【技术实现步骤摘要】
模拟水合物开采引起海洋能源土-井耦合作用的测试装置和测试方法
本专利技术属海洋能源土开采力学测试领域，具体地，涉及一种模拟水合物开采引起海洋能源土-井耦合作用的测试装置和测试方法。
技术介绍
天然气水合物作为一种新型清洁能源，污染小，资源潜力巨大。因此水合物的开采成为当今世界的研究热点。据统计，全球约99％以上的水合物稳定存在于海底低温高压环境中，并与砂土混合形成海洋能源土。海洋能源土成岩性差、抗剪强度低，水合物在其孔隙中起到了有效的胶结作用。在开采过程中，水合物的分解会改变能源土的饱和度、强度和刚度等，使得能源土孔隙压力增大，土层有效应力和胶结强度减小，引发生产井周围地层变形，进而对井筒力学特性产生影响，甚至引发井壁失稳、海底滑坡、海地面沉降等地质灾害。然而以往有关水合物的研究主要集中于产能评价和沉积物的力学特性，忽略了水合物开采对土体和井筒的影响；因此开展水合物开采对海洋土-井耦合作用的研究对水合物开采具有重要的意义。海洋能源土力学性质是目前的研究重点之一，周家作等在文《多功能水合物沉积物三轴试验系统的研...
【技术保护点】
1.一种模拟水合物开采引起海洋能源土-井耦合作用的测试装置，包括：三轴压力室、应力加载系统、供气增压系统、恒温水浴、开采井、回压阀、气液分离回收系统和数据采集系统；应力加载系统与三轴压力室连接，实现不同应力方式加载；供气增压系统与三轴压力室连接，提供气源并控制气体压力施加，生成水合物；恒温水浴系统将三轴压力室无缝包围，控制室内温度；开采井放置于试样内部，安装至三轴压力室中，模拟开采引起的土-井耦合作用；回压阀与三轴压力室连接，降压实现水合物分解；气液分离回收系统与回压阀连接，对气体、液体进行计量并回收；数据采集系统定时采集试验数据并予以存储处理。/n
【技术特征摘要】
1.一种模拟水合物开采引起海洋能源土-井耦合作用的测试装置，包括：三轴压力室、应力加载系统、供气增压系统、恒温水浴、开采井、回压阀、气液分离回收系统和数据采集系统；应力加载系统与三轴压力室连接，实现不同应力方式加载；供气增压系统与三轴压力室连接，提供气源并控制气体压力施加，生成水合物；恒温水浴系统将三轴压力室无缝包围，控制室内温度；开采井放置于试样内部，安装至三轴压力室中，模拟开采引起的土-井耦合作用；回压阀与三轴压力室连接，降压实现水合物分解；气液分离回收系统与回压阀连接，对气体、液体进行计量并回收；数据采集系统定时采集试验数据并予以存储处理。
2.根据权利要求1所述的模拟水合物开采引起海洋能源土-井耦合作用的测试装置，其特征在于：三轴压力室自下而上装有圆形底座、土体试样和上垫块。圆形底座上表面圆心处设有半径5mm圆孔，圆孔贯穿部分圆形底座并从侧面穿出，与高气压泵连接；土体试样高100mm，直径50mm,外侧包裹热缩胶套，热缩胶套上下端分别与上垫块和圆形底座相连，保证试样密封；此外，热缩胶套轴向两侧设有两个轴向应变传感器，外表面上部、中部和下部设有三个环向应变传感器；土体试样中心设有圆孔，圆孔直径与井筒直径相同，用于放置井筒。上垫块自下表面设置有直径17mm的圆孔，圆孔顶部与井筒顶部至少距离15厘米，保证在试验过程中上垫块始终不与井筒接触，实现土体试样与井筒的耦合试验；且圆孔从上垫块侧面穿出，与回压阀连接。
3.根据权利要求1-2所述的模拟水合物开采引起海洋能源土-井耦合作用的测试装置，其特征在于：开采井为直径15mm的圆筒，放置于试样内部中心，井底与圆形底座接触，井顶高于试样3cm，且超过土体部分设置密封橡胶圈，保证和上垫块圆孔密封，气、水不外渗；井筒圆周上开孔保证气体和水流动，开孔后在外侧包裹钢丝网，确保没有固体颗粒进入管道导致堵塞；井筒周围安装应力传感器，监测井筒应力状态。
4.根据权利要求1-3所述的模拟水合物开采引起海洋能源土-井耦合作用的测试装置，其特征在于：恒温水浴系统，包括水浴水槽和温度表；水浴水槽将三轴压力室无缝包围；温度施加范围值为...
【专利技术属性】
技术研发人员：张玉，于婷婷，张宗楠，李昊，付光明，
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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