含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置与方法，属于岩土力学技术领域。该装置包括反应釜、切削刀具、泥输送机构和旁压测试装置，反应釜用于填充有待测试含天然气水合物地层模拟物质，切削刀具设置于反应釜内，并且，切削刀具能够相对于反应釜上下移动，泥输送机构的一端与反应釜相连通，用于将切削刀具切削所得的泥从反应釜输出；旁压测试装置能够随切削刀具移动至设定的深度完成旁压测试实验。该方法基于该装置而实现。其采用原位测试方法可对含天然气水合物地层直接测试其工程力学参数，同时，对天然气水合物开发的地层稳定以及工程灾害的防治具有重要意义。义。义。

【技术实现步骤摘要】
含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置与方法


[0001]本专利技术涉及岩土力学
，特别是涉及一种含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置与方法。

技术介绍

[0002]含天然气水合物通常分布于陆地冻土地区或大陆边缘深海浅层沉积物中，在一定温度和压力条件下，由甲烷气体与水结合形成笼状化合物。近20年来，尽管国内外学者对含天然气水合物沉积物的研究颇多，但在海底水合物储层方面，由于天然气水合物处于深海环境，对赋存环境温度与压力变化敏感，极易产生分解，其原状试样获取困难，关键物理力学参数测试不准确。

技术实现思路

[0003]有鉴于此，本专利技术提供了一种含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置与方法，其采用原位测试方法可对含天然气水合物地层直接测试其工程力学参数，同时，对天然气水合物开发的地层稳定以及工程灾害的防治具有重要意义，从而更加适于实用。
[0004]为了达到上述第一个目的，本专利技术提供的含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置的技术方案如下：
[0005]本专利技术提供的含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置包括反应釜(1)、切削刀具、泥输送机构和旁压测试装置(14)，
[0006]所述反应釜(1)用于填充有待测试含天然气水合物地层模拟物质，
[0007]所述切削刀具设置于所述反应釜(1)内，并且，所述切削刀具能够相对于所述反应釜(1)上下移动，
[0008]所述泥输送机构的一端与所述反应釜(1)相连通，用于将所述切削刀具切削所得的泥从所述反应釜(1)输出；
[0009]所述旁压测试装置(14)能够随所述切削刀具移动至设定的深度完成旁压测试实验。
[0010]本专利技术提供的含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置还可采用以下技术措施进一步实现。
[0011]作为优选，所述反应釜(1)上设有进出气口(7)。
[0012]作为优选，所述测试含天然气水合物地层模拟物质包括饱和沉积物和甲烷气体。
[0013]作为优选，所述反应釜(1)包括反应釜内胆(2)、反应釜滤网(4)、升降杆(17)，
[0014]所述反应釜滤网(4)设置于所述反应釜内胆(2)的顶部，
[0015]所述升降杆(17)能够相对于所述反应釜滤网(4)上下移动，
[0016]所述切削刀具固定连接于所述升降杆(17)的底部。
[0017]作为优选，所述泥输送机构包括螺旋传输机(34)。
[0018]作为优选，所述切削刀具包括切削刀盘(25)、侧壁和储泥仓隔板(31)，
[0019]所述切削刀盘(25)、侧壁和储泥仓隔板(31)之间合围得到所述储泥仓(30)，
[0020]所述切削刀具(25)上设置有镂空，
[0021]通过所述镂空，所述切削刀具(25)切削所得的泥能够进入到所述储泥仓(30)内，
[0022]所述螺旋传输机(34)通过其一端与所述储泥仓(30)连通。
[0023]作为优选，所述切削刀具还包括平衡仓隔板(33)、传动承台(28)，
[0024]所述平衡仓隔板(33)、储泥仓隔板(31)和侧壁之间合围得到气压平衡仓(32)，
[0025]所述传动承台(28)压设于所述储泥仓隔板(31)的上方。
[0026]作为优选，所述反应釜(1)还包括反应釜外壳(3)和冷却管，
[0027]所述反应釜内胆(2)和反应釜外壳(3)之间设置有容置空间，
[0028]所述冷却管设置于所述容置空间内。
[0029]作为优选，所述含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置还包括保温层(6)，
[0030]所述保温层(6)设置于所述容置空间内。
[0031]作为优选，所述含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置还包括反应釜密封盖(5)，
[0032]所述反应釜密封盖(5)盖设于所述反应釜内胆(2)的上方，使得所述反应釜内胆(2)形成一密闭空间。
[0033]作为优选，所述含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置还包括泥土临时储存仓(16)，所述泥土临时储存仓(16)设置于所述反应釜密封盖(5)内，
[0034]所述泥输送机构的另一端与所述泥土临时储存仓(16)相连通。
[0035]作为优选，所述含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置还包括电磁密封衬垫(9)，
[0036]所述电磁密封衬垫(9)设置于所述反应釜密封盖(5)和所述反应釜(1)之间。
[0037]作为优选，所述含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置还包括机架和一对翻转支架(19)，
[0038]所述翻转支架(19)的外侧设置于所述机架上，所述一对翻转支架(19)的设置高度相同，并且，所述翻转支架(19)能够相对于所述机架旋转；
[0039]所述翻转支架(19)的内侧固定连接于所述反应釜(1)。
[0040]作为优选，所述含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置还包括一对可升降支架(20)、升降传动链条(21)和升降电机(22)，
[0041]所述可升降支架(20)的内侧固定连接于所述反应釜密封盖(5)，
[0042]所述可升降支架(20)的外侧连接于所述升降传动链条(21)，
[0043]所述升降电机(22)通过控制所述升降传动链条(21)，控制所述可升降支架(20)的升降。
[0044]作为优选，所述含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置还包括差动变压器(11)、信号放大器、信号控制定位器、液压调节阀(10)、比例流量阀(12)和压力传感器(13)，
[0045]所述液压调节阀(10)和比例流量阀(12)设置于所述反应釜密封盖(5)上，其中，所述液压调节阀(10)用于调节进入所述反应釜(1)的气体流量，所述比例流量阀(12)用于调节从所述反应釜(1)排出的气体流量，
[0046]所述压力传感器(13)用于获取所述反应釜(1)内的压力数据；
[0047]所述差动变压器(11)用于将从所述压力传感器获取的压力信号转换为电信号，并通过信号放大器将所述电信号放大后传递给信号控制定位器，从而控制液压调节阀(10)的开度。
[0048]作为优选，所述含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置还包括螺旋传动探杆(17)和钻入电机(18)，
[0049]所述钻入电机(18)用于控制所述螺旋传动探杆(17)在竖直方向的移动。
[0050]作为优选，所述含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置还包括测量腔，所述测量腔的侧壁设有弹性膜(42)。
[0051]作为优选，所述的含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置，其特征在于，还包括主切刀(39)、先行刀(40)和刮刀(41)，
[0052]所述主切刀(39)、先行刀(40)和刮刀(41)均设置于所述切削刀盘(25)的内部。
[0053]为了达到上述第二个目的，本专利技术提供的含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置，其特征在于，包括反应釜(1)、切削刀具、泥输送机构和旁压测试装置(14)，所述反应釜(1)用于填充有待测试含天然气水合物地层模拟物质，所述切削刀具设置于所述反应釜(1)内，并且，所述切削刀具能够相对于所述反应釜(1)上下移动，所述泥输送机构的一端与所述反应釜(1)相连通，用于将所述切削刀具切削所得的泥从所述反应釜(1)输出；所述旁压测试装置(14)能够随所述切削刀具移动至设定的深度完成旁压测试实验。2.根据权利要求1所述的含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置，其特征在于，所述反应釜(1)上设有进出气口(7)。3.根据权利要求1所述的含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置，其特征在于，所述测试含天然气水合物地层模拟物质包括饱和沉积物和甲烷气体。4.根据权利要求1所述的含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置，其特征在于，所述反应釜(1)包括反应釜内胆(2)、反应釜滤网(4)、升降杆(17)，所述反应釜滤网(4)设置于所述反应釜内胆(2)的顶部，所述升降杆(17)能够相对于所述反应釜滤网(4)上下移动，所述切削刀具固定连接于所述升降杆(17)的底部。5.根据权利要求1所述的含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置，其特征在于，所述泥输送机构包括螺旋传输机(34)。6.根据权利要求5所述的含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置，其特征在于，所述切削刀具包括切削刀盘(25)、侧壁和储泥仓隔板(31)，所述切削刀盘(25)、侧壁和储泥仓隔板(31)之间合围得到所述储泥仓(30)，所述切削刀具(25)上设置有镂空，通过所述镂空，所述切削刀具(25)切削所得的泥能够进入到所述储泥仓(30)内，所述螺旋传输机(34)通过其一端与所述储泥仓(30)连通。7.根据权利要求6所述的含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置，其特征在于，所述切削刀具还包括平衡仓隔板(33)、传动承台(28)，所述平衡仓隔板(33)、储泥仓隔板(31)和侧壁之间合围得到气压平衡仓(32)，所述传动承台(28)压设于所述储泥仓隔板(31)的上方。8.根据权利要求4所述的含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置，其特征在于，所述反应釜(1)还包括反应釜外壳(3)和冷却管，所述反应釜内胆(2)和反应釜外壳(3)之间设置有容置空间，所述冷却管设置于所述容置空间内；作为优选，所述含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置还包括保温层(6)，所述保温层(6)设置于所述容置空间内；作为优选，所述含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置还包括反应釜密封盖(5)，所述反应釜密封盖(5)盖设于所述反应釜内胆(2)的上方，使得所述反应釜内胆(2)形成一密闭空间；
作为优选，所述含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置还包括泥土临时储存仓(16)，所述泥土临时储存仓(16)设置于所述反应釜密封盖(5)内，所述泥输送机构的另一端与所述泥土临时储存仓(16)相连通；作为优选，所述含天然气水合物地层自钻式旁压模拟测试装置还包括电磁密封衬垫(9)，所述电磁密封衬垫(9)设置于所述反应釜密封盖(5)和所述反...

【专利技术属性】
技术研发人员：魏厚振，刘昊，薛强，孟庆山，李肖肖，许睿，
申请(专利权)人：中国科学院武汉岩土力学研究所，
类型：发明
国别省市：