[發明專利]氣固熱流化耦合下頁巖真三軸力學特性測試裝置及方法

在審

• 申請號: 202210184617.8
• 申請日: 2022-02-25
• 公開（公告）號: CN114608958A
• 公開（公告）日: 2022-06-10
• 發明（設計）人: 尹土兵;莊登登;金飛燕;李明兼;吳攸;馬捷鑫;蘇巨振
• 申請（專利權）人: 中南大學
• 主分類號: G01N3/12
• 分類號: G01N3/12;G01N3/04;G01N3/02
• 代理公司: 長沙沐風知識產權代理事務所(普通合伙) 43278
• 代理人: 謝浪

1.氣固熱流化耦合下頁巖真三軸力學特性測試裝置，其特征在于，包括：真三軸應力加載機構(1)，用于對待測巖樣(6)施加三維應力場；加熱爐(2)，用于對待測巖樣(6)進行加熱；頁巖氣輸送機構(3)以及離子溶液滲流機構(4)，用于對待測巖樣(6)營造頁巖氣賦存環境和離子溶液滲流條件，同時模擬待測巖樣(6)所處的化學反應環境；控制系統(5)，用于控制所述真三軸應力加載機構(1)、加熱爐(2)、頁巖氣輸送機構(3)以及離子溶液滲流機構(4)工作，并實現數據采集；其中，所述離子溶液直接從深部頁巖所處的地質環境中獲得或者基于深部頁巖所處地質環境中化學離子成分進行近似配置。

2.根據權利要求1所述的氣固熱流化耦合下頁巖真三軸力學特性測試裝置，其特征在于：所述真三軸應力加載機構(1)包括設置在加熱爐(2)外且延伸至加熱爐(2)內的上加載墊塊(101)、下加載墊塊(102)、前加載墊塊(103)、后加載墊塊(104)、左加載墊塊(105)、右加載墊塊(106)以及對各個加載墊塊進行加載的加載桿(107)，各個所述加載墊塊均與加熱爐(2)的爐壁滑動連接，所述巖樣(6)的各個拐角被密封滲流盒(7)包裹，所述密封滲流盒(7)與上加載墊塊(101)、下加載墊塊(102)、前加載墊塊(103)、后加載墊塊(104)、左加載墊塊(105)、右加載墊塊(106)共同圍成與所述巖樣(6)適配且封閉的滲透加載室。

3.根據權利要求2所述的氣固熱流化耦合下頁巖真三軸力學特性測試裝置，其特征在于：所述頁巖氣輸送機構(3)包括高壓氣罐(301)和氣體回收罐(302)，所述上加載頭上設有與所述滲透加載室連通的注氣孔(303)，所述下加載頭上設有與所述滲透加載室連通的回氣孔(304)，所述高壓氣罐(301)通過氣體輸送管道(305)與所述注氣孔(303)連通，所述回氣孔(304)通過回液管道(306)與所述氣體回收罐(302)連接，所述回液管道(306)上設有止回閥(307)，所述回氣孔(304)上靠近所述巖樣(6)位置處設有可啟閉的第一封孔閥(308)，在進行離子溶液滲流時，所述第一封孔閥(308)將所述回氣孔(304)關閉。

4.根據權利要求3所述的氣固熱流化耦合下頁巖真三軸力學特性測試裝置，其特征在于：所述控制系統(5)包括氣壓調節閥(501)、氣壓控制器(502)、氣壓傳感器(503)和氣壓表(504)，所述氣體輸送管道(305)上設有氣壓調節閥(501)和氣壓控制器(502)，所述氣壓傳感器(503)嵌裝在所述左加載墊塊(105)內并通過引線與外部的氣壓表(504)相連接，所述氣壓調節閥(501)、氣壓控制器(502)、氣壓傳感器(503)組成氣壓控制電路，對待測巖樣(6)設置高壓頁巖氣環境。

5.根據權利要求4所述的氣固熱流化耦合下頁巖真三軸力學特性測試裝置，其特征在于：所述離子溶液滲流機構(4)包括離子溶液箱(401)，所述上加載頭上設有與所述滲透加載室連通的注液孔(402)，所述下加載頭上設有與所述滲透加載室連通的回液孔(403)，所述離子溶液箱(401)通過離子溶液輸送管路(404)與所述注液孔(402)連通，所述回液孔(403)通過離子溶液回流管路(405)與所述離子溶液箱(401)連通；所述回液孔(403)上靠近所述巖樣(6)位置處設有可啟閉的第二封孔閥(406)，在進行離子溶液滲流時，所述第二封孔閥(406)將回液孔(403)關閉。

6.根據權利要求5所述的氣固熱流化耦合下頁巖真三軸力學特性測試裝置，其特征在于：所述控制系統(5)還包括增壓泵(505)、液壓控制器(506)、滲流壓力傳感器(507)和滲流壓力表(508)，所述離子溶液輸送管路(404)上設有截止閥(407)、增壓泵(505)和液壓控制器(506)，所述滲流壓力傳感器(507)嵌裝在所述右加載墊塊(106)內并通過引線與外部的滲流壓力表(508)相連接，所述滲流壓力傳感器(507)、液壓控制器(506)、滲流壓力表(508)組成液壓控制電路，對待測巖樣(6)設置滲流環境。