【技术实现步骤摘要】
本申请涉及海洋岩土工程渗流领域，尤其涉及一种深海沉积物液气渗流模拟实验装置。
技术介绍
1、深海沉积物是海床地质现象发生的媒介，也是能源开采设施的直接承载者。在深海高压低温极端环境下，深部甲烷流体可能突破海床岩土介质的封闭屏障，产生裂隙等渗流通道，形成海底麻坑、气烟囱、泥火山等复杂地质灾变，造成海床设施的失稳和失效。同时，深海沉积物液气运移机易诱发深部地质灾变，致使海洋能源设施破坏。
2、深入揭示深海沉积物液气运移机理有助于分析麻坑等地质现象的发育模式，复现深部地质构造形成过程、预测海底-大气碳循环，也可为海洋能源设施的建设与维修提供关键性数据，避免或减少因海底液气运移诱发的灾变效应对海洋能源开采设施带来的影响。
3、目前关于深海沉积物液气运移的研究手段分为：①基于现场原位地震声学剖面、多波束探测等手段的现象描述：通过探测不同时期的地质构造状态，推测期间液气运移宏观过程，但该手段往往应用于大尺度、大时空的地质演变现象研究，无法定量描述液气运移机理；②通过室内单元体试验获得部分关键渗流数据，结合已有理论或数值软件对渗流过程进行拟合与推测在实验室中模拟现场渗流环境，间接推测液气运移过程，但该手段难以直观获得沉积物内部真实渗流状态；③通过ct扫描技术、核磁共振、微流控等可视化手段进行表征，但几种可视化方法均有各自局限性：ct扫描技术可反映土体内部三维特征，但一方面部分工业ct电磁屏蔽效应显著，无线信号操控难以维持实验预设状态，另一方面须确保扫描物体处于相对稳态，因此难以对渗流过程进行重现；核磁共振可对自由水中的
4、因此，专利技术一套深海沉积物液气运移可视化渗流装置亟待解决。
技术实现思路
1、为了克服现有技术的不足，本申请实施例提供一种深海沉积物液气渗流模拟实验装置，将微细观尺度和单元体尺度相结合，依附ct断层扫描仪完成对深海沉积物液气运移过程的可视化描述。技术方案如下：
2、一种深海沉积物液气渗流模拟实验装置，包括：
3、轴向多级加载模块，所述轴向多级加载模块包括样品腔和电动加载缸，所述样品腔用于填放深海沉积物，所述电动加载缸用于向所述样品腔中的沉积物施加对应深海原位状态的有效应力，所述轴向多级加载模块设置在ct断层扫描仪中，以对所述沉积物进行ct扫描；
4、储水瓶，所述储水瓶用于向所述样品腔中进水；
5、活塞容器，所述活塞容器中预存有气体，用于通过所述储水瓶的水驱动向所述样品腔中进气；
6、背压阀，所述背压阀用于调整所述样品腔中沉积物的孔隙水压力；
7、集液罐，所述集液罐用于收集所述样品腔中流出的流体。
8、进一步地，所述轴向多级加载模块还包括样品腔流体入口、下法兰盘、金属板、样品腔侧壁、透水板、有机高分子压缩层、上法兰盘、样品腔流体出口与伺服电机，所述伺服电机用于控制所述电动加载缸的运行，所述上法兰盘和下法兰盘与所述样品腔侧壁可拆卸地连接，所述样品腔流体入口与所述样品腔的底部连接，所述样品腔流体出口与所述样品腔的顶部连接，所述有机高分子压缩层用于将所述样品腔中的流体导出至所述样品腔流体出口，所述金属板用于防止所述沉积物与注入流体被带至所述下法兰盘与注气针连接处，所述透水板用于防止所述沉积物进入样品腔流体出口，并保证注入流体顺利通过有机高分子压缩层和样品腔流体出口，最终到达集液罐)，其中所述注气针用于将所述活塞容器中的气体注入所述样品腔中。
9、进一步地，所述有机高分子压缩层的材料采用peek。
10、进一步地，所述样品腔与所述集液罐之间设置有出口压力计，以结合所述背压阀进行所述样品腔中沉积物的孔隙水压力的调整。
11、进一步地，还包括恒流泵，所述恒流泵设置在所述ct断层扫描仪中，用于按照预定压力和速率向样品腔中注水或进气。
12、进一步地，当向所述样品腔中注水时，所述恒流泵一端连接储水瓶，另一端连接所述样品腔，所述恒流泵与所述样品腔之间连接有第四阀门和入口压力计。
13、进一步地，当向所述样品腔中进气时，所述恒流泵一端连接储气的活塞容器，另一端通过一注气针连接所述样品腔，所述样品腔和活塞容器中设置有第三阀门，所述恒流泵与所述样品腔之间连接有入口压力计。
14、进一步地，所述活塞容器的一端通过第二阀门分为两路，一路连接所述样品腔，用于向所述样品腔进气，另一路连接储气瓶，用于向所述活塞容器进气。
15、进一步地，所述储气瓶与所述活塞容器之间设置有调压阀，所述调压阀和所述第二阀门之间设置有压力表和第一阀门。
16、本申请的实施例提供的技术方案可以包括以下有益效果：
17、由上述实施例可知，本装置适用于海洋岩土工程渗流领域，尤其适用于海洋非饱和岩土介质多相渗流领域，能够完成对不同海洋环境荷载作用下流体通道的触发条件与发展趋势、气体软弱聚集层的形成与演变、沉积物二次沉积作用造成的记忆效应等海底渗流现象的可视化描述，突破ct断层扫描技术难以表征渗流过程的瓶颈。
18、应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。
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1.一种深海沉积物液气渗流模拟实验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轴向多级加载模块(14)还包括样品腔流体入口(18)、下法兰盘(19)、金属板(20)、样品腔侧壁(22)、透水板(23)、有机高分子压缩层(24)、上法兰盘(25)、样品腔流体出口(26)与伺服电机(28)，所述伺服电机(28)用于控制所述电动加载缸(27)的运行，所述上法兰盘(25)和下法兰盘(19)与所述样品腔侧壁(22)可拆卸地连接，所述样品腔流体入口(18)与所述样品腔(13)的底部连接，所述样品腔流体出口(26)与所述样品腔(13)的顶部连接，所述有机高分子压缩层(24)用于将所述样品腔(13)中的流体导出至所述样品腔流体出口(26)，所述金属板(20)用于防止所述沉积物(21)与注入流体被带至所述下法兰盘(19)与注气针(12)连接处，所述透水板(23)用于防止所述沉积物(21)进入样品腔流体出口(26)，并保证注入流体顺利通过有机高分子压缩层(24)和样品腔流体出口(26)，最终到达集液罐(17)，其中所述注气针(12)用于将所述活塞容器(6)中的
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述伺服电机(28)采用电池驱动，所述有机高分子压缩层(24)的材料采用PEEK。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述样品腔(13)与所述集液罐(17)之间设置有出口压力计(15)，以结合所述背压阀(16)对所述样品腔(13)中沉积物(21)进行孔隙水压力的调整。
5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，还包括恒流泵(9)，所述恒流泵设置在所述CT断层扫描仪中，采用电池驱动，用于按照预定压力和速率向样品腔(13)中注水或进气。
6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，当向所述样品腔(13)中注水时，所述恒流泵一端连接储水瓶(10)，另一端连接所述样品腔(13)，所述恒流泵与所述样品腔(13)之间连接有第四阀门和入口压力计(11)。
7.根据权利要求5所述的装置，其特征在于，当向所述样品腔(13)中进气时，所述恒流泵一端连接储气的活塞容器(6)，另一端通过一注气针(12)连接所述样品腔(13)，所述样品腔(13)和活塞容器(6)中设置有第三阀门(8)，所述恒流泵与所述样品腔(13)之间连接有入口压力计(11)。
8.根据权利要求7所述的装置，其特征在于，所述活塞容器(6)的一端通过第二阀门(7)分为两路，一路连接所述样品腔(13)，用于向所述样品腔(13)进气，另一路连接储气瓶(1)，用于向所述活塞容器(6)进气。
9.根据权利要求8所述的装置，其特征在于，所述储气瓶(1)与所述活塞容器(6)之间设置有调压阀(2)，所述调压阀(2)和所述第二阀门(7)之间设置有压力表(3)和第一阀门(5)。
...【技术特征摘要】
1.一种深海沉积物液气渗流模拟实验装置，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述轴向多级加载模块(14)还包括样品腔流体入口(18)、下法兰盘(19)、金属板(20)、样品腔侧壁(22)、透水板(23)、有机高分子压缩层(24)、上法兰盘(25)、样品腔流体出口(26)与伺服电机(28)，所述伺服电机(28)用于控制所述电动加载缸(27)的运行，所述上法兰盘(25)和下法兰盘(19)与所述样品腔侧壁(22)可拆卸地连接，所述样品腔流体入口(18)与所述样品腔(13)的底部连接，所述样品腔流体出口(26)与所述样品腔(13)的顶部连接，所述有机高分子压缩层(24)用于将所述样品腔(13)中的流体导出至所述样品腔流体出口(26)，所述金属板(20)用于防止所述沉积物(21)与注入流体被带至所述下法兰盘(19)与注气针(12)连接处，所述透水板(23)用于防止所述沉积物(21)进入样品腔流体出口(26)，并保证注入流体顺利通过有机高分子压缩层(24)和样品腔流体出口(26)，最终到达集液罐(17)，其中所述注气针(12)用于将所述活塞容器(6)中的气体注入所述样品腔(13)中。
3.根据权利要求2所述的装置，其特征在于，所述伺服电机(28)采用电池驱动，所述有机高分子压缩层(24)的材料采用peek。
4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于，所述样品腔(13)与所...
【专利技术属性】
技术研发人员：孔德琼，孙伟伦，朱斌，王路君，彭宇，
申请(专利权)人：浙江大学，
类型：发明
国别省市：
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