[实用新型]带超声扫描的天然气水合物沉积物动三轴实验装置

说明书

本实用新型公开一种带超声扫描的天然气水合物沉积物动三轴实验装置，包括动三轴压力室，动三轴压力室包括：上端盖、筒体和下端盖；在筒体内设有用于装试样的试样台，在试样台上下方分别设有上压头和下压头，上压头连接液压泵站，利用上压头对试样进行动态加载；上压头和下压头上还分别设有对试样进行纵横波测试的声波接收装置和声波发射装置，下压头还设有对试样进行电阻率测试的电极；下端盖上设有超生波扫描装置和环形轨道，超声波扫描装置沿环形轨道绕试样台移动，对试样进行超声波扫描。本实用新型结构简单、操作简便、可靠性好，具有超声扫描功能，在力学试验时，对试样产生的裂隙以及试样的破坏形态进行快速记录和定位。

技术领域

本实用新型涉及动三轴实验装置技术领域，尤其涉及一种带超声扫描的天然气水合物沉积物动三轴实验装置，其主要功能是在进行天然气水合物动态三轴压缩实验过程中对天然气水合物沉积物产生的微小裂隙以及破坏形态进行实时记录和扫描。

背景技术

大约27％陆地(主要在冻土层)及90％海域中都含有天然气水合物，天然气水合物沉积物在复杂的工程中经历复杂的应力环境，当荷载达到一定的程度时，试样内部会出现一些微小的裂隙。往往这些微小的裂隙对天然气水合物沉积物的力学性质有较大的影响。

为了解天然气水合物力学性质可以从常规三轴压缩实验入手，然而常规的三轴压缩实验只能模拟试样在静荷载作用下的受力情况，由于实际自然界中的水合物储层都处在一个动态作用的环境中，比如地震、海平面升降或者人为扰动(钻井和开采)等。因而含水合物地层力学性质，尤其是动态载荷作用下的水合物地层力学性质，对突破天然气水合物钻井技术和安全开采技术非常重要。通过天然气水合物沉积物动三轴压缩实验可以做到以上要求，但因为试样通常为圆柱状，天然气水合物沉积物动三轴实验时，产生的裂隙往往不规则的分布在圆柱立面圆。当拆样时，可能会得到比较松散的天然气水合物沉积物样品，但是对试验过程中产生的裂隙以及破坏形态成为实验环节中的盲区。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种带超声扫描的天然气水合物沉积物动三轴实验装置，结构简单、操作简便、可靠性好，具有超声扫描功能，在力学试验时，能对试样产生的裂隙以及试样的破坏形态进行快速记录和定位。

为实现上述目的，本实用新型采用了一种技术方案：一种带超声扫描的天然气水合物沉积物动三轴实验装置，包括：动三轴压力室，所述动三轴压力室包括：上端盖、筒体和下端盖；

在所述筒体内设有用于装试样的试样台，在所述试样台和上端盖之间设有上压头，在所述试样台和下端盖之间设有下压头，利用连接有液压泵站的所述上压头对试样进行动态加载；

所述上压头和下压头上还分别设有对试样进行纵横波测试的声波接收装置和声波发射装置，所述下压头还设有对试样进行电阻率测试的电极；

所述下端盖上设有超生波扫描装置和环形轨道，所述超声波扫描装置沿环形轨道绕试样台移动，对试样进行超声波扫描。

进一步地，所述上压头下部设有第一温度传感器、第一压力传感器，所述下压头下部设有第二温度传感器、第二压力传感器，所述第一压力传感器、第二压力传感器分别用于测量试样的上、下两端的孔隙压力，所述第一温度传感器、第二温度传感器分别用于测量试样上、下两端的温度。

进一步地，所述下端盖的一端设有第三压力传感器，所述下端盖的另一端分别设有第三温度传感器和第四温度传感器，所述第三压力传感器、第三温度传感器和第四温度传感器分别用于测量试样之外的孔隙压力和温度。

进一步地，所述上压头上部设有位移传感器和第四压力传感器，通过所述位移传感器和第四压力传感器分别测量其轴向位移和压力。

进一步地，所述超声扫描装置包括超声底座，在所述超声底座的顶面设有若干个超声探头，在所述底座的底面设有轨道轮，并由驱动装置驱动。