[發(fā)明專利]一種海底天然氣水合物巖心聲波式平面應(yīng)變儀裝置有效
| 申請?zhí)枺?/td> | 201711037274.8 | 申請日： | 2017-10-30 |
| 公開（公告）號： | CN107991164B | 公開（公告）日： | 2019-08-20 |
| 發(fā)明（設(shè)計）人： | 宋永臣;駱汀汀;劉衛(wèi)國;李洋輝;孫翔 | 申請（專利權(quán)）人： | 大連理工大學 |
| 主分類號： | G01N3/00 | 分類號： | G01N3/00;G01N3/02 |
| 代理公司： | 大連理工大學專利中心 21200 | 代理人： | 陳玲玉 |
| 地址： | 116024 遼*** | 國省代碼： | 遼寧;21 |
| 權(quán)利要求書： | 查看更多 | 說明書： | 查看更多 |
| 摘要： | |||
| 搜索關(guān)鍵詞： | 一種 海底 天然氣 水合物 巖心 聲波 平面 應(yīng)變 裝置 | ||
1.一種海底天然氣水合物巖心聲波式平面應(yīng)變儀裝置，其特征在于，包括主機及加載系統(tǒng)、內(nèi)部平面約束系統(tǒng)、底部巖心填裝轉(zhuǎn)移系統(tǒng)、徑向圍壓及巖心孔壓控制測量系統(tǒng)及計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)；
所述主機及加載系統(tǒng)包括主機框架與加載裝置；所述主機框架由上部支架(4)和下部支架(5)固定連接而成；所述加載裝置包括小型液壓油缸(1)、穩(wěn)壓裝置(2)、活塞(3)、柱塞泵(37)；所述小型液壓油缸(1)穿過上部支架上端中心開設(shè)的通孔，通過穩(wěn)壓裝置(2)與活塞(3)一端連接；活塞(3)另一端穿過下部支架上端開設(shè)的通孔與軸向蓋板(7)相連；
所述內(nèi)部平面約束系統(tǒng)包括軸向約束系統(tǒng)、徑向約束系統(tǒng)與多層橡皮膜；所述多層橡皮膜由外層橡皮膜(16)、六角橡皮膜(17)與內(nèi)層橡皮膜(18)構(gòu)成，三層橡皮膜由內(nèi)至外疊加放置；
所述軸向約束系統(tǒng)設(shè)置于多層橡皮膜頂部，包括沿徑向由里向外依次布置的軸向蓋板(7)上部、軸向壓板(10)、徑向伸縮壓板(13)、連接裝置(14)以及軸向滾輪(15)和軸向密封圈(12)；其中，軸向蓋板(7)上部、軸向壓板(10)、徑向伸縮壓板(13)與連接裝置(14)的下端面處于同一平面共同提供軸向約束，通過徑向伸縮壓板(13)的伸縮約束巖心軸向變形；所述連接裝置為一C型結(jié)構(gòu)，其上部端面通過軸向滾輪(15)與徑向壓板(19)內(nèi)側(cè)面接觸，下部端面設(shè)置軸向密封圈(12)直接與徑向壓板(19)內(nèi)側(cè)面接觸，連接裝置通過軸向滾輪沿徑向壓板的內(nèi)側(cè)面滑動實現(xiàn)軸向運動，通過徑向伸縮壓板的伸縮實現(xiàn)徑向運動；
徑向約束系統(tǒng)包括沿橡皮膜兩側(cè)對稱設(shè)置的兩組部件，每組部件包括徑向壓板(19)、柔性水囊(21)、上端徑向密封圈(11)、下端徑向密封圈(22)；其中，上端徑向密封圈(12)用于密封徑向壓板上端面與上部支架(4)下端面；下端徑向密封圈(22)用于密封徑向壓板下端面與底部壓板(23)上端面；所述柔性水囊(21)同時與徑向壓板的外側(cè)面、上部支架下端面和底部壓板上側(cè)面接觸，通過排水量計算巖心徑向應(yīng)變；
所述徑向圍壓及巖心孔壓控制測量系統(tǒng)包括至少四個柱塞泵及橡皮膜上、下側(cè)布置的上側(cè)透水石(31)和下側(cè)透水石(30)；其中，柱塞泵分別與上、下側(cè)透水石、穩(wěn)壓裝置和柔性水囊連接；
所述底部巖心填裝轉(zhuǎn)移系統(tǒng)位于主機框架下部，用于支撐多層橡皮膜和柔性水囊的底部，實現(xiàn)巖心的移動；
所述計算機數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)包括計算機、信號線、溫度傳感器、壓力傳感器、位移傳感器，所述計算機用于處理數(shù)據(jù)及信號，所述溫度、壓力、位移傳感器用于將相應(yīng)信號轉(zhuǎn)換為電信號傳送至計算機。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種海底天然氣水合物巖心聲波式平面應(yīng)變儀裝置，其特征在于，所述底部巖心填裝轉(zhuǎn)移系統(tǒng)包括底部壓板(23)、底部滾輪(24)、支撐桿(25)、提升壓板(26)、滾珠絲杠(27)、步進電機(28)；所述底部壓板(23)與軸向蓋板(7)下部的上端面處于同一平面，用于支撐巖心；所述底部滑輪(24)及支撐桿(25)下端連接；所述提升壓板下端與滾珠絲杠相連，其上端與底部滾輪相連；所述滾珠絲杠與固定在下部支架下端的步進電機相連。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種海底天然氣水合物巖心聲波式平面應(yīng)變儀裝置，其特征在于，還包括聲波測量系統(tǒng)，該聲波測量系統(tǒng)包括聲波發(fā)生器(6)和聲波接收器(8)；活塞(3)另一端穿過下部支架(5)上端開設(shè)的通孔，與聲波發(fā)生器(6)上端相連，下端與軸向蓋板(7)相連，提供聲波測量所需聲波；所述軸向蓋板(7)由鋼化有機玻璃組成，可以有效減少聲波損失；所述聲波接收器(8)與底部壓板(23)相連，用于接受并反饋聲波信號。
4.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的一種海底天然氣水合物巖心聲波式平面應(yīng)變儀裝置，其特征在于，所述壓力傳感器與徑向壓板(19)處于同一平面，用于測量產(chǎn)生的徑向壓力。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種海底天然氣水合物巖心聲波式平面應(yīng)變儀裝置，其特征在于，所述位移傳感器設(shè)置于滾珠絲杠(27)底端，用于測量軸向位移。
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