[发明专利]一种海底天然气水合物岩心声波式平面应变仪装置

摘要

本发明属天然气水合物基础物性测量技术领域，提供了一种海底天然气水合物岩心声波式平面应变仪装置，包括主机及加载系统、内部平面约束系统、底部岩心填装转移系统、径向围压及岩心孔压控制测量系统、计算机数据采集系统和声波测量系统。该装置能够原位生成天然气水合物沉积物岩心，并且在模拟海洋原有储存状态下进行平面应变力学实验，对海底天然气沉积物岩心进行强度及体积变形测量，同时解决了现有平面应变仪所具备的加载端面约束不完整、加载板与岩心间的摩擦过大、量测精度不够，岩心橡皮膜容易被扎破等诸多问题，并引入了声波测量装置，可以在剪切时对岩心进行声波扫描，极大地增强了对岩心基础物性的研究。

主权项

1.一种海底天然气水合物岩心声波式平面应变仪装置，其特征在于，包括主机及加载系统、内部平面约束系统、底部岩心填装转移系统、径向围压及岩心孔压控制测量系统及计算机数据采集系统；所述主机及加载系统包括主机框架与加载装置；所述主机框架由上部支架(4)和下部支架(5)固定连接而成；所述加载装置包括小型液压油缸(1)、稳压装置(2)、活塞(3)、柱塞泵(37)；所述小型液压油缸(1)穿过上部支架上端中心开设的通孔，通过稳压装置(2)与活塞(3)一端连接；活塞(3)另一端穿过下部支架上端开设的通孔与轴向盖板(7)相连；所述内部平面约束系统包括轴向约束系统、径向约束系统与多层橡皮膜；所述多层橡皮膜由外层橡皮膜(16)、六角橡皮膜(17)与内层橡皮膜(18)构成，三层橡皮膜由内至外叠加放置；所述轴向约束系统设置于多层橡皮膜顶部，包括沿径向由里向外依次布置的轴向盖板(7)上部、轴向压板(10)、径向伸缩压板(13)、连接装置(14)以及轴向滚轮(15)和轴向密封圈(12)；其中，轴向盖板(7)上部、轴向压板(10)、径向伸缩压板(13)与连接装置(14)的下端面处于同一平面共同提供轴向约束，通过径向伸缩压板(13)的伸缩约束岩心轴向变形；所述连接装置为一C型结构，其上部端面通过轴向滚轮(15)与径向压板(19)内侧面接触，下部端面设置轴向密封圈(12)直接与径向压板(19)内侧面接触，连接装置通过轴向滚轮沿径向压板的内侧面滑动实现轴向运动，通过径向伸缩压板的伸缩实现径向运动；径向约束系统包括沿橡皮膜两侧对称设置的两组部件，每组部件包括径向压板(19)、柔性水囊(21)、上端径向密封圈(11)、下端径向密封圈(22)；其中，上端径向密封圈(12)用于密封径向压板上端面与上部支架(4)下端面；下端径向密封圈(22)用于密封径向压板下端面与底部压板(23)上端面；所述柔性水囊(21)同时与径向压板的外侧面、上部支架下端面和底部压板上侧面接触，通过排水量计算岩心径向应变；所述径向围压及岩心孔压控制测量系统包括至少四个柱塞泵及橡皮膜上、下侧布置的上侧透水石(31)和下侧透水石(30)；其中，柱塞泵分别与上、下侧透水石、稳压装置和柔性水囊连接；所述底部岩心填装转移系统位于主机框架下部，用于支撑多层橡皮膜和柔性水囊的底部，实现岩心的移动；所述计算机数据采集系统包括计算机、信号线、温度传感器、压力传感器、位移传感器，所述计算机用于处理数据及信号，所述温度、压力、位移传感器用于将相应信号转换为电信号传送至计算机。