本发明专利技术公开了一种水合物三轴应力测试装置，涉及水合物测试技术领域，其包括：水合物生成单元、可分离的三轴应力测试舱、球阀保压单元以及控制与检测单元，水合物生成单元包括水合物生成桶，所述水合物生成桶用于反应生成带有金属示踪颗粒的水合物；可分离的三轴应力测试舱具有密闭腔体，且所述腔体内设有三轴应力测试仪，所述三轴应力测试仪用于测试有金属示踪颗粒的水合物的应力；球阀保压单元设置在所述三轴应力测试舱和所述水合物生成单元之间，用于控制两者的联通和封闭；控制与检测单元用于控制所述三轴应力测试舱内的电机按指令运动，并用于接收、处理和展示所述水合物生成单元的各类传感器的数据。元的各类传感器的数据。元的各类传感器的数据。
【技术实现步骤摘要】
高温低压环境下的水合物三轴应力测试装置及测试方法
[0001]本专利技术涉及水合物测试
，具体涉及一种高温低压环境下的水合物三轴应力测试装置及测试方法。
技术介绍
[0002]天然气水合物是一种气体分子(以甲烷为主)与水在一定温度和压力条件下形成的结晶状固体物质，俗称“可燃冰”。天然气水合物在自然界中分布广泛在陆地上的永久冻土层以及大陆边缘海底的沉积层中，其储量丰富，且清洁干净，被认为是具有前景的新型清洁能源，具有极高的资源价值，因此天然气水合物近年来一直是科学界和油气工业界的研究热点，但由于天然气水合物开采过程中由于温度和压力的变化会发生相变，对天然气水合物进行原位岩心获取十分困难，这也使得天然气水合物的基础研究面临巨大挑战。
[0003]科学界通常采用在实验室内合成水合物再进行实验研究，但海底天然气水合物的组成成分多种多样，而实验室内合成水合物的装置通常采用甲烷气体和水在低温高压条件下合成天然气水合物，不同的水合物生成压力、温度，以及添加的固体颗粒物质成分及密度等，都在很大程度上影响了天然气水合物的物理力学性质。而水合物的物理力学性质在水合物的开采领域起着十分重要的作用，因此对合成的水合物力学性质的检测非常关键。
技术实现思路
[0004]针对现有技术中的不足，本专利技术提供一种高温低压环境下的水合物三轴应力测试装置，合成水合物后，在保持水合物相态不发生改变的情况下，将三轴应力装置固定安装在合成的水合物上方，并开展水合物的三轴应力测试。本专利技术还提供了一种水合物三轴应力测试方法，其能在水合物相态不发生改变的情况下开展水合物的三轴应力测试。同时，三轴应力测试结束后，三轴应力测试装置可以在保持水合物相态不发生改变的情况下拆下，替换成其他实验设备，以备后期开展水合物其他物理化学等性质研究。
[0005]为实现上述目的，本专利技术可采用以下技术方案进行：
[0006]一种水合物三轴应力测试装置，其包括：
[0007]水合物生成单元，其包括水合物生成桶，所述水合物生成桶用于反应生成带有金属示踪颗粒的水合物；
[0008]可分离的三轴应力测试舱，其具有密闭腔体，且所述腔体内设有三轴应力测试仪，所述三轴应力测试仪用于测试有金属示踪颗粒的水合物的应力；
[0009]球阀保压单元，其设置在所述三轴应力测试舱和所述水合物生成单元之间，用于控制两者的联通和封闭；以及，
[0010]控制与检测单元，其用于控制所述三轴应力测试舱内的电机按指令运动，并用于接收、处理和展示所述水合物生成单元的各类传感器的数据。
[0011]如上所述的水合物三轴应力测试装置，进一步地，所述三轴应力测试舱包括电机、变速器、活塞杆、位移编码器、固定夹套，所述固定架套上固定有所述电机，所述电机的输出
端通过所述变速器上连接有可沿高度方向上下活动的竖向加压杆，所述竖向加压杆的下端依次安装有电磁铁和第一压力传感器，所述电磁铁通过磁力连接有带铁环的橡胶桶，所述橡胶桶的水平截面为圆环形，所述第一压力传感器用于检测对水合物的竖向压力值，所述位移编码器设置于所述变速器上，用于检测所述三轴应力测试仪下降的距离。
[0012]如上所述的水合物三轴应力测试装置，进一步地，所述球阀保压单元包括球阀阀体和球阀控制杆，其中，所述球阀控制杆用于控制所述球阀阀体的翻转，以控制球阀阀门的打开和关闭。
[0013]如上所述的水合物三轴应力测试装置，进一步地，所述控制与检测单元包括：
[0014]第二温度传感器，其设置于所述水合物生成单元内，用于检测水合物生成的环境温度，并接收来自温度控制器发出的调节指令；
[0015]第二压力传感器，其设置于所述水合物生成单元内，用于检测水合物生成的环境压力；
[0016]电机控制器，其与所述三轴应力测试舱的电机控制信号相连；
[0017]电脑控制器，其与所述物料添加单元内的电机控制器、所述温度控制器、所述第二压力传感器控制信号相连；以及，
[0018]运行于所述电脑控制器的程序软件。
[0019]如上所述的水合物三轴应力测试装置，进一步地，所述水合物生成单元设有带有电磁阀门的第二进气口、第二出气口、进水口和出水口。
[0020]如上所述的水合物三轴应力测试装置，进一步地，所述水合物生成桶采用透光且强度符合设定要求的有机玻璃或特种玻璃。
[0021]如上所述的水合物三轴应力测试装置，进一步地，所述水合物生成单元还包括水合物固定座和时域反射针，所述水合物固定座设于所述时域反射针上，所述时域反射针用于检测生成水合物的含水量。
[0022]如上所述的水合物三轴应力测试装置，进一步地，还包括第一密封端盖、第二密封端盖及第三密封端盖，所述第一密封端盖位于所述三轴应力测试舱的顶部，且所述第一密封端盖为实心圆形，所述第二密封端盖及所述第三密封端盖分别位于所述球阀保压单元的上下两端，且所述第二密封端盖及所述第三密封端盖均设有通孔。
[0023]如上所述的水合物三轴应力测试装置，进一步地，所述水合物生成单元、所述三轴应力测试舱及所述球阀保压单元通过若干法兰盘式的端盖连接，若干所述端盖通过紧锁螺丝固定，且所述端盖内设有密封圈。
[0024]本专利技术还提供一种水合物三轴应力测试方法，其包括以下步骤：
[0025]将水合物生成单元、保压球阀单元和三轴应力测试舱由下到上依次安装；
[0026]对三轴应力测试舱内加压至与水合物生成单元内部压力一致，打开保压球阀单元，以使得三轴应力测试舱与水合物生成单元的内部空间贯通；
[0027]控制竖向加压杆缓慢向下移动直至接近生成的水合物，橡胶桶在竖向加压杆的推动下插入水合物中，从而形成圆柱形的水合物样品；此时，对反应装置内部施加围压；
[0028]控制电磁铁断电并失去磁性，橡胶桶坐落在水合物固定座上，继续控制竖向加压杆缓慢向下移动，此时，电磁铁和第一压力传感器在竖向加压杆的带动下与橡胶桶产生相对运动，待接触到水合物样品后，即可以进行三轴应力测试，并即时记录第一压力传感器及
时域反射针的参数；
[0029]待水合物的三轴应力测试完成之后，释放三轴应力测试舱的压力，并待压力释放后将三轴应力测试舱替换成其他要进行测试的实验仪器，完成实验装置在保压状态下测试模块的切换。
[0030]本专利技术与现有技术相比，其有益效果在于：本专利技术的装置，合成水合物后，在保持水合物相态不发生改变的情况下，将三轴应力装置固定安装在合成的水合物上方，并开展水合物的三轴应力测试。同时，三轴应力测试结束后，三轴应力装置可以在保持水合物相态不发生改变的情况下拆下，替换成其他实验设备，以备后期开展水合物力学性质研究。本专利技术的装置可以大幅度提高水合物进行其他试验的效率。
附图说明
[0031]为了更清楚地说明本专利技术实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种水合物三轴应力测试装置，其特征在于，包括：水合物生成单元，其包括水合物生成桶，所述水合物生成桶用于反应生成带有金属示踪颗粒的水合物；可分离的三轴应力测试舱，其具有密闭腔体，且所述腔体内设有三轴应力测试仪，所述三轴应力测试仪用于测试有金属示踪颗粒的水合物的应力；球阀保压单元，其设置在所述三轴应力测试舱和所述水合物生成单元之间，用于控制两者的联通和封闭；以及，控制与检测单元，其用于控制所述三轴应力测试舱内的电机按指令运动，并用于接收、处理和展示所述水合物生成单元的各类传感器的数据。2.根据权利要求1所述的水合物三轴应力测试装置，其特征在于，所述三轴应力测试舱包括电机、变速器、活塞杆、位移编码器、固定夹套，所述固定架套上固定有所述电机，所述电机的输出端通过所述变速器上连接有可沿高度方向上下活动的竖向加压杆，所述竖向加压杆的下端依次安装有电磁铁和第一压力传感器，所述电磁铁通过磁力连接有带铁环的橡胶桶，所述橡胶桶的水平截面为圆环形，所述第一压力传感器用于检测对水合物的竖向压力值，所述位移编码器设置于所述变速器上，用于检测所述三轴应力测试仪下降的距离。3.根据权利要求1所述的水合物三轴应力测试装置，其特征在于，所述球阀保压单元包括球阀阀体和球阀控制杆，其中，所述球阀控制杆用于控制所述球阀阀体的翻转，以控制球阀阀门的打开和关闭。4.根据权利要求1所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置，其特征在于，所述控制与检测单元包括：第二温度传感器，其设置于所述水合物生成单元内，用于检测水合物生成的环境温度，并接收来自温度控制器发出的调节指令；第二压力传感器，其设置于所述水合物生成单元内，用于检测水合物生成的环境压力；电机控制器，其与所述三轴应力测试舱的电机控制信号相连；电脑控制器，其与所述物料添加单元内的电机控制器、所述温度控制器、所述第二压力传感器控制信号相连；以及，运行于所述电脑控制器的程序软件。5.根据权利要求1所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置，其特征在于，所述水合物生成单元设有带有电磁阀门的第二...
【专利技术属性】
技术研发人员：李星辰，寇贝贝，曾静，宁波，卢秋平，欧芬兰，熊亮，黄芳飞，
申请(专利权)人：广州海洋地质调查局，
类型：发明
国别省市：
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