[发明专利]考虑水合物降压开采诱发砂土井壁静态液化模型试验装置

权利要求书

1.考虑天然气水合物降压开采诱发砂土井壁静态液化失稳试验装置，其特征在于：

包括模型箱(0)、液压控制组件、充气控制组件、温度控制组件、体积损失控制组件和数据采集组件组成，其中

所述模型箱(0)前侧为开口玻璃窗，用于观察模型箱(0)内状况；模型箱(0)上设有开口和上盖，所述上盖用于打开或闭合开口，所述开口用于填充试验材料；所述试验材料包括砂土、水和砂土井，所述砂土和水依次铺设在模型箱(0)内，所述开采井壁(5)竖向布置在砂土中；

所述液压控制组件用于控制模型箱(0)内的水压以模拟深海压力；

所述充气控制组件用于控制模型箱(0)内砂土的含气量；

所述温度控制组件用于控制含气砂土的温度以模拟开采时的温度；

所述体积损失控制组件用于模拟天然气水合物开采引发的体积损失；

所述数据采集系统用于采集试验数据。

2.按照权利要求1所述考虑天然气水合物降压开采诱发砂土井壁静态液化失稳模型试验装置，其特征在于：所述液压控制组件包括液压泵、水箱(8)、液体减压阀(10)、第一球阀(2)以及水管；所述水箱(8)和模型箱(0)通过水管连通，所述液压泵安装在水箱(8)上用于将水箱(8)内的水泵入模型箱(0)内；所述液体减压阀(10)设置在与模型箱(0)相接的管路上用于控制模型箱(0)内的水压；所述第一球阀(2)设置在与模型箱(0)相接的管路上用于控制水管的开关。

3.按照权利要求1所述考虑天然气水合物降压开采诱发砂土井壁静态液化失稳模型试验装置，其特征在于：所述充气控制组件包括空气压缩机(1)、第二球阀(9)、气体减压阀(3)以及通气管；所述通气管一端与空气压缩机(1)的输出端连接，另一端埋设在砂土内；所述第二球阀(9)安装在通气管上用于控制气管的开关；所述气体减压阀(3)安装在通气管上用于控制砂土中含气量。

4.按照权利要求1所述考虑天然气水合物降压开采诱发砂土井壁静态液化失稳模型试验装置，其特征在于：所述温度控制组件包括温度控制电脑(6)、加热棒(12)和温度计(20)，

所述加热棒(12)埋设在砂土内用于为砂土加热；

温度计(20)所述温度计(20)埋设在砂土内用于测量砂土温度；

所述温度控制电脑(6)与加热器(12)连接温度计(20)用于控制加热器的功率以及开关；

所述温度控制电脑(6)与温度计(20)连接用于实时监测、反馈试验过程中砂土的温度变化。

5.按照权利要求1所述考虑天然气水合物降压开采诱发砂土井壁静态液化失稳模型试验装置，其特征在于：体积损失控制系统包括活塞(15)、变速器(16)、电机马达(17)和滑动腔室(19)；所述滑动腔室(19)在模型箱(0)底部，所述活塞(15)滑动连接在滑动腔室(19)内形成活塞(15)结构，活塞(15)底部固定有活塞(15)杆，所述变速器(16)安装在电机马达(17)上用于调节输出速度；电机马达(17)与电源的总可控开关连接用于控制其启动和关闭；利用齿条与变速器(16)的变速齿轮啮合实现转动转化为直线运动，齿条的顶部作用在活塞(15)的底部的活塞(15)杆上从而实现活塞(15)的滑动；活塞(15)上侧的土体随活塞(15)的下移而下沉至滑动腔室(19)内，即模拟出模型箱(0)内土体体积的损失。

6.按照权利要求1所述考虑天然气水合物降压开采诱发砂土井壁静态液化失稳模型试验装置，其特征在于：所述数据采集组件包括应力计(4)，所述应力计(4)固定在开采井外侧且被埋设在砂土内用于测定砂土的应力。

7.按照权利要求1所述考虑天然气水合物降压开采诱发砂土井壁静态液化失稳模型试验装置，其特征在于：所述数据采集组件包括位移计(13)，所述位移计(13)用于测量活塞(15)的下移量，再结合活塞(15)的截面积计算出损失的体积。

8.按照权利要求(1)所述考虑天然气水合物降压开采诱发砂土井壁静态液化失稳模型试验装置，其特征在于：所述数据采集组件包括监控系统，所述监控系统包括支架、LED灯照明和数码相机，所述支架设模型箱(0)有玻璃开窗的前侧，所述LED灯照明和数码相机安装在支架上用于拍摄记录试验过程。