一种岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统技术方案

本发明专利技术提供了一种岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，包括两个灌满硅油的耐压罐和安放在耐压罐内的岩石样品组件，所述两个耐压罐的底部由泄压管油管相连通，在每个耐压罐外通过进油管连接有加压泵，在每个耐压罐的顶部设有泄压管，并在所述油管、泄压管进油管、泄压管上均设有排泄阀，在所述进油管均设置有压力传感器，所述的每个岩石样品均封装于浸泡在硅油中的橡胶套内，并在每个岩石样品表面和中心分别设置温度传感器。其结构简单合理，能真正实现了岩石样品的绝热增压(或减压)，进而实时监测耐压灌围压和岩石样品温度变化，准确获得岩石绝热应力变化的温度响应系数。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及岩石物理性质测试领域，特别是涉及一种岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统。
技术介绍
地球内部及浅层的各种运动(如地幔对流、板块运动、火山喷发、地震等)，通常会引起应力变化。而根据固体物质的热弹性理论：ΔT=-αρcp·T0·Δσ---(1)]]>可知，应力变化必定会导致地球内部的温度变化。式(1)中，T0是为热力学温度，(ρcp)是固体物质的体积比热容，α是线膨胀系数，Δσ是体应力变化量。不同类型的岩石，其应力变化的温度响应并不一致。因此，系统地测试各种常见岩石的绝热应力-响应系数，这不仅有助于深入了解地球内部温度变化机制、同时也可为构造活动带的应力、温度监测及防震减灾工作提供可靠的理论依据。然而，目前在对岩石应力变化的温度响应测试过程中，都是将温度传感器贴在岩石样品表面，并与空气直接接触，系统处于开放状态，而且受应力加载台的限制，无法实现瞬间加、卸载。因此，无法真正实现绝热状态下的应力加、卸载，导致其测试结果很大程度上受到岩石与空气热交换的严重影响。
技术实现思路
为了解决上述技术问题，本专利技术提出了一种岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，以真正实现岩石样品的绝热增压(或减压)，进而实时监测耐压罐围压和岩石样品温度变化，获得岩石绝热应力变化的温度响应系数(ΔT/Δσ)。本专利技术的技术方案如下：一种岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，包括两个灌满硅油的耐压罐和安放在耐压罐内的岩石样品组件，所述两个耐压罐的底部由油管相连通，在每个耐压罐外通过进油管连接有加压泵，在每个耐压罐的顶部设有泄压管，并在所述油管、进油管、泄压管上均设有排泄阀，在所述进油管均设置有压力传感器，所述的每个岩石样品组件均封装于浸泡在硅油中的橡胶套内，并在每个岩石样品表面和中心分别设置温度传感器。所述的岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，还在所述的每个耐压罐硅油中设置有温度传感器。所述的岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，还包括：围压采集模块，与所述的压力传感器相连，用于采集所述耐压罐内围压；温度采集模块，与所述的温度传感器相连，用于采集所述岩石样品和耐压罐内硅油的温度变化；处理模块，分别与所述加压泵、围压采集模块、温度采集模块相连，用于调控所述耐压罐围压，并根据所述耐压罐围压和岩石样品温度变化，计算岩石绝热应力变化的温度响应系数。本专利技术的优点是：其结构简单合理，在圆柱状岩石样品中心及表面分别安置一个温度传感器，然后用橡胶套封装后再放在充满硅油的耐压罐中，可利用加压泵将其中一个耐压罐内的围压升至预定压力(比如130MPa)，待整个系统温度达到平衡后，再快速打开两个耐压罐之间的排泄阀，使得1～2s内，一个耐压罐内的围压瞬间降低，而另外一个耐压罐内的围压瞬间升高，而在快速打开排泄阀后的10～20s内，耐压罐内硅油的温度变化还没有影响到岩石样品中心，从而真正实现了岩石样品的绝热增压(或减压)，进而通过实时监测耐压罐围压和岩石样品温度变化，即可获得岩石绝热应力变化的温度响应系数(ΔT/Δσ)；而且这套系统可同时对两个岩石样品进行测试。附图说明图1是本专利技术结构示意图；图2是实验测试中砂岩快速加载与快速卸载过程中的温度响应曲线；附图标记说明：1、围压采集模块；2、温度采集模块；3、处理模块；4、进油管；5、泄压管；6、橡胶套；7、压力传感器；8、温度传感器。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。实施例如图1所示，一种岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，包括两个灌满硅油的耐压罐和安放在耐压罐内的岩石样品组件，所述两个耐压罐的底部由油管相连通，在每个耐压罐外通过进油管4连接有加压泵，在每个耐压罐的顶部设有泄压管5，并在所述油管、进油管4、泄压管5上均设有排泄阀，在所述进油管4均设置有压力传感器7，所述的每个岩石样品均封装于浸泡在硅油中的橡胶套6内，并在每个岩石样品表面和中心分别设置温度传感器8。进一步地，所述的岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，还在所述的每个耐压罐硅油中设置有温度传感器8。所述的岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，还包括：围压采集模块1，与所述的压力传感器7相连，用于采集所述耐压罐内围压；温度采集模块2，与所述的温度传感器8相连，用于采集所述岩石样品和耐压罐内硅油的温度变化；处理模块3，分别与所述加压泵、围压采集模块1、温度采集模块2相连，用于调控所述耐压罐围压，并根据所述耐压罐围压和岩石样品温度变化，计算岩石绝热应力变化的温度响应系数。在本实施例中，本专利技术的岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，主要包括：1)两个加压泵PumpA、PumpB；2)两个灌满硅油的耐压罐A、B；3)五个排泄阀ValveA1-2、ValveB1-2、ValveC1-2，分别位于连接加压泵的进油管4与耐压罐之间的油管(不锈钢导管)间；4)两个圆柱状岩石样品RockA、RockB，其中心和表面分别安置了高稳定性、高分辨率的温度传感器8，并用橡胶套6做好了水密封装，然后分别放在灌满硅油的耐压罐内；且硅油中也放置了高稳定性、高分辨率的温度传感器8；5)两个压力传感器7，分别用于监测两个耐压罐内围压变化；6)一个温度采集模块2；7)一个围压采集模块1；8)一个处理模块3(可采用计算机)。实际测试过程中，先利用加压泵将其中一个耐压罐内的围压升至预定压力(比如130MPa)，待整个系统温度达到平衡后，再手动快速打开两个耐压罐之间的排泄阀，使得1～2s内，一个耐压罐内的围压瞬间降低，而另外一个耐压罐内的围压瞬间升高，而在快速打开排泄阀后的10～20s内，耐压罐内硅油的温度变化，还没有影响到岩石样品中心，从而正真实现了岩石样品的绝热增压(或减压)。进而，通过实时监测耐压罐内围压(Confiningpressure)和岩石样品温度变化，即可获得岩石绝热应力变化的温度响应系数(ΔT/Δσ)。具体地，本专利技术的技术方案可按照如下步骤实现。第一步：将温度传感器8安置在制备好的圆柱状岩石样品中心和表面，并用橡胶套6将其进行水密封装；第二步：将上述封装好的岩石样品，分别放入两个耐压灌并进行密封，同时用不锈钢导管按图1所示将加压泵与耐压灌连本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，其特征在于，包括两个灌满硅油的耐压罐和安放在耐压罐内的岩石样品组件，所述两个耐压罐的底部由油管相连通，在每个耐压罐外通过进油管连接有加压泵，在每个耐压罐的顶部设有泄压管，并在所述油管、进油管、泄压管上均设有排泄阀，在所述进油管均设置有压力传感器，所述的每个岩石样品组件均封装于浸泡在硅油中的橡胶套内，并在每个岩石样品表面和中心分别设置温度传感器。

【技术特征摘要】
1.一种岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，其特征在于，包括两
个灌满硅油的耐压罐和安放在耐压罐内的岩石样品组件，所述两个耐压罐的底
部由油管相连通，在每个耐压罐外通过进油管连接有加压泵，在每个耐压罐的
顶部设有泄压管，并在所述油管、进油管、泄压管上均设有排泄阀，在所述进
油管均设置有压力传感器，所述的每个岩石样品组件均封装于浸泡在硅油中的
橡胶套内，并在每个岩石样品表面和中心分别设置温度传感器。
2.根据权利要求1所述的岩石绝热应力变化的温度响应系数测试系统，其
...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨小秋，林为人，多田井修，曾信，施小斌，徐子英，
申请(专利权)人：中国科学院南海海洋研究所，
类型：发明
国别省市：广东;44