[发明专利]一种高压水射流破碎海底水合物沉积物的试验装置及方法

权利要求书

1.一种高压水射流破碎海底水合物沉积物的试验装置，其特征在于：该试验装置包括注入系统、可视试验仓系统、射流破碎系统、环压系统、回压系统及采集与计量系统，

其中注入系统用于向可视试验仓系统内注入合成天然气水合物所需的甲烷气体，并使甲烷气体增压至满足合成天然气水合物所需的压力条件，注入系统包括气瓶(1)、调压阀(2)、空压机(6)、电磁阀(5)、气体增压泵(4)、缓冲容器(7)、气体流量控制计(8)、单向阀(9)、真空容器(10)和真空泵(11),调压阀(2)的数量为三个，分别为调压阀Ⅰ(201)、调压阀Ⅱ(202)及调压阀Ⅲ(203)，所述气瓶(1)通过第一管路与气体增压泵(4)连接，并在第一管路上安装有调压阀Ⅰ(201)和阀门Ⅰ(301)，且调压阀Ⅰ(201)位于气瓶(1)与阀门Ⅰ(301)之间；所述空压机(6)通过第二管路与气体增压泵(4)连接，并在第二管路上安装有调压阀Ⅱ(202)和电磁阀(5)；所述气体增压泵(4)通过管道与缓冲容器(7)的进气口连接，并在该管道上设置有阀门Ⅱ(302)；缓冲容器(7)的出气口通过第三管路与可视试验仓系统的注入孔(28)连接，在缓冲容器(7)的出气口与可视试验仓系统之间的第三管路上依次设置有调压阀Ⅲ(203)、气体流量控制计(8)、单向阀(9)、阀门Ⅲ(303)、真空设备、压力传感器Ⅰ(1201)及安全阀(13)，其中真空设备包括真空容器(10)及真空泵(11)，所述真空容器(10)一端通过管道与真空泵(11)密封连接，另一端通过管道密封连接到第三管路上，并在真空容器(10)与第三管路的连接管道上设置有阀门Ⅳ(304)；

其中可视试验仓系统包括可视试验仓(14)、升降机构(16)、密封柱(19)、蓝宝石可视窗(30)、注入孔(28)、环压孔(29)、测温孔(35)、环压胶套(36)、上端盖(31)、下端盖(32)、轴压加载室(33)、恒速恒压泵(34)及翻转支座(37)，可视试验仓(14)安装在翻转支座(37)上，可视试验仓(14)为长方体结构，用于放置并固定试验样品，可视试验仓(14)的顶部设有上端盖(31)，并与上端盖(31)密封连接，可视试验仓(14)的底部设有下端盖(32)，并与下端盖(32)密封连接，可视试验仓(14)的侧壁上设置有蓝宝石可视窗(30)和测温孔(35)，且测温孔(35)位于与蓝宝石可视窗(30)相对的侧壁上；密封柱(19)安装在上端盖(31)上，并穿过上端盖(31)延伸至可视试验仓(14)内部，密封柱(19)用于固定射流管(17)及升降机构(16)，密封柱(19)与射流管(17)形成环隙空间，该环隙空间为混合物颗粒的排出通道；升降机构(16)设置在密封柱(19)上端，升降机构(16)与射流管(17)连接，用于调节安装在射流管(17)上的射流喷嘴(18)与试验样品之间的距离；注入孔(28)和环压孔(29)布置于上端盖(31)上，注入孔(28)和环压孔(29)为贯穿孔；下端盖(32)与可视试验仓(14)之间设置有轴压加载室(33)，轴压加载室(33)与恒速恒压泵(34)连接；环压胶套(36)设在可视试验仓(14)内壁上，环压胶套(36)与环压孔(29)联通；

其中射流破碎系统包括射流泵(15)、射流管(17)及射流喷嘴(18)，射流泵(15)与射流管(17)连接；射流管(17)固定在密封柱(19)上，射流管(17)的射流端安装有射流喷嘴(18)；

其中环压系统为环压泵(25)，环压泵(25)通过环压孔(29)与位于可视试验仓(14)内壁上的环压胶套(36)连接，同时在环压泵(25)与环压孔(29)之间的管路上设置有压力传感器Ⅱ(1202)和阀门Ⅴ(305)；

其中回压系统包括回压阀(20)、回压缓冲容器(21)和回压泵(22)，回压阀(20)设置在与密封柱(19)联通的排出管(26)上，并在回压阀(20)与密封柱(19)之间设置有阀门Ⅵ(306)，回压缓冲容器(21)一端通过管道与回压阀(20)连接，回压缓冲容器(21)另一端通过管道与回压泵(22)连接，并在回压缓冲容器(21)与回压阀(20)之间设置有压力传感器Ⅲ(1203)和阀门Ⅶ(307)；

其中采集与计量系统包括压力传感器(12)、温度传感器(27)、三相分离器(23)及微量气体自动计量装置(24)，压力传感器(12)数量为三个，分别为压力传感器Ⅰ(1201)、压力传感器Ⅱ(1202)、压力传感器Ⅲ(1203)，微量气体自动计量装置(24)通过三相分离器(23)与回压阀(20)连接，温度传感器(27)的探测端置于测温孔(35)内。