[发明专利]基于土工离心机的海洋渗漏型天然气水合物成藏模拟实验装置及方法

权利要求书

1.基于土工离心机的海洋渗漏型天然气水合物成藏模拟实验装置，包括土工离心机，其特征在于，还包括挂篮总成和旋臂搭载设备总成；所述挂篮总成通过挂篮连接轴(20)与土工离心机的土工离心机旋臂(29)的一端铰接，所述挂篮总成为水合物成藏模拟场所，土工离心机为水合物成藏提供250倍重力加速度的离心加速度场；所述旋臂搭载设备总成固定设置在土工离心机旋臂(29)上，旋臂搭载设备总成通过管路线缆与挂篮总成相连，用以实现对水合物成藏的温度控制、气源提供及数据采集；

所述挂篮总成包括固定构件、高压仓、水浴夹套(12)、挂篮钢架(18)和测量探头，固定构件设置在高压仓内，水浴夹套(12)设置在高压仓外侧，水浴夹套(12)用以降低并控制高压仓与其内部构件的温度；高压仓的底部通过固定支柱(19)与挂篮钢架(18)固定连接，所述挂篮钢架(18)通过挂篮连接轴(20)连接高压仓与土工离心机旋臂(29)；所述测量探头包括布置于高压仓内的冷光源摄像头(4)、温度探头(5)和一对声波探头(2)，分别对应的用于观测天然气水合物生长情况、测量含天然气水合物土体样品(1)的温度和声波数据；

所述固定构件包括样品筒(3)和固定框(6)，所述高压仓包括通过卡套(15)密封连接的高压仓圆筒(11)和高压仓上盖(14)；样品筒3的底端与高压仓圆筒(11)底面接触且密封连接，并通过固定框(6)压紧固定，用于放置含天然气水合物土体样品(1)；其中，高压仓的底部和顶部分别对应的设置有气体入口(8)和气体出口(9)，气体出口(9)的一侧安装有航空插头(10)用于引出高压仓内测量线缆；水浴夹套(12)的底部和顶部分别对应的设置有冷媒入口(16)和冷媒出口(17)。

2.根据权利要求1所述的基于土工离心机的海洋渗漏型天然气水合物成藏模拟实验装置，其特征在于：所述旋臂搭载设备总成包括低温恒温槽(21)、气体供给罐(22)和数据采集器(23)，低温恒温槽(21)、气体供给罐(22)和数据采集器(23)分别对应的通过相应的管路线缆与挂篮总成相连，低温恒温槽用以为水合物成藏提供低温环境，气体供给罐用以为天然气水合物成藏提供持续稳定的气源，数据采集器用以测量记录水合物成藏过程中的气体压力、温度和声波速度数据。

3.根据权利要求2所述的基于土工离心机的海洋渗漏型天然气水合物成藏模拟实验装置，其特征在于：所述数据采集器(23)包括声波发生器、声波采集卡、温度采集器、视频采集卡和数据图像存储终端，通过数据采集器线缆(28)沿土工离心机旋臂(29)固定并汇集于挂篮连接轴(20)与挂篮总成的测量探头线缆相连接。

4.根据权利要求2所述的基于土工离心机的海洋渗漏型天然气水合物成藏模拟实验装置，其特征在于：所述气体供给罐(22)固定于土工离心机旋臂(29)上靠近离心旋转轴(32)的位置，通过气体供给管路(25)和气体回收管路(24)与高压仓内相连通并形成高压天然气循环回路，气体供给管路(25)与气体入口(8)相连通，气体出口(9)与气体回收管路(24)相连通。

5.根据权利要求2所述的基于土工离心机的海洋渗漏型天然气水合物成藏模拟实验装置，其特征在于：所述低温恒温槽(21)固定于土工离心机旋臂(29)上靠近离心旋转轴(32)的位置，通过冷媒供给管路(27)和冷媒回收管路(26)与水浴夹套(12)相连通并形成冷媒循环回路，冷媒供给管路(27)与冷媒入口(16)相连通，冷媒出口(17)与冷媒回收管路(26)相连通。

6.根据权利要求1所述的基于土工离心机的海洋渗漏型天然气水合物成藏模拟实验装置，其特征在于：在水浴夹套(12)以及高压仓上盖(14)外侧还设置有保温层(13)。

7.根据权利要求1所述的基于土工离心机的海洋渗漏型天然气水合物成藏模拟实验装置，其特征在于：所述声波探头(2)采用弯曲元声波探头。

8.根据权利要求1所述的基于土工离心机的海洋渗漏型天然气水合物成藏模拟实验装置，其特征在于：所述的管路线缆包括冷媒循环管路、高压气体管路以及数据采集线缆，管路线缆均汇集于挂篮连接轴(20)处。