[发明专利]含多测量单元的高压三轴压力室

说明书

技术领域

本发明涉及一种高压三轴压力室，特别涉及一种含多测量单元的高压三轴压力室。

背景技术

天然气水合物沉积物一般含有岩土骨架、水合物、孔隙水、气等多相介质，各相介质的含量大小和分布情况会导致水合物沉积物力学性质的变化。

目前国内外已有的天然气水合物沉积物合成与分解及力学性质实验一体化设备都是在原有的岩土高压三轴实验仪上改装而成，可以测试水合物生成和分解前后以及分解期间的静剪切强度。

最近两年，美国的GCTS公司开发了一种天然气水合物土动静三轴仪，但整体设备价格昂贵且结构复杂。

发明内容

本发明要解决的技术问题就是克服现有技术的缺陷，提出一种高压三轴压力室，能够可选地测量水合物沉积物样品的超声、时域反射（TDR）、温度和电阻参数中的一种或多种。

为了解决上述问题，本发明提供一种高压三轴压力室，包括主腔体、位于所述主腔体下部的下底盘和位于所述主腔体上部的上顶盖，所述下底盘和上顶盖通过三根轴连接，所述高压三轴压力室还包括如下可替换使用的测量单元中的一种或多种：

超声测量单元，所述超声测量单元包括：超声探头专用上岩心塞和超声探头专用下岩心塞，所述超声探头专用上岩心塞和超声探头专用下岩心塞的内部均设置有超声探头，所述超声探头专用上岩心塞位于上顶盖的下部，样品的上方；所述超声探头专用下岩心塞位于下底盘的上部，样品的下方；

时域反射测量单元，所述时域反射测量单元包括时域反射专用下岩心塞，所述时域反射专用下岩心塞内部设置有时域反射探头，所述时域反射专用下岩心塞位于下底盘的上部，样品的下方；

电阻测量单元，所述电阻测量单元包括电阻率专用上岩心塞和电阻率专用下岩心塞，所述电阻率专用上岩心塞和电阻率专用下岩心塞为电阻率测量探头，所述电阻率专用上岩心塞位于上顶盖的下部，样品的上方；所述电阻率专用下岩心塞位于下底盘的上部，样品的下方；

温度测量单元，所述温度测量单元包括温度测量专用上岩心塞，所述温度测量专用上岩心塞位于上顶盖的下部，其上设置有一个以上的温度测量探头。

优选地，上述高压三轴压力室还具有以下特点：

当采用时域反射测量单元时，所述时域反射探头上的探针向上伸出至样品中部。

优选地，上述高压三轴压力室还具有以下特点：

当采用电阻测量单元时，所述下底盘由绝缘材料制成。

优选地，上述高压三轴压力室还具有以下特点：

温度测量专用岩心塞上设置有三个不同高度的温度测量探头，当采用温度测量单元时，所述温度测量探头向下伸出至样品中，用于分别测量样品中三个位置的温度。

优选地，上述高压三轴压力室还具有以下特点：

所述超声探头为外径为30mm，长度为35mm。

本发明将一套实时精细测量水合物物性参数的集超声波、TDR和电阻测量系统，与现有的一套水合物合成分解与力学性质测量系统结合起来，使得原有的水合物合成分解及力学性质一体化设备，除了能测量应力应变、强度等宏观参数外，还能同时测量水合物声波、电磁波和电阻特性等参数，从而为深入研究水合物沉积物宏观力学参数和各物性参数及声波和电阻参数间的关系奠定坚实的实验基础，提供可靠的实验手段。

附图说明

图1为本发明实施例的采用超声测量单元的高压三轴压力室示意图；

图2为本发明实施例的采用TDR（时域反射）测量单元的高压三轴压力室示意图；

图3为本发明实施例的采用电阻测量单元的高压三轴压力室示意图；

图4为本发明实施例的采用温度测量单元的高压三轴压力室示意图。

具体实施方式

下文中将结合附图对本发明的实施例进行详细说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互任意组合。

本发明通过在压力室内部和样品上下两端配备可选的超声波、电阻和TDR（时域反射）测量单元，来达到测量水合物沉积物样品的超声、电磁和电压等信号，然后可以通过理论和经验关系推导样品的水合物含量、水合物分布和分解程度等物性参数。