的淡水的瞬时流量及累计流量、排卤管内卤水瞬时浓度以及卤水箱内卤水浓度、淡水箱及卤水箱内水位高度等实验数据的自动、实时采集分析，并且通过观察物理实验模型在水平多步回退造腔方法过程中腔体的变化，从而能够确定在不同淡水流量和回退步距下，盐岩水溶造腔过程中腔体的形态扩展变化规律。

通过以上实施方式的描述，所属领域的技术人员可以清楚地了解到，为描述的方便和简洁，仅以上述各功能模块的划分进行举例说明，实际应用中，可以根据需要而将上述功能分配由不同的功能模块完成，即将装置的内部结构划分成不同的功能模块，以完成以上描述的全部或者部分功能。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。

本申请提供的实施例之间的相似部分相互参见即可，以上提供的具体实施方式只是本申请总的构思下的几个示例，并不构成本申请保护范围的限定。对于本领域的技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下依据本申请方案所扩展出的任何其他实施方式都属于本申请的保护范围。