本发明专利技术属于岩土力学技术领域，涉及一种可燃冰沉积物真三轴试验装置，本发明专利技术能在实验室内模拟深海储层中的可燃冰沉积物形成过程，并对可燃冰沉积物进行真三轴压缩试验，进而为准确的预测储层的强度特性预计以及研究其本构关系提供技术保证和支持。真三轴压缩试验可以独立施加三个方向的主应力，可以较好的反映可燃冰沉积物在底层中的真实受力特征，但在加载过程中容易出现加载边界条件问题，本发明专利技术通过在前后加压方向采用刚性板和变形板的复合加载板，使得在前后加压时，压力能通过复合加载板均匀加载到试样上，避免了在加载过程中出现三向加载中各加载板的相互干扰，以及在加载膨胀过程中试样变形导致的加载不均匀等问题。
【技术实现步骤摘要】
一种可燃冰沉积物真三轴试验装置
本专利技术属于岩土力学
，涉及一种真三轴试验装置，具体涉及一种可燃冰沉积物真三轴试验装置。
技术介绍
真三轴试验能够模拟在实际的岩土环境中可燃冰沉积物的力学特性，相对于常规三轴试验更能反映可燃冰沉积物的本构关系。目前，尚无一套成熟准确的模拟自然情况下可燃冰沉积物的形成、制样以及进行真三轴强度测试的试验装置以及方法，主要原因在于：(1)常规的三轴压缩仪操作简便，是常规的土体力学特性研究的常用实验设备。而可燃冰沉积物在低温高压条件下才能稳定存在，不适宜在常温常压下进行实验操作。而现有的试验装置很难满足保持可燃冰沉积物状态的稳定。(2)可燃冰一般稳定存在于深海沉积物区以及陆域永冻带，导致原状含可燃冰的沉积物样品获取难度大、成本高，本装置可以在实验室内模拟在自然环境下对可燃冰沉积物进行人工合成。(3)可燃冰沉积物真三轴试验求对长方体试样从三个主应力方向独立加载，而现有的可燃冰沉积物常规三轴试验装置只能施加侧向围压，无法满足真三轴试验要求。因此研究一种对可燃冰沉积物试样制备并且进行真三轴测试的试验装置是十分有意义的。
技术实现思路
根据以上现有技术的不足，本专利技术提供一种可燃冰沉积物真三轴试验装置，能在实验室内模拟深海储层中的可燃冰沉积物形成过程，并对可燃冰沉积物进行真三轴压缩试验，进而为准确的预测储层的强度特性预计以及研究其本构关系提供技术保证和支持。本专利技术所述的一种可燃冰沉积物真三轴试验装置，其特征在于包括：气水供应-回收组件，与真三轴加载组件中的试样形成气源循环通道和水源循环通道；真三轴加载组件，对试样提供上下、左右、前后轴方向上的压力加载；温度控制装置，对真三轴加载组件内的温度室提供温度控制；压力控制装置，控制真三轴加载组件内的上下、左右、前后轴方向上的压力加载；信息处理系统，用于数据收集与控制；其中，所述真三轴加载组件包括真三轴加载装置、受力架、温度室、温度室底座、螺栓、真三轴加载装置底座、固定装置、第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、温度传感器、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器、第五位移传感器、第六位移传感器、超声波发射探头、超声波接收探头；所述温度室置于受力架的内部，所述温度室底部设置有温度室底座并通过螺栓与受力架连接固定，所述真三轴加载装置置于温度室内，所述真三轴加载装置的底部设有真三轴加载装置底座并通过固定装置与温度室底座固定，所述温度室顶部开设有连接口，所述连接口通过管路与温度控制装置相连；所述真三轴加载装置包括轴向支撑杆、连接口、支撑固定装置、轴向加载液压缸、上下轴向加载板、侧向加载液压缸、左右侧向加载板、前后侧向加载板、变形板；所述轴向加载液压缸包括上加载液压缸和下加载液压缸，所述上加载液压缸顶部固定连接有轴向支撑杆，所述轴向支撑杆穿过温度室与上方的受力架固定连接，所述下加载液压缸底部与真三轴加载装置底座固定，所述上下轴向加载板包括上加载板和下加载板，所述上加载板与上加载液压缸底部固定，所述下加载板与下加载液压缸顶部固定，所述上加载板和下加载板分别开设有气水供应-回收组件与试样之间连通的通道；所述侧向加载液压缸包括左侧加载液压缸、右侧加载液压缸、前侧加载液压缸，后侧加载液压缸，所述左侧加载液压缸、右侧加载液压缸、前侧加载液压缸，后侧加载液压缸的外侧面均通过支撑固定装置与温度室的内侧壁固定连接，所述左右侧向加载板包括左侧加载板和右侧加载板，所述左侧加载液压缸的右端与左侧加载板固定，所述右侧加载液压缸的左端与右侧加载板固定，所述前后侧向加载板包括前侧加载板和后侧加载板，所述前侧加载液压缸的后端与前侧加载板固定，所述后侧加载液压缸的前端与后侧加载板固定，所述前侧加载板的内侧面和后侧加载板的内侧面均设置有变形板，所述上下轴向加载板、左右侧向加载板和前后侧向加载板围绕成方形试样容纳空间，所述压力控制装置通过管路与轴向加载液压缸、侧向加载液压缸相连接，控制压力加载；所述第二压力传感器与上下轴向加载板的上加载板相连，用于测量上下轴向压力，所述第三压力传感器与左右侧向加载板的右侧加载板相连，用于监测左右轴方向压力，所述第四压力传感器与前后侧向加载板的前侧加载板相连，用于监测前后轴方向压力；所述温度传感器与温度室相连，用于监测温度室的温度变化；所述超声波发射探头置于左侧加载板中间，超声波接收探头置于右侧加载板中间，两者位于同一平面内；所述第一位移传感器、第二位移传感器分别与上下轴向加载板的上加载板和下加载板相连并对齐，位于同一平面上，用于测量σ1方向位移，所述第三位移传感器、第四位移传感器分别与左右侧向加载板的左侧加载板和右侧加载板连接，位于同一平面上，用于测量σ2方向位移，所述第五位移传感器、第六位移传感器分别与前后侧向加载板的前侧加载板和后侧加载板连接，位于同一平面上用于测量σ3方向位移；所述信息处理系统包括信息处理器和电脑，所述第二压力传感器、第三压力传感器、第四压力传感器、温度传感器、第一位移传感器、第二位移传感器、第三位移传感器、第四位移传感器、第五位移传感器、第六位移传感器、超声波发射探头、超声波接收探头均通过线路与信息处理器相连，信息处理器与电脑相连，用于数据收集与控制。值得注意的是，本专利技术中所采用的温度控制装置、压力控制装置和信息处理系统均为现有技术，只要实现本专利技术试验所需功能的均可以，对型号没有具体要求限制，直接采购成品即可，本专利技术不涉及对其的改造创新，只是作为该系统功能的一部分。其中，优选方案如下：进一步的，所述气水供应-回收组件包括天然气储存装置、气体增压装置、气体缓冲装置、气体流量控制装置、气-水容器、流体增压装置、流体流量控制装置、第一压力传感器、第一截止阀、第二截止阀、第三截止阀、第四截止阀、第七截止阀和第八截止阀；其中，所述天然气储存装置依次通过第一截止阀、气体增压装置、气体缓冲装置、气体流量控制装置、第二截止阀与上加载板相连，下加载板通过第八截止阀与气-水容器相连，为试样提供循环气源；所述气-水容器依次通过第三截止阀、流体增压装置、流体流量控制装置、第四截止阀与下加载板相连，上加载板通过第七截止阀与气-水容器相连，为试样提供循环水源；所述第一压力传感器与气体缓冲装置相连，用于监测输出气体的气压；所述第一压力传感器、气体流量控制装置和流体流量控制装置分别通过线路与信息处理器相连。进一步的，所述气水供应-回收组件还包括有气压计，所述气压计与气-水容器相连，用于测量气-水容器内的气压，所述气压计通过线路与信息处理器相连。进一步的，所述气水供应-回收组件还包括有气体回收支路，试验完成后用于回收并测量试样可燃冰分解的气体，所述气体回收支路直接与上加载板相连，所述气体回收支路依次包括第五截止阀、气体流量计、第六截止阀和气体回收装置，所述气体流量计通过线路与信息处理器相连。进一步的，所述上下轴向加载板、左右侧向加载板和前后侧向加载板均为刚性板，如金属类材质。进一步的，所述变形板若干个排列分布的正方体刚性块拼接而成，所述每每相邻的正方体刚性块的上端之间以及下端之间均通过橡胶片胶黏，中端之间通过弹簧连接。本专利技术使用的上加载板、下加载板、左侧加载板和右侧加载板均为刚性板并对可燃冰沉积物在上下，左右方向加压，前侧本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种可燃冰沉积物真三轴试验装置，其特征在于包括：气水供应‑回收组件(1)，与真三轴加载组件(2)中的试样(0)形成气源循环通道和水源循环通道；真三轴加载组件(2)，对试样(0)提供上下、左右、前后轴方向上的压力加载；温度控制装置(3)，对真三轴加载组件(2)内的温度室(22)提供温度控制；压力控制装置(4)，控制真三轴加载组件(2)内的上下、左右、前后轴方向上的压力加载；信息处理系统，用于数据收集与控制；其中，所述真三轴加载组件包括真三轴加载装置(20)、受力架(21)、温度室(22)、温度室底座(25)、螺栓(24)、真三轴加载装置底座(25)、固定装置(26)、第二压力传感器(62)、第三压力传感器(63)、第四压力传感器(64)、温度传感器(65)、第一位移传感器(66)、第二位移传感器(67)、第三位移传感器(68)、第四位移传感器(69)、第五位移传感器(70)、第六位移传感器(71)、超声波发射探头(73)、超声波接收探头(74)；所述温度室(22)置于受力架(21)的内部，所述温度室(22)底部设置有温度室底座(23)并通过螺栓(24)与受力架(21)连接固定，所述真三轴加载装置(20)置于温度室(22)内，所述真三轴加载装置(20)的底部设有真三轴加载装置底座(25)并通过固定装置(26)与温度室底座(23)固定，所述温度室(22)顶部开设有连接口(28)，所述连接口(28)通过管路与温度控制装置(3)相连；所述真三轴加载装置(20)包括轴向支撑杆(27)、连接口(28)、支撑固定装置(29)、轴向加载液压缸(31)、上下轴向加载板(32)、侧向加载液压缸(33)、左右侧向加载板(34)、前后侧向加载板(35)、变形板(36)；所述轴向加载液压缸(31)包括上加载液压缸和下加载液压缸，所述上加载液压缸顶部固定连接有轴向支撑杆(27)，所述轴向支撑杆(27)穿过温度室(22)与上方的受力架(21)固定连接，所述下加载液压缸底部与真三轴加载装置底座(25)固定，所述上下轴向加载板(32)包括上加载板和下加载板，所述上加载板与上加载液压缸底部固定，所述下加载板与下加载液压缸顶部固定，所述上加载板和下加载板分别开设有气水供应‑回收组件(1)与试样(0)之间连通的通道；所述侧向加载液压缸(33)包括左侧加载液压缸、右侧加载液压缸、前侧加载液压缸，后侧加载液压缸，所述左侧加载液压缸、右侧加载液压缸、前侧加载液压缸，后侧加载液压缸的外侧面均通过支撑固定装置(29)与温度室(22)的内侧壁固定连接，所述左右侧向加载板(34)包括左侧加载板和右侧加载板，所述左侧加载液压缸的右端与左侧加载板固定，所述右侧加载液压缸的左端与右侧加载板固定，所述前后侧向加载板(35)包括前侧加载板和后侧加载板，所述前侧加载液压缸的后端与前侧加载板固定，所述后侧加载液压缸的前端与后侧加载板固定，所述前侧加载板的内侧面和后侧加载板的内侧面均设置有变形板(36)，所述上下轴向加载板(32)、左右侧向加载板(34)和前后侧向加载板(35)围绕成方形试样容纳空间，所述压力控制装置(4)通过管路与轴向加载液压缸(31)、侧向加载液压缸(33)相连接，控制压力加载；所述第二压力传感器(62)与上下轴向加载板(32)的上加载板相连，用于测量上下轴向压力，所述第三压力传感器(63)与左右侧向加载板(34)的右侧加载板相连，用于监测左右轴方向压力，所述第四压力传感器(64)与前后侧向加载板(35)的前侧加载板相连，用于监测前后轴方向压力；所述温度传感器(65)与温度室(22)相连，用于监测温度室(22)的温度变化；所述超声波发射探头(73)置于左侧加载板中间，超声波接收探头(74)置于右侧加载板中间，两者位于同一平面内；所述第一位移传感器(66)、第二位移传感器(67)分别与上下轴向加载板(32)的上加载板和下加载板相连并对齐，位于同一平面上，用于测量σ1方向位移，所述第三位移传感器(68)、第四位移传感器(69)分别与左右侧向加载板(34)的左侧加载板和右侧加载板连接，位于同一平面上，用于测量σ2方向位移，所述第五位移传感器(70)、第六位移传感器(71)分别与前后侧向加载板(35)的前侧加载板和后侧加载板连接，位于同一平面上用于测量σ3方向位移；所述信息处理系统包括信息处理器(51)和电脑(5)，所述第二压力传感器(62)、第三压力传感器(63)、第四压力传感器(64)、温度传感器(65)、第一位移传感器(66)、第二位移传感器(67)、第三位移传感器(68)、第四位移传感器(69)、第五位移传感器(70)、第六位移传感器(71)、超声波发射探头(73)、超声波接收探头(74)均通过线路与信息处理器(51)相连，信息处理器(51)与电脑(5)相连，用于数据收集与...
【技术特征摘要】
1.一种可燃冰沉积物真三轴试验装置，其特征在于包括：气水供应-回收组件(1)，与真三轴加载组件(2)中的试样(0)形成气源循环通道和水源循环通道；真三轴加载组件(2)，对试样(0)提供上下、左右、前后轴方向上的压力加载；温度控制装置(3)，对真三轴加载组件(2)内的温度室(22)提供温度控制；压力控制装置(4)，控制真三轴加载组件(2)内的上下、左右、前后轴方向上的压力加载；信息处理系统，用于数据收集与控制；其中，所述真三轴加载组件包括真三轴加载装置(20)、受力架(21)、温度室(22)、温度室底座(25)、螺栓(24)、真三轴加载装置底座(25)、固定装置(26)、第二压力传感器(62)、第三压力传感器(63)、第四压力传感器(64)、温度传感器(65)、第一位移传感器(66)、第二位移传感器(67)、第三位移传感器(68)、第四位移传感器(69)、第五位移传感器(70)、第六位移传感器(71)、超声波发射探头(73)、超声波接收探头(74)；所述温度室(22)置于受力架(21)的内部，所述温度室(22)底部设置有温度室底座(23)并通过螺栓(24)与受力架(21)连接固定，所述真三轴加载装置(20)置于温度室(22)内，所述真三轴加载装置(20)的底部设有真三轴加载装置底座(25)并通过固定装置(26)与温度室底座(23)固定，所述温度室(22)顶部开设有连接口(28)，所述连接口(28)通过管路与温度控制装置(3)相连；所述真三轴加载装置(20)包括轴向支撑杆(27)、连接口(28)、支撑固定装置(29)、轴向加载液压缸(31)、上下轴向加载板(32)、侧向加载液压缸(33)、左右侧向加载板(34)、前后侧向加载板(35)、变形板(36)；所述轴向加载液压缸(31)包括上加载液压缸和下加载液压缸，所述上加载液压缸顶部固定连接有轴向支撑杆(27)，所述轴向支撑杆(27)穿过温度室(22)与上方的受力架(21)固定连接，所述下加载液压缸底部与真三轴加载装置底座(25)固定，所述上下轴向加载板(32)包括上加载板和下加载板，所述上加载板与上加载液压缸底部固定，所述下加载板与下加载液压缸顶部固定，所述上加载板和下加载板分别开设有气水供应-回收组件(1)与试样(0)之间连通的通道；所述侧向加载液压缸(33)包括左侧加载液压缸、右侧加载液压缸、前侧加载液压缸，后侧加载液压缸，所述左侧加载液压缸、右侧加载液压缸、前侧加载液压缸，后侧加载液压缸的外侧面均通过支撑固定装置(29)与温度室(22)的内侧壁固定连接，所述左右侧向加载板(34)包括左侧加载板和右侧加载板，所述左侧加载液压缸的右端与左侧加载板固定，所述右侧加载液压缸的左端与右侧加载板固定，所述前后侧向加载板(35)包括前侧加载板和后侧加载板，所述前侧加载液压缸的后端与前侧加载板固定，所述后侧加载液压缸的前端与后侧加载板固定，所述前侧加载板的内侧面和后侧加载板的内侧面均设置有变形板(36)，所述上下轴向加载板(32)、左右侧向加载板(34)和前后侧向加载板(35)围绕成方形试样容纳空间，所述压力控制装置(4)通过管路与轴向加载液压缸(31)、侧向加载液压缸(33)相连接，控制压力加载；所述第二压力传感器(62)与上下轴向加载板(32)的上加载板相连，用于测量上下轴向压力，所述第三压力传感器(63)与左右侧向加载板(34)的右侧加载板相连，用于监测左右轴方向压力，所述第四压力传感器(64)与前后侧向加载板(35)的前侧加载板相连，用于监测前后轴方向压力；所述温度传感器(65)与温度室(22)相连，用...
【专利技术属性】
技术研发人员：周博，王宏乾，薛世峰，林英松，黄名召，
申请(专利权)人：中国石油大学华东，
类型：发明
国别省市：山东,37
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