(19)国家知识产权局 (12)发明 专利申请 (10)申请公布号 (43)申请公布日 (21)申请 号 202210750104.9 (22)申请日 2022.06.28 (71)申请人 广州海洋地质调查局 地址 510075 广东省广州市环市东路47 7号 (72)发明人 李星辰　寇贝贝　曾静　宁波　 卢秋平　欧芬兰　熊亮　黄芳飞　 (74)专利代理 机构 广州科粤专利商标代理有限 公司 44001 专利代理师 劳剑东 (51)Int.Cl. G01N 3/10(2006.01) G01N 3/02(2006.01) (54)发明名称 高温低压环境下的水合物三轴应力测试装 置及测试方法 (57)摘要 本发明公开了一种水合物三轴应力测试装 置， 涉及水合物测试技术领域， 其包括： 水合物生 成单元、 可分离的三轴应力测试舱、 球阀保压单 元以及控制与检测单元， 水合物 生成单元包括水 合物生成桶， 所述水合物生 成桶用于反应生成带 有金属示踪颗粒的水合物； 可分离的三轴应力测 试舱具有密闭腔体， 且所述腔体内设有三轴应力 测试仪， 所述三轴应力测试仪用于测试有金属示 踪颗粒的水合物的应力； 球阀保压单元设置在所 述三轴应力测试舱和所述水合物 生成单元之间， 用于控制两者的联通和封闭； 控制与检测单元用 于控制所述三轴应力测试舱内的电机按指令运 动， 并用于接收、 处理和展示所述水合物生成单 元的各类传感器的数据。 权利要求书2页 说明书6页 附图2页 CN 115184163 A 2022.10.14 CN 115184163 A 1.一种水合物三轴应力测试装置， 其特 征在于， 包括： 水合物生成单元， 其包括水合物生成桶， 所述水合物生成桶用于反应生成带有金属示 踪颗粒的水合物； 可分离的三轴应力测试舱， 其具有密闭腔体， 且所述腔体内设有三轴应力测试仪， 所述 三轴应力测试仪用于测试有金属示踪颗粒的水合物的应力； 球阀保压单元， 其设置在所述三轴应力测试舱和所述水合物生成单元之间， 用于控制 两者的联通和封闭； 以及， 控制与检测单元， 其用于控制所述三轴应力测试舱内的电机按指令运动， 并用于接收、 处理和展示所述水合物生成单 元的各类传感器的数据。 2.根据权利要求1所述的水合物三轴应力测试装置， 其特征在于， 所述三轴应力测试舱 包括电机、 变速器、 活塞杆、 位移编码器、 固定夹套， 所述固定架套上固定有所述电机， 所述 电机的输出端通过所述变速器上连接有可沿 高度方向上下活动的竖向加压杆， 所述竖向加 压杆的下端依次安装有电磁铁和 第一压力 传感器， 所述电磁铁通过磁力连接有带铁环的橡 胶桶， 所述橡胶桶的水平截面为圆环形， 所述第一压力传感器用于检测对水合物的竖向压 力值， 所述 位移编码器设置 于所述变速器上， 用于检测所述 三轴应力测试仪下降的距离 。 3.根据权利要求1所述的水合物三轴应力测试装置， 其特征在于， 所述球阀保压单元包 括球阀阀体和球阀控制杆， 其中， 所述球阀控制杆用于控制所述球阀阀体的翻转， 以控制球 阀阀门的打开和关闭。 4.根据权利要求1所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置， 其特征在于， 所述控 制与检测单 元包括： 第二温度传感器， 其设置于所述水合物生成单元内， 用于检测水合物生成的环境温度， 并接收来自温度控制器发出的调节指令； 第二压力传感器， 其设置 于所述水合物生成单 元内， 用于检测水合物生成的环境压力； 电机控制器， 其与所述 三轴应力测试舱的电机控制信号相连； 电脑控制器， 其与所述物料添加单元内的电机控制器、 所述温度控制器、 所述第 二压力 传感器控制信号相连； 以及， 运行于所述电脑控制器的程序软件。 5.根据权利要求1所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置， 其特征在于， 所述水 合物生成单 元设有带有电磁阀门的第二进气口、 第二出气口、 进水口和出 水口。 6.根据权利要求1所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置， 其特征在于， 所述水 合物生成桶采用透光且强度符合设定要求的有机玻璃或特种玻璃。 7.根据权利要求1所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置， 其特征在于， 所述水 合物生成单元还包括水合物固定座和时域反射针， 所述水合物固定座设于所述时域反射针 上， 所述时域反射针用于检测生成水合物的含水量。 8.根据权利要求1所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置， 其特征在于， 还包括 第一密封端盖、 第二密封端盖及第三密封端盖， 所述第一密封端盖位于所述三轴应力测试 舱的顶部， 且所述第一密封端盖为实心 圆形， 所述第二密封端盖及所述第三密封端盖分别 位于所述球阀保压单元的上下两端， 且所述第二密封端盖及所述第三密封端盖均设有通 孔。权　利　要　求　书 1/2 页 2 CN 115184163 A 29.根据权利要求1所述的合成不同成分天然气水合物的实验装置， 其特征在于， 所述水 合物生成单元、 所述三轴应力测试舱及所述球阀保压单元通过若干法兰盘式的端盖连接， 若干所述端盖通过紧锁螺 丝固定， 且所述端盖内设有密封圈。 10.一种水合物三轴应力测试 方法， 其特 征在于， 包括以下步骤： 将水合物生成单 元、 保压球阀单 元和三轴应力测试舱由下到上依次安装； 对三轴应力测试舱内加压至与水合物生成单元内部压力一致， 打开保压球阀单元， 以 使得三轴应力测试舱与水合物生成单 元的内部空间贯 通； 控制竖向加压杆缓慢向下移动 直至接近生成的水合物， 橡胶桶在竖向加压杆的推动下 插入水合物中， 从而形成圆柱形的水合物样品； 此时， 对反应装置内部施加围压； 控制电磁铁断电并失去磁性， 橡胶桶坐落在水合物固定座上， 继续控制竖向加压杆缓 慢向下移动， 此时， 电磁铁和第一压力传感器在竖向加压杆的带动下与橡胶桶产生相对运 动， 待接触到水合物样品后， 即可以进 行三轴应力测试， 并即时记录第一压力 传感器及时域 反射针的参数； 待水合物 的三轴应力测试完成之后， 释放三轴应力测试舱的压力， 并待压力释放后将 三轴应力测试舱替换成其他要进 行测试的实验仪器， 完成实验装置在保压状态下测试模块 的切换。权　利　要　求　书 2/2 页 3 CN 115184163 A 3