[發(fā)明專利]含多測量單元的高壓三軸壓力室

有效

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• 申請日: 2013-03-19
• 公開（公告）號: CN103196490A
• 公開（公告）日: 2013-07-10
• 發(fā)明（設計）人: 王淑云;魯曉兵;張旭輝;趙京;王愛蘭
• 申請（專利權）人: 中國科學院力學研究所
• 主分類號: G01D21/02
• 分類號: G01D21/02
• 代理公司: 北京和信華成知識產權代理事務所(普通合伙) 11390
• 代理人: 胡劍輝

技術領域

本發(fā)明涉及一種高壓三軸壓力室，特別涉及一種含多測量單元的高壓三軸壓力室。

背景技術

天然氣水合物沉積物一般含有巖土骨架、水合物、孔隙水、氣等多相介質，各相介質的含量大小和分布情況會導致水合物沉積物力學性質的變化。

目前國內外已有的天然氣水合物沉積物合成與分解及力學性質實驗一體化設備都是在原有的巖土高壓三軸實驗儀上改裝而成，可以測試水合物生成和分解前后以及分解期間的靜剪切強度。

最近兩年，美國的GCTS公司開發(fā)了一種天然氣水合物土動靜三軸儀，但整體設備價格昂貴且結構復雜。

發(fā)明內容

本發(fā)明要解決的技術問題就是克服現有技術的缺陷，提出一種高壓三軸壓力室，能夠可選地測量水合物沉積物樣品的超聲、時域反射（TDR）、溫度和電阻參數中的一種或多種。

為了解決上述問題，本發(fā)明提供一種高壓三軸壓力室，包括主腔體、位于所述主腔體下部的下底盤和位于所述主腔體上部的上頂蓋，所述下底盤和上頂蓋通過三根軸連接，所述高壓三軸壓力室還包括如下可替換使用的測量單元中的一種或多種：

超聲測量單元，所述超聲測量單元包括：超聲探頭專用上巖心塞和超聲探頭專用下巖心塞，所述超聲探頭專用上巖心塞和超聲探頭專用下巖心塞的內部均設置有超聲探頭，所述超聲探頭專用上巖心塞位于上頂蓋的下部，樣品的上方；所述超聲探頭專用下巖心塞位于下底盤的上部，樣品的下方；

時域反射測量單元，所述時域反射測量單元包括時域反射專用下巖心塞，所述時域反射專用下巖心塞內部設置有時域反射探頭，所述時域反射專用下巖心塞位于下底盤的上部，樣品的下方；

電阻測量單元，所述電阻測量單元包括電阻率專用上巖心塞和電阻率專用下巖心塞，所述電阻率專用上巖心塞和電阻率專用下巖心塞為電阻率測量探頭，所述電阻率專用上巖心塞位于上頂蓋的下部，樣品的上方；所述電阻率專用下巖心塞位于下底盤的上部，樣品的下方；

溫度測量單元，所述溫度測量單元包括溫度測量專用上巖心塞，所述溫度測量專用上巖心塞位于上頂蓋的下部，其上設置有一個以上的溫度測量探頭。

優(yōu)選地，上述高壓三軸壓力室還具有以下特點：

當采用時域反射測量單元時，所述時域反射探頭上的探針向上伸出至樣品中部。

優(yōu)選地，上述高壓三軸壓力室還具有以下特點：

當采用電阻測量單元時，所述下底盤由絕緣材料制成。

優(yōu)選地，上述高壓三軸壓力室還具有以下特點：

溫度測量專用巖心塞上設置有三個不同高度的溫度測量探頭，當采用溫度測量單元時，所述溫度測量探頭向下伸出至樣品中，用于分別測量樣品中三個位置的溫度。

優(yōu)選地，上述高壓三軸壓力室還具有以下特點：

所述超聲探頭為外徑為30mm，長度為35mm。

本發(fā)明將一套實時精細測量水合物物性參數的集超聲波、TDR和電阻測量系統(tǒng)，與現有的一套水合物合成分解與力學性質測量系統(tǒng)結合起來，使得原有的水合物合成分解及力學性質一體化設備，除了能測量應力應變、強度等宏觀參數外，還能同時測量水合物聲波、電磁波和電阻特性等參數，從而為深入研究水合物沉積物宏觀力學參數和各物性參數及聲波和電阻參數間的關系奠定堅實的實驗基礎，提供可靠的實驗手段。

附圖說明

圖1為本發(fā)明實施例的采用超聲測量單元的高壓三軸壓力室示意圖；

圖2為本發(fā)明實施例的采用TDR（時域反射）測量單元的高壓三軸壓力室示意圖；

圖3為本發(fā)明實施例的采用電阻測量單元的高壓三軸壓力室示意圖；

圖4為本發(fā)明實施例的采用溫度測量單元的高壓三軸壓力室示意圖。

具體實施方式

下文中將結合附圖對本發(fā)明的實施例進行詳細說明。需要說明的是，在不沖突的情況下，本申請中的實施例及實施例中的特征可以相互任意組合。

本發(fā)明通過在壓力室內部和樣品上下兩端配備可選的超聲波、電阻和TDR（時域反射）測量單元，來達到測量水合物沉積物樣品的超聲、電磁和電壓等信號，然后可以通過理論和經驗關系推導樣品的水合物含量、水合物分布和分解程度等物性參數。