[发明专利]一种基于低场核磁分析水合物沉积物力学特性的装置及方法

权利要求书

1.一种基于低场核磁分析水合物沉积物力学特性的装置，包括：安装在低场核磁共振分析仪上的微型反应釜本体、位于微型反应釜本体内的围压腔、设置在微型反应釜本体外侧的射频线圈、反应釜上端盖、反应釜下端盖，以及孔压控制模块与围压控制模块，其特征在于，还包括：轴压加载柱塞、轴压加载反力架及轴向加载控制模块；

所述反应釜上端盖与微型反应釜本体外径相同，反应釜上端盖设置孔压流体出口和围压流体出口，反应釜下端盖设置围压流体入口；

所述轴压加载柱塞穿透反应釜下端盖安装，其中心贯通设有孔压流体入口，其下部设有直径大于轴压加载柱塞的圆盘，所述轴压加载反力架套装在轴压加载柱塞下部，所述圆盘将轴压加载反力架内部空腔一分为二，轴压加载反力架上设置轴压加载流体入口和轴压卸载流体入口；所述轴压加载反力架端部设置位移传感器支架，位移传感器与轴压加载活塞接触，动态监测轴压加载活塞的位移；

所述孔压控制模块包括高压烷烃气瓶、气体体积控制器、水箱、液体体积控制器、气液混合器、磁力搅拌仪及高压循环泵，高压气瓶中的烷烃气体通过气体体积控制器，定量注入气液混合器，水箱中的水通过液体体积控制器定量注入气液混合器，高压气水混合后在磁力搅拌仪作用下制备饱和水，饱和水一路通过高压循环泵通入孔压流体入口，再从孔压流体出口通过背压阀进入气液混合器循环，另一路直接注入孔压流体入口，满足不循环制样需求；

所述轴向加载控制模块，用以控制轴压的加载和卸载。

2.根据权利要求1所述的基于低场核磁分析水合物沉积物力学特性的装置，其特征在于，所述射频线圈套装在微型反应釜本体外围，微型反应釜本体外侧射频线圈未覆盖区域覆盖有泡沫保温层，微型反应釜本体内部自上而下为：上部试样高度调节垫块、沉积物样品、下部试样高度调节垫块，所述上部试样高度调节垫块下端和下部试样高度调节垫块上端均安装等直径的透水石。

3.根据权利要求1所述的基于低场核磁分析水合物沉积物力学特性的装置，其特征在于，所述围压控制模块用以实现围压压力和围压温度的双重控制，包括常温常压氟化油储罐、围压加载泵、低温水浴槽、高压氟化油循环泵及围压循环管路，围压循环流体为无核磁信号的氟化油，所述围压加载泵将常温常压氟化油储罐内的氟化油泵送到围压循环管路；围压循环管路在低温水浴槽内部经过降温处理，通过高压氟化油循环泵使经过降温处理的围压液在围压循环管路中循环。

4.一种基于低场核磁分析水合物沉积物力学特性的方法，其特征在于，包括：

步骤A、安装沉积物，在沉积物中合成水合物，制样完成后采用核磁共振仪测量含水合物沉积物的横向弛豫谱曲线，并以此时的弛豫谱分布曲线为起始条件，计算此时的孔隙、裂隙分布特征；

步骤B、调整轴向加载模块，施加轴向压载，轴向压载过程中每隔一定的时间间隔测量沉积物内部的横向弛豫谱曲线和应力应变曲线，根据实时横向弛豫谱曲线相对于起始曲线的变化，识别沉积物内部的微观损伤特征；根据应力应变曲线计算沉积物的宏观力学参数，结合弛豫谱曲线和应力应变曲线识别水合物沉积物的破坏类型、破坏机理；

识别沉积物内部的微观损伤特征的方法包括：

B1、如果实时横向弛豫谱峰值相对于起始状态左移，曲线整体下移，表明沉积物大孔隙被压缩，整体孔隙数量降低，沉积物整体被压密；

B2、如果实时横向弛豫谱相对于起始状态右移，曲线整体上移，表明沉积物内部孔隙半径整体增大，孔隙数量增多，沉积物被压胀；

B3、如果实时横向弛豫谱相对于起始状态右移，且最右侧峰值发生突然增大，表明沉积物内部产生裂隙，含水合物沉积物试样被压裂。