[发明专利]一种含天然气水合物沉积物的三轴试验装置

说明书

本发明公开了一种含天然气水合物沉积物的三轴试验装置，属于含天然气水合物沉积物测试技术领域，其包括：三轴试验机，具有多个与密闭环境连通且可密闭的管道接口；温度控制单元，与三轴试验机的管道接口连接；压力控制单元，包括与三轴试验机的管道接口连接的围压控制组和孔隙压力控制组；数据采集单元，与设置在密闭环境内的温度传感器、压力传感器以及监测三轴试验机对含天然气水合物沉积物试样施加力的测力传感器电连接。本发明可以模拟自然条件下含天然气水合物沉积物中天然气水合物的合成及开采条件下天然气水合物分解过程，实现高精度温度及压力控制和含天然气水合物沉积物强度及体变的精确测量。

技术领域

本发明属于含天然气水合物沉积物测试技术领域，具体涉及一种能够模拟自然及开采等不同条件下含天然气水合物沉积物中天然气水合物合成及分解过程，实现高精度温度及压力控制及三轴力学强度和体变精确测试的三轴试验装置。

背景技术

天然气水合物分布广泛、储量丰富，具有能量密度高、高效清洁等特点，被认为是最具潜力的油气替代能源。天然气水合物具备潜在的巨大经济效益，并对世界能源格局及全球气候环境有重要影响。

天然气水合物开采技术水平低和开采过程中的安全隐患大是亟待解决的重要问题。因此，自然及开采等不同条件下含天然气水合物沉积物中天然气水合物合成及分解过程中，含天然气水合物沉积物的基础性质对含水合物地层的天然气开采、测井解析和稳定性分析等具有重要的理论和现实意义。含天然气水合物沉积物的体变和强度等力学特性是建立物理模型和数值模拟的重要基础数据。

目前，含天然气水合物沉积物的力学性质相关研究已取得一定的进展，国内外已有试验室研发不同的三轴试验机用于天然气水合物基础物性的测试与分析，但当前已见报道的试验装置，有些无法模拟自然条件下天然气水合物生成的实际情况，试验结果可靠性降低；有些无法模拟开采条件下水合物分解过程对含天然气水合物沉积物强度的影响，无法准确反应含天然气水合物沉积物的力学特性；有些温度、压力控制精度有限，无法满足试验要求。

因此，急需一种能够模拟自然及开采等不同条件下含天然气水合物沉积物中天然气水合物合成及分解过程，并可以实现高精度温度、压力控制及三轴力学强度测试的三轴试验机的三轴试验装置。

发明内容

本发明为了提供一种能够模拟自然及开采等不同条件下含天然气水合物沉积物中天然气水合物合成及分解过程，并可以实现高精度温度、压力控制及三轴力学强度测试的三轴试验机的三轴试验装置，采取了如下技术方案：

一种含天然气水合物沉积物的三轴试验装置，包括：

三轴试验机，所述三轴试验机用于提供密闭环境并在所述密闭环境下对含天然气水合物沉积物试样进行力学性能测试；所述三轴试验机具有多个与所述密闭环境连通且可密闭的管道接口；

温度控制单元，所述温度控制单元与所述三轴试验机的管道接口连接，用于控制所述密闭环境内以及所述含天然气水合物沉积物试样的温度，以实现模拟天然气水合物分解过程的温度环境；

压力控制单元，所述压力控制单元包括与所述三轴试验机的管道接口连接的围压控制组和孔隙压力控制组，所述围压控制组用于控制所述密闭环境内的压力，所述孔隙压力控制组用于提供所述密闭环境内的天然气合成水合物所需要的蒸馏水和甲烷气体，并维持所述密闭环境内的天然气水合物生成和分解过程的压力；

数据采集单元，所述数据采集单元与设置在所述密闭环境内的温度传感器、压力传感器以及监测所述三轴试验机对所述含天然气水合物沉积物试样施加力的测力传感器电连接，以实现对所述密闭环境内的温度、压力以及所述三轴试验机对所述含天然气水合物沉积物试样的施加力进行实时采集并记录。