水合物沉积物原位渗透率压力梯度及力学特性测量系统技术方案

本发明专利技术涉及一种水合物沉积物原位渗透率压力梯度及力学特性测量系统，包括：反应釜、沉积物试样、围压加载装置、孔压加载装置、轴压加载装置、制冷装置、数据采集装置以及控制显示器；反应釜用于盛放沉积物试样，并与其他各装置相连；轴压加载装置用于通过轴向加载活塞对沉积物试样加载轴向压力；孔压加载装置用于对沉积物试样施加孔压；围压加载装置用于向围压室施加围压；制冷装置用于对沉积物试样的温度进行控制；数据采集装置用于对实验过程中沉积物试样的温度和压力数据进行采集；控制显示器用于对轴压加载装置和制冷装置进行控制，并对数据采集装置采集数据进行处理和显示。本发明专利技术可以广泛应用于水合物测量领域。

【技术实现步骤摘要】
水合物沉积物原位渗透率压力梯度及力学特性测量系统
本专利技术涉及一种适用于CT的水合物沉积物原位渗透率压力梯度及力学特性测量系统，属于岩土工程基础物性测量领域。
技术介绍
水合物作为一种储量巨大、能量密度高且清洁无污染的新型能源，成功吸引了世界人们的关注，但由于其不稳定性，水合物在开采过程中受外部条件变化可能发生受热分解、海底滑坡及井筒失稳等一系列地质灾害问题。由此需要从微观层面的渗透率压力变化以及其宏观层面的力学特性进行研究。然而，现阶段的研究中存在诸多问题：1、现阶段模拟测量试样内部渗透率压力的装置只能研究整个试样的大致压力，想要表征试样在模拟环境中各个位置的压力变化以及所对应的水合物形成区域难以实施；2、对于水合物轴向施压的力学破坏性能的研究而言，目前的研究只能对宏观力学特性进行研究，微观层面的具体分析无从观测研究；3、实验装置通常采取的液体硅油施加围压以及水浴包裹反应釜制冷极大地阻碍了CT拍摄的清晰性，不能为CT微观研究所使用；4、压力室采用的外观材料为纯铝或铝合金等低密度材料导热性能较好，容易造本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种水合物沉积物原位渗透率压力梯度及力学特性测量系统，其特征在于，包括：反应釜、沉积物试样、围压加载装置、孔压加载装置、轴压加载装置、制冷装置、数据采集装置以及控制显示器；/n所述反应釜用于盛放沉积物试样，并与所述围压加载装置、孔压加载装置、轴压加载装置、制冷装置和数据采集装置相连；/n所述轴压加载装置用于通过所述轴向加载活塞对所述沉积物试样加载轴向压力；/n所述孔压加载装置用于对所述沉积物试样施加孔压；/n所述围压加载装置用于向所述围压室施加围压；/n所述制冷装置用于对所述沉积物试样的温度进行控制；/n所述数据采集装置用于对实验过程中所述沉积物试样的温度和压力数据进行采集；/n所述控制显...

【技术特征摘要】
1.一种水合物沉积物原位渗透率压力梯度及力学特性测量系统，其特征在于，包括：反应釜、沉积物试样、围压加载装置、孔压加载装置、轴压加载装置、制冷装置、数据采集装置以及控制显示器；
所述反应釜用于盛放沉积物试样，并与所述围压加载装置、孔压加载装置、轴压加载装置、制冷装置和数据采集装置相连；
所述轴压加载装置用于通过所述轴向加载活塞对所述沉积物试样加载轴向压力；
所述孔压加载装置用于对所述沉积物试样施加孔压；
所述围压加载装置用于向所述围压室施加围压；
所述制冷装置用于对所述沉积物试样的温度进行控制；
所述数据采集装置用于对实验过程中所述沉积物试样的温度和压力数据进行采集；
所述控制显示器用于对所述轴压加载装置和制冷装置进行控制，并对所述数据采集装置采集数据进行处理和显示。


2.如权利要求1所述的一种水合物沉积物原位渗透率压力梯度及力学特性测量系统，所述反应釜包括底座、压力室主体和上端盖；
所述压力室主体采用中空的“I”字型结构，且压力室主体的上、下两端中部分别设置有直径大于中空部分的第一圆柱形凹槽，两所述第一圆柱形凹槽与所述中空部分不连通；
所述底座包括通过连接螺母连接的底部基座和底座基板，所述底部基座上部呈阶梯状，且所述阶梯状中部插入到所述压力室主体的中空部分，所述阶梯状的外围部分与所述压力室主体下端面及第一圆柱形凹槽接触，并通过螺栓固定连接；
所述上端盖中部设置有与所述压力室主体上端的第一圆柱形凹槽相连通的轴压腔室，所述轴压腔室内设置有轴向加载活塞；
所述沉积物试样下端放置在所述底部基座的阶梯状中部，所述沉积物试样上端与所述轴向加载活塞下部相接触，且所述沉积物试样外部、底部基座的阶梯状中部上方以及轴向加载活塞下部均包裹有橡皮膜，所述橡皮膜外部、压力室主体中空部分内壁所述底部基座的阶梯状中部上表面以及底部基座的上表面之间形成围压室。


3.如权利要求2所述的一种水合物沉积物原位渗透率压力梯度及力学特性测量系统，其特征在于，所述围压室采用填充硅油施加围压或采用氮气施加围压。


4.如权利要求3所述的一种水合物沉积物原位渗透率压力梯度及力学特性测量系统，其特征在于，当所述围压室采用氮气施加围压时，采用的围压加载装置包括围压加载泵、两针阀、氮气瓶、围压进气管路和围压出气管路；所述围压进气管路一端与所述压力室主体下端一侧预留的围压进气口相连，另一端与所述围压加载泵的输出端相连；所述围压加载泵的输入端通过所述针阀与所述氮气瓶相连；所述围压出气管路一端与所述压力室主体上部一侧预留的围压出气口相连，另一端经另一所述针阀与外界连通。


5.如权利要求2所述的一种水合物沉积物原位渗透率压力梯度及力学特性测量系统，其特征在于，所述上端盖中部设置的轴压腔室包括相互连通的第一腔体和第二腔体，且所述第一腔体为与所述压力室主体上端的第一圆柱形凹槽直径相同的圆柱形腔体，所述第二腔体为直径小于所述第一腔体直径的圆柱形腔体；所述轴向加载活塞呈“十”字型结构，且所述轴向加载活塞的纵轴由所述第二腔体进入所述上端...

【专利技术属性】
技术研发人员：李清平，宋永臣，庞维新，吕鑫，黄婷，杨明军，李洋辉，葛阳，樊奇，周云健，王清，朱军龙，赵晶瑞，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，中海油研究总院有限责任公司，大连理工大学，
类型：发明
国别省市：北京;11