[实用新型]测量天然气水合物沉积物动应变的动三轴实验装置

说明书

本实用新型公开一种测量天然气水合物沉积物应变的动三轴实验装置，包括：筒体、上端盖和下端盖、试样台、上压头和下压头；下压头支撑试样，上压头连接液压泵站，通过振动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声波接收装置和声波发射装置，下压头还设有电极；下端盖上设有下端盖转接公头，下端盖转接公头的两端分别连接应变片转接母头和下端盖转接母头；套在试样周围的橡皮套上安装有应变片，应变片测量的应变数据依次传输至应变片转接母头、下端盖转接公头和下端盖转接母头，并通过下端盖转接母头传输出去。本实用新型结构简单、操作简便、可靠性好，可精准测量天然气水合物沉积物的轴向应变和环向应变。

技术领域

本实用新型涉及动三轴实验装置技术领域，尤其涉及一种测量天然气水合物沉积物动应变的动三轴实验装置，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应变进行测量。

背景技术

天然气水合物又称“可燃冰”，是一种极为清洁的能源，在开采过程中会遇到诸多问题，必须先了解水合物的力学性质。

研究天然气水合物力学性质一般有原位测试和室内试样方法，由于原位取样存在一定的难度，所以实验室合成天然气水合物对其进行室内测试是一种较好的选择。测量力学性质一般采用常规三轴压缩仪，但是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、海平面升降甚至人为扰动(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。

在动态三轴压缩实验中采集天然气水合物的应变，一般是采用位移传感器和LVDT采集应变，但是LVDT和位移传感器的精度极为有限，有时并不能真实准确反映出天然气水合物沉积物的应变。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的实施例提供了一种测量天然气水合物沉积物应变的动三轴实验装置，结构简单、操作简便、可靠性好，可精准测量天然气水合物沉积物的轴向应变和环向应变。

为实现上述目的，本实用新型采用了一种技术方案：测量天然气水合物沉积物应变的动三轴实验装置，包括：筒体、分别连接于所述筒体上下两端的上端盖和下端盖、设于所述筒体内的试样台、分别连接所述试样台上下两端的上压头和下压头；

由位于试样下方的所述下压头支撑试样，所述上压头连接液压泵站，通过振动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声波接收装置和声波发射装置，以对试样进行纵横波测试；所述下压头上还设有电极，以对试样进行电阻率测试；

所述下端盖上设有下端盖转接公头，所述下端盖转接公头的两端分别连接应变片转接母头和下端盖转接母头；套在试样周围的橡皮套上安装有应变片，以对试样进行应变测量；所述应变片通过应变片导线连接应变片转接母头，所述应变片测量的应变数据依次传输至应变片转接母头、下端盖转接公头和下端盖转接母头，并通过所述下端盖转接母头传输出去。

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，所述下压头上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，所述下端盖的一端还设有第三温度传感器和第四温度传感器，所述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温度。

进一步地，所述应变片包括轴向应变片和环向应变片，分别用于检测天然气水合物沉积物试样的轴向应变和环向应变，所述轴向应变片和环向应变片关于筒体对称布置。

进一步地，所述应变片包括敏感栅，所述敏感栅感应试样的伸缩，并通过所述应变片导线传输数据。