[发明专利]一种深部取芯高温高压模拟测试平台

说明书

本发明公开一种深部取芯高温高压模拟测试平台，包括平台本体、取芯测试装置、控制系统、降温系统、拉力测试装置、升温系统、液压系统，所述取芯测试装置、控制系统、降温系统、拉力测试装置、升温系统、液压系统设置在平台本体上，所述取芯测试装置、降温系统、拉力测试装置、升温系统均与控制系统组配连接，所述取芯测试装置与降温系统、升温系统、液压系统组配连接形成取芯测试系统，所述拉力测试装置与降温系统、升温系统组配连接形成拉力测试系统。本发明可模拟高温高压状态下的取芯过程，可测试取芯装置的保温保压效果，可根据测试数据对取芯装置进行改良调整，完成相关大数据采集。

技术领域

本发明涉及隧道工程技术领域，具体涉及一种深部取芯高温高压模拟测试平台。

背景技术

目前，地球浅部矿产资源已逐渐枯竭，资源开发不断走向地球深部，煤炭开采深度已达1500m，地热开采深度超过3000m，金属矿开采深度超过4350m，油气资源开采深度达7500m，深部资源开采已成为常态。深部岩石总是处在高温环境中，与地表岩石有很大不同。而温度是影响岩石力学等性质的重要因素，其中逐渐向深部发展的煤炭资源开采活动便受到了温度的影响，因此众多学者已针对温度对煤岩力学性质、瓦斯吸附解析及渗流规律等的影响开展了研究。煤体力学性质方面，已有研究均表明煤体随着温度的升高，强度降低；瓦斯吸附/解吸方面的研究，相关学者均认为煤的吸附能力随着温度的升高而降低；而针对瓦斯在煤体内渗流与温度之间的关系比较复杂，学术界尚未形成统一认识。可见随着温度的升高，煤岩力学性质、瓦斯吸附解析、渗流规律等均会发生变化，将常温下岩石的各类性质当作深部岩石的性质将会给工程带来极大的偏差，因此温度作为深部岩石原位赋存环境之一显得尤为重要。科学钻探是人类解决所面临的资源、灾害、环境等重大问题不可或缺的重要手段，而传统大陆深地钻探取芯领域由于不能保温，岩芯温度的失真将导致不能完全科学获取原位岩芯力学行为规律和气相信息等，因此必须研发深部岩石原位保温取芯技术装备实现对深部原位环境条件下岩石温度的保真，为后续的测试分析提供基础。

目前在大陆深地钻探取芯领域，主要关注点仍集中在取芯钻进技术，只有海洋钻探领域已经率先关注海底沉积物保真取样技术，但海洋取芯器主要设计为保压取芯，绝大多数没有采用保温措施，而是当取芯器到达地面时，将岩芯放入特殊设计的装置中，采用快速覆冰或液氮冷冻等措施来实现保温目的，如DAPC和MAC取芯器；仅有少数的海底沉积物取芯器涉及保温技术，且其取芯器保温措施均为被动保温(减少岩芯散热量)，未采取主动保温措施(控制温度恒定)，最终岩芯温度仍会降低。此外，与海底沉积物保温取芯领域截然不同的是，陆地深部岩层往往处于高温状态，其保温取芯技术的目的是防止岩芯温度降低，因此已有的保温技术不能直接适用于深部岩层保温取芯，适用于岩层保温取芯技术仍需要进一步探索。

在以主动保温结合被动保温为研究思路开展的室内试验过程中，需要一款用于仿真模拟原位高温高压的取芯装置的测试平台来对其效果进行模拟测试。

发明内容

本发明旨在提供一种深部取芯高温高压模拟测试平台，可模拟高温高压状态下的取芯过程，可测试取芯装置的保温保压效果，可根据测试数据对取芯装置进行改良调整，完成相关大数据采集。

为达到上述目的，本发明提供的上述一种深部取芯高温高压模拟测试平台，包括平台本体、取芯测试装置、控制系统、降温系统、拉力测试装置、升温系统、液压系统，所述取芯测试装置、控制系统、降温系统、拉力测试装置、升温系统、液压系统设置在平台本体上，所述取芯测试装置、降温系统、拉力测试装置、升温系统均与控制系统组配连接，所述取芯测试装置与降温系统、升温系统、液压系统组配连接形成取芯测试系统，所述拉力测试装置与降温系统、升温系统组配连接形成拉力测试系统；

所述液压系统由液压站与取芯测试装置组配连接形成；

所述控制系统包括控制柜、控制单元，所述控制单元设置在控制柜内，所述控制柜的正面设置有控制舱门，控制舱门与控制柜的一侧铰接，控制舱门上设置有控制面板，控制单元与控制面板电连接，所述取芯测试系统、降温系统、拉力测试系统、升温系统、液压系统与对应的控制单元电连接；