一种测量水合物与特定介质作用力的装置及方法制造方法及图纸

本发明专利技术提供了一种测量水合物与特定介质作用力的装置及方法，包括执行模块、样品形成及测试模块、气体供应模块、冷却模块和指标检测模块，执行模块包括调速马达、快速接头、中空旋转杆和冷却腔；样品形成及测试模块包括第一测试模块和第二测试模块，均位于所述冷却腔内；所述气体供应模块与快速接头的侧端连接；冷却模块包络在样品形成及测试模块的外部空间，以对样品形成及测试模块进行冷却；指标检测模块用于测量第一测试模块和第二测试模块内部的视频图像、温度、压力和测量显示。本发明专利技术中的测试方法和装置可以测试力在不同作用方向对颗粒粘附和摩擦的影响，可测试样品剪切和抗拉强度，且其测试精度更加精确稳定。且其测试精度更加精确稳定。且其测试精度更加精确稳定。

【技术实现步骤摘要】
一种测量水合物与特定介质作用力的装置及方法


[0001]本专利技术涉及天然气水合物勘探与开发
，尤其涉及一种测量水合物与特定介质作用力的装置及方法。

技术介绍

[0002]随着常规化石能源开采难度的增大，并且造成环境污染，各国均十分重视对新能源的探索和开发。其中，天然气水合物有着储量巨大、清洁等优势，但其商业化开采还有诸多关键科学问题亟待解决。
[0003]颗粒间作用力直接影响了水合物储层出砂、管道水合物堵塞及地层稳定性等问题，研究水合物与地层颗粒/其他材料间的作用力，并厘清其作用规律，对于解决以上问题具有重要意义；另外，在常规的油气集运中，聚集水合物会堵塞集运管道，解决这一问题，也需要研究水合物颗粒间或水合物与金属材料之间的作用力。
[0004]现有测试水合物颗粒间的测试装置一般包括两种，一是：依托高精度位移台和力传感器直接测量粘附力和摩擦力；二是：依托已知弹性系数的金属丝间接测量，通过胡克定律计算出粘附力，但无法测试摩擦力。并且以上测试装置对于复杂作用力存在时也无法测量颗粒间的作用力。

技术实现思路

[0005]为克服现有的技术不足，本专利技术提供一种测量水合物与特定介质作用力的装置及方法，该方法和装置可以测量颗粒间的作用力，尤其可以测试力在不同作用方向对颗粒粘附和摩擦的影响，也可测试样品剪切和抗拉强度，同时通过调节转距以及倾斜角，测试结果更加精确稳定。
[0006]为解决上述问题，本专利技术提供一种测量水合物与特定介质作用力的装置，包括：
[0007]执行模块，包括调速马达、连接在所述调速马达输出轴上的快速接头、套接在所述快速接头顶端的中空旋转杆和包络所述中空旋转杆的冷却腔，且所述快速接头的顶端穿过所述冷却腔的底部，并使所述中空旋转杆关于所述快速接头的竖直中心轴水平对称；
[0008]样品形成及测试模块，包括连接在所述执行模块的中空旋转杆两端的第一测试模块和第二测试模块，所述第一测试模块和所述第二测试模块分别与对应的所述中空旋转杆的中间孔相连通，且均位于所述冷却腔内；
[0009]气体供应模块，所述气体供应模块与所述快速接头的侧端连接，所述气体供应模块的气体自所述快速接头流入所述中空旋转杆的中间孔至所述第一测试模块和所述第二测试模块的内部，以达到所述第一测试模块和所述第二测试模块的样品形成测试氛围；
[0010]冷却模块，包络在所述样品形成及测试模块的外部空间，以循环对所述样品形成及测试模块进行冷却；
[0011]指标检测模块，用于测量所述第一测试模块和所述第二测试模块内部的视频图像、温度、压力和测量显示。
[0012]进一步的，所述第一测试模块包括第一压力釜、密封盖设在所述第一压力釜外端的第一压力端盖、套接在所述中空旋转杆末端的第一滑杆和滑动连接在所述第一滑杆上的第一样品托，所述第一滑杆和所述第一样品托位于所述第一压力釜和所述第一压力端盖组成的密闭空间内。
[0013]进一步的，所述第二测试模块包括第二压力釜、密封盖设在所述第二压力釜外端的第二压力端盖、套接在所述中空旋转杆末端的第二滑杆和滑动连接在所述第二滑杆上的第二样品托，所述第二滑杆和所述第二样品托位于所述第二压力釜和所述第二压力端盖组成的密闭空间内。
[0014]进一步的，所述气体供应模块包括顺次连接的气源、增压泵和针阀，所述针阀的末端与所述快速接头的侧端连接。
[0015]进一步的，所述冷却模块包括冷却循环浴、冷却腔和连接管，所述冷却腔密封在所述样品形成及测试模块和所述执行模块的冷却腔的外部，所述冷却循环浴的一侧通过所述连接管与所述冷却腔的顶部一侧相连通，所述冷却循环浴的另一侧通过所述连接管与所述冷却腔的底部一侧相连通，以构成冷却循环回路。
[0016]进一步的，所述第一样品托包括第一方形样品槽、第一方形样品皿、第一圆形样品皿以及连接在所述第一样品托的本体两侧的第一紧固圈和第二紧固圈，所述第一方形样品槽、所述第一方形样品皿和所述第一圆形样品皿设在所述第一样品托的本体上表面且关于所述中空旋转杆对称，所述第一紧固圈和所述第二紧固圈密封连接在所述第一滑杆的两端。
[0017]进一步的，所述第二样品托包括第二方形样品槽、第二方形样品皿、第二圆形样品皿以及连接在所述第二样品托的本体两侧的第三紧固圈和第四紧固圈，所述第二方形样品槽、所述第二方形样品皿和所述第二圆形样品皿设在所述第二样品托的本体上表面且关于所述中空旋转杆对称，所述第三紧固圈和所述第四紧固圈密封连接在所述第二滑杆的两端。
[0018]进一步的，所述第一方形样品槽的侧壁设有第一样品凸台，所述第二方形样品槽的侧壁设有第二样品凸台，所述第一样品凸台和所述第二样品凸台的侧壁表面适于涂抹水合物样品。
[0019]进一步的，所述指标检测模块包括设在所述第一压力釜顶部的第一摄像机、设在所述第二压力釜顶部的第二摄像机、设在所述冷却腔且靠近所述第一测试模块的第一温度传感器、设在所述冷却腔且靠近所述第二测试模块的第二温度传感器、连接在所述快速接头与所述针阀之间的压力传感器以及显示装置，所述显示装置分别与所述第一摄像机、所述第二摄像机、所述第一温度传感器、所述第二温度传感器、所述压力传感器和所述调速马达电性连接。
[0020]本专利技术还提供了一种测量水合物与特定介质作用力的方法，采用上述所述的测量水合物与特定介质作用力的装置，包括以下步骤：
[0021]S1:参数设置：
[0022]设定指标检测模块、气体供应模块、执行模块、冷却模块的参数；
[0023]S2：系统预冷：
[0024]打开冷却模块，使样品形成及测试模块处在实验设定温度，并维持稳定；
[0025]S3：添加样品：
[0026]打开样品形成及测试模块，拿出样品托添加水合物样品，并调节样品托在滑杆上的位置x及与水平倾斜角θ，盖紧所述样品形成及测试模块；
[0027]S4：充气饱和：
[0028]打开气体供应模块，使气体流入所述样品形成及测试模块，调节进气压力并维持一段时间，通过指标检测模块观察水合物样品形成；
[0029]S5：样品测试：
[0030]调节执行模块，设定一定转速以获得不同的离心力，控制不同的角加速度，以获得不同的切向力，测试样品剪切和抗拉强度。
[0031]本专利技术与现有技术相比具有显著的优点和有益效果，具体体现在以下方面：
[0032]1、本专利技术通过气体供应模块3向样品形成及测试模块2的内部泵入气体，以形成所需的气体氛围；执行模块4由调速马达34控制样品形成及测试模块 2的运动控制，通过中空旋转杆43向第一测试模块21和第二测试模块22的内部供应气体，形成测试环境；样品形成及测试模块2用于形成样品颗粒测试状态，并测试力在不同作用方向下对样品颗粒粘附和摩擦的影响，冷却模块4用于构建水合物形成温度，指标检测模块1用于测量水合物形成的视频图像、温度、压力和测量显示。
[0033]2、采用离心力测试水合物颗粒间作用力，测试时只需要调节转速和转本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种测量水合物与特定介质作用力的装置，其特征在于，包括：执行模块(4)，包括调速马达(41)、连接在所述调速马达(41)输出轴上的快速接头(42)、套接在所述快速接头(42)顶端的中空旋转杆(43)和包络所述中空旋转杆(43)的冷却腔(44)，且所述快速接头(42)的顶端穿过所述冷却腔(44)的底部，并使所述中空旋转杆(43)关于所述快速接头(42)的竖直中心轴水平对称；样品形成及测试模块(2)，包括连接在所述执行模块(4)的中空旋转杆(43)两端的第一测试模块(21)和第二测试模块(22)，所述第一测试模块(21)和所述第二测试模块(22)分别与对应的所述中空旋转杆(43)的中间孔相连通，且均位于所述冷却腔(44)内；气体供应模块(3)，所述气体供应模块(3)与所述快速接头(42)的侧端连接，所述气体供应模块(3)的气体自所述快速接头(42)流入所述中空旋转杆(43)的中间孔至所述第一测试模块(21)和所述第二测试模块(22)的内部，以达到所述第一测试模块(21)和所述第二测试模块(22)的样品形成测试氛围；冷却模块(4)，包络在所述样品形成及测试模块(2)的外部空间，以循环对所述样品形成及测试模块(2)进行冷却；指标检测模块(1)，用于测量所述第一测试模块(21)和所述第二测试模块(22)内部的视频图像、温度、压力和测量显示。2.根据权利要求1所述的测量水合物与特定介质作用力的装置，其特征在于，所述第一测试模块(21)包括第一压力釜(211)、密封盖设在所述第一压力釜(211)外端的第一压力端盖(212)、套接在所述中空旋转杆(43)末端的第一滑杆(213)和滑动连接在所述第一滑杆(213)上的第一样品托(214)，所述第一滑杆(213)和所述第一样品托(214)位于所述第一压力釜(211)和所述第一压力端盖(212)组成的密闭空间内。3.根据权利要求2所述的测量水合物与特定介质作用力的装置，其特征在于，所述第二测试模块(22)包括第二压力釜(221)、密封盖设在所述第二压力釜(221)外端的第二压力端盖(222)、套接在所述中空旋转杆(43)末端的第二滑杆(223)和滑动连接在所述第二滑杆(223)上的第二样品托(224)，所述第二滑杆(223)和所述第二样品托(224)位于所述第二压力釜(221)和所述第二压力端盖(222)组成的密闭空间内。4.根据权利要求3所述的测量水合物与特定介质作用力的装置，其特征在于，所述气体供应模块(3)包括顺次连接的气源(31)、增压泵(32)和针阀(33)，所述针阀(33)的末端与所述快速接头(42)的侧端连接。5.根据权利要求3所述的测量水合物与特定介质作用力的装置，其特征在于，所述冷却模块(5)包括冷却循环浴(51)、冷却腔(52)和连接管(53)，所述冷却腔(52)密封在所述样品形成及测试模块(2)和所述执行模块(4)的冷却腔(44)的外部，所述冷却循环浴(51)的一侧通过所述连接管(53)与所述冷却腔(52)的顶部一侧相连通，所述冷却循环浴(51)的另一侧通过所述连接管(53)与所述冷却腔(52)的底部一侧相连通，以构成冷却循环回路。6.根据权利要求3所述的测量水合物与特定介质作用力的装置，其特征在于，所述第一样品托(214...

【专利技术属性】
技术研发人员：刘志辉，刘世龙，宁伏龙，罗强，刘隆婧，陶征涛，刘志超，欧文佳，张凌，
申请(专利权)人：中国地质大学武汉，
类型：发明
国别省市：