[实用新型]一种含水合物沉积物力学特性检测装置

说明书

本实用新型公开了一种含水合物沉积物力学特性检测装置，包括装置架、固定平台，三轴压力室安装在固定平台上，固定平台连接传动组件；三轴压力室最外室连接压力组件，三轴压力室中间室连接围压组件和恒温组件，三轴压力室最内室连接真空组件和注气液组件；量力环安装在装置架和三轴压力室之间；信号检测单元包括安装在三轴压力室内的声发射传感器，声发射传感器依次连接的放大器模块、多路信号切换模块、数据采集模块、控制器模块，控制器模块连接参数采集分析器和声发射源定位器，声发射源定位器连接裂纹成像仪。本实用新型能动态的反映缺陷变化趋势，不需附加能量；能准确识别样品在三轴加载过程中断裂时间点，对缺陷位置定位准确。

技术领域

本实用新型涉及一种含水合物沉积物的力学特性检测装置，属于天然气水合物勘探开发技术领域。

背景技术

天然气水合物在国际被普遍认为是未来最具开发前景的清洁型战略资源，掌握天然气水合物的物理特性是扩大开采可能性、保证开采过程安全性、提高开采效率的必要保障。在实验室开展岩石物理模拟实验是获取含水合物沉积物物理特性参数的重要手段，需要在实验中模拟水合物在自然界中的赋存环境，实验方法与目的围绕孔隙度与饱和度等重要物理参数展开，准确获取这些物理特性参数与储层力学性质之间的定性及定量关系，最终完成对天然气水合物储层物理性质、尤其是地层稳定性的评价。实验室开展的针对天然气水合物的物理模拟实验主要集中于研究水合物的饱和度、孔隙度、沉积物组分等因素对含水合物沉积物的声学、电学和力学等物理特性的影响。

目前主要通过三轴压缩实验来测试含水合物沉积物的力学特性，选取一定量的应变对应的偏应力来衡量含水合物沉积物的抗剪强度，获取含水合物饱和度、孔隙度、沉积物组分等因素对含水合物沉积物抗剪强度的影响。当前技术的缺陷主要在于：

(1)选取的偏应力与实际沉积物的破坏应力之间存在偏差；

(2)采用应变片等方式测量获取的应变大小与实际应变之间存在偏差；

(3)根据应力应变关系曲线图无法准确地获取含水合物沉积物在三轴加载过程中结构发生破坏的时间点；

(4)需要仪器提供附加能量用于检测；

(5)无法动态地获取裂纹的位置和扩展路径信息。

实用新型内容

为了解决当前技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种含水合物沉积物的力学特性检测装置。

为达到上述目的，本实用新型所采用的技术手段是：一种含水合物沉积物的力学特性检测装置，包括装置架，安装在装置架上的固定平台，三轴压力室安装在固定平台上，固定平台连接传动组件；连接三轴压力室最外室，提供室内稳定压力的压力组件；连接三轴压力室中间室，提供实验所需围压的围压组件，围绕压力室中间室设置的恒温组件；连接三轴压力室最内室，对样品抽真空的真空组件，连接三轴压力室最内室，向样品注入气体与液体的注气液组件；安装在装置架和三轴压力室之间的量力环；所述信号检测单元包括若干安装在三轴压力室内的声发射传感器，声发射传感器信号经依次连接的放大器模块、多路信号切换模块、数据采集模块输出至控制器模块，控制器模块连接参数采集分析器和声发射源定位器，声发射源定位器连接裂纹成像仪。

进一步的，所述三轴压力室最内室为橡胶套围成的空心圆柱形，在中间空心中包裹待测样品，橡胶套与三轴压力室中间室的内金属壁之间留有内空隙层，内空隙层中填充液体，围压组件包括围压泵，围压管一端连接围压泵，另一端连接内空隙层，围压阀安装在围压管上；三轴压力室中间室内金属壁与三轴压力室中间室外金属壁之间设置中空隙层，恒温组件包括恒温槽，连接恒温槽和中孔隙层的恒温管，安装在恒温管上的循环泵；注气液组件包括连接橡胶套的气液管，连接气液管的增压泵，连接增压泵的气瓶或液体瓶。

更进一步的，所述三轴压力室中间室的内金属壁表面安装2个声发射传感器，传感器端面与内壁齐平，采用磁吸附式夹具固定，分成正对或非正对安装，轴向位置可改变；