[发明专利]一种测量黏土结合水和力学参数的方法、装置及黏土制备仪

权利要求书

1.一种测量黏土结合水和力学参数的方法，其基于低场核磁共振，其特征在于，具体包括如下步骤：

S1、根据实验需求，制备尺寸不同的多份黏土岩样；

所述步骤S1中，其制备方法包括如下步骤：

S1.1、取一定质量纯的黏土矿物粉末，所述黏土矿物包括有蒙脱石、伊利石、伊-蒙混层、高岭石、绿泥石，所取的黏土矿物粉末的质量视所需制备岩样的体积而定，加入与之对应的质量分数的水充分搅拌混合、静置；

S1.2、利用可压制不同尺寸大小的岩样压制机器，压制黏土岩样；

所述步骤S1.2中，其具体步骤为：

S1.2.1、视所需制备岩样的尺寸，调整各圆筒的高度，使得由几层圆筒组成的内层部分的直径与黏土岩样直径相匹配、外层部分的高度与黏土岩样高度相匹配，各圆筒间隙间加入润滑油，调整高度并固定保护套；

S1.2.2、将岩心筒固定，倒入配置好的黏土和水的混合物，选择合适的顶块，固定顶块，并开启电机进行压制岩样；

S1.2.3、模拟地下真实环境条件，由于黏土埋藏于地下不同深度而导致地层压力的不同，故压力设定范围为5MPa——100MPa，压制1-4h，在室温条件下，将黏土岩样压实固结，制得压制好的岩样；

S1.2.4、关闭电机，先后撤去上部顶块、保护套，降低各圆筒的高度，取出压制好的黏土岩样；

S1.3、将压制好的黏土岩样在80℃、湿度为45％的条件下，烘干至干重恒定，将烘干后的岩样抽真空；

S2、选取低场核磁共振测量参数并设定环境温度；

S3、将黏土岩样安装到岩心夹持器，并调整岩心夹持器的实验参数；

S4、调整压力、湿度和活度参数，区分和测定在一定温度、压力、湿度、活度条件下的黏土吸附水类型及含量、力学参数，并实时监测岩样不同位置处的力学性能和吸附水量的变化情况。

2.根据权利要求1所述的一种测量黏土结合水和力学参数的方法，其特征在于，所述步骤S3中，其具体步骤是：

将制备好的黏土岩样两端贴上应力应变片，并将其放置在岩心夹持器中，调整好岩心夹持器的夹持位置，确保能将黏土岩样稳稳夹持，调整设定温度。

3.根据权利要求1所述的一种测量黏土结合水和力学参数的方法，其特征在于，所述步骤S4中，其具体步骤是：

施加一定的温度和压力，调整岩心夹持器中的活度、湿度，利用低场核磁共振区分黏土吸附水类型和测量黏土结合水量，同时根据应力应变片所传输的数据测量其力学参数，当岩样浸泡在样品管下方的水槽时，可动态研究其吸附水量的变化，并通过核磁共振成像呈现出黏土岩样吸附水这一动态过程，可实时监测黏土岩样不同位置处的吸附水量和力学性能变化情况。

4.一种测量黏土结合水和力学参数的装置，用于权利要求1-3中任意一项的测量黏土结合水和力学参数的方法，其特征在于，包括岩心夹持器、加温装置、气源、应力应变片、应力应变测量仪、核磁磁体、活度控制系统、湿度控制装置、气压传感器、数据采集中心、计算机；

气源连接到岩心夹持器一端，岩心夹持器的筒体为工程塑料材料，筒体包括内筒、外筒，所述内筒和所述外筒之间设有环空，内筒内部还安装有可拆卸的样品管，样品管上下端有螺纹、四周有卡扣，内筒的顶端安装有O型密封圈，样品管内部由网状框架结构构成，外部有保护套，样品管两端均设有可调堵头，内筒底部还设有水槽；在外筒两端设有柱塞，并在外筒外侧设有加热装置和应力应变测量仪，在外筒内侧设有气压传感器、温度传感器、湿度控制装置；数据采集中心分别通过数据线连接到应力应变测量仪、核磁磁体、气压传感器，在岩心上贴有应力应变片，应力应变片通过数据线连接到应力应变测量仪；核磁磁体包裹在岩心夹持器外侧，核磁磁体外部是数据采集中心，收集各项数据并传输到计算机。

5.一种黏土制备仪，其特征在于，用于权利要求1-3中任意一项的制备黏土的方法，包括岩心筒、支座、加压模块、保护套、顶块，在支座内设有动力机械，动力机械主要通过组合齿轮的方式以提供岩心筒的垂直方向的伸长和收缩，支座上安装有2个支撑座，支撑座上方连接有立柱，立柱上横向连有横杆，横杆中部设有纵向的压杆，压杆下方设有推杆，推杆底部连接有推板，推板下方设有顶块，顶块下方区域正对岩心筒。