[发明专利]一种含天然气水合物土的土水特征曲线测试装置及方法

权利要求书

1.一种含天然气水合物土的土水特征曲线测试装置，其特征在于，包括低温高压样品室、制冷控温模块、气体供给模块、抽真空模块、液体供给模块、反压阀门(19)和数据测量模块；

所述低温高压样品室整体由制冷控温模块控制低温，其内部沿其轴线设置有含天然气水合物土体样品(1)；低温高压样品室的顶部沿轴线开孔并与气体供给模块和抽真空模块相连接，气体供给模块用以为天然气水合物合成以及土水特征曲线测量提供气源，抽真空模块包括真空罐(13)和真空泵(14)，真空罐(13)和真空泵(14)通过高压管道与低温高压样品室上盖(7)相连接，抽真空模块用以真空饱和土体样品(1)；

低温高压样品室的底部沿轴线开孔并与反压阀门和液体供给模块连接，反压阀门用以维持土水特征曲线测试过程中低温高压样品室内的压力水平，液体供给模块用以为土体样品(1)饱和提供液体源；数据测量模块用以检测并获得实验过程中通过反压阀门(19)的流体质量、低温高压样品室内的压力和温度数据；

所述低温高压样品室包括底座(5)、圆筒(6)和上盖(7)，底座(5)与圆筒(6)之间、以及圆筒(6)与上盖(7)之间密封连接，底座(5)和上盖(7)固定连接后形成一个密封腔体用于布置土体样品(1)，土体样品(1)的侧面外侧从内至外依次布置环刀(2)和固定圆环(3)，固定圆环(3)固定设置在底座(5)上；土体样品(1)的下方还设置有陶土板(4)，陶土板(4)的边缘延伸到固定圆环(3)的下方、并与固定圆环(3)密封连接。

2.根据权利要求1所述的含天然气水合物土的土水特征曲线测试装置，其特征在于：所述制冷控温模块包括低温恒温浴槽(24)和水浴箱(8)，低温高压样品室整体设置在水浴箱(8)内，水浴箱(8)和低温恒温浴槽(24)通过两根管道形成回路。

3.根据权利要求1所述的含天然气水合物土的土水特征曲线测试装置，其特征在于：所述气体供给模块包括通过高压管道依次连接的气瓶(18)、气体储罐(16)、气体增压泵(17)和调压阀门(15)，并通过上盖(7)轴线开孔与低温高压样品室连通；气瓶(18)用于盛放天然气主要成分，气体储罐(16)用于稳定气源压力，气体增压泵(17)用于增加气体储罐(16)气体压力至设定水平，调压阀门(15)用以控制进入低温高压样品室的气体压力。

4.根据权利要求1所述的含天然气水合物土的土水特征曲线测试装置，其特征在于：所述液体供给模块包括恒速恒压泵(22)和液体容器(23)；恒速恒压泵(22)和液体容器(23)通过管路连接，并且通过底座(5)轴线开孔与低温高压样品室相连。

5.根据权利要求1所述的含天然气水合物土的土水特征曲线测试装置，其特征在于：所述数据测量模块包括上盖温度探头(9-1)和底座温度探头(9-2)、分别对应设置在上盖轴线开孔处、底座轴线开孔处以及气体储罐(16)出口处的压力传感器以及电子天平(21)；底座温度探头(9-2)设置在底座(5)上且未穿透底座(5)，而上盖温度探头(9-1)设置在上盖(7)上且穿透上盖(7)，电子天平(21)设置在反压阀门(19)的出口处用以测量实验过程中的特定点的温度和压力数据、以及多级气压排水量的质量数据。

6.根据权利要求1所述的含天然气水合物土的土水特征曲线测试装置，其特征在于：所述低温高压样品室底座(5)、圆筒(6)和上盖(7)均为钛合金材质，固定圆环(3)采用不锈钢材质。