1.一种考虑沉积角度的水合物力学性质试验方法,其特征在于包括以下试验步骤:
S1、制作试样(7);选择适当的斜角压制试样(7),并记录试样(7)的数据;
S2、安装待测定的试样(7);将试样(7)安装到内围压室(15)内腔,并连接流体供给组件和流体回收组件,并与数据汇集组件连接;
S3、进行试验;根据设定的试验目标进行试验;
S4、收集试验数据,通过数据汇集组件收集试验数据;
S5、处理试验数据,将数据汇集组件收集到的数据进行分析处理,并总结规律;
一种考虑沉积角度的水合物力学性质试验方法所使用的试验装置包括试验台(29),所述试验台(29)上设置有制样部和试验部;
所述制样部包括边框(1),所述边框(1)与所述试验台(29)的顶面可拆卸连接;所述边框(1)顶面固接有制样组件,所述制样组件的底端设有斜角,所述制样组件与所述试验部电性连接;所述制样组件的下方设置有用于制作试样(7)的模具;
所述试验部包括用于安装所述试样(7)的试验主体(8)和数据汇集组件,所述试验主体(8)的两端分别连通有流体供给组件和流体回收组件,所述流体供给组件和所述流体回收组件分别与所述数据汇集组件电性连接;所述制样组件与所述数据汇集组件电性连接;
所述试验主体(8)包括主体框架(12),所述主体框架(12)的底端与所述试验台(29)顶面固接;所述主体框架(12)的内腔底面设置有内围压室(15),所述内围压室(15)的内腔用于安装所述试样(7);所述内围压室(15)的外壁绕设有换热器(30);所述内围压室(15)的外部设置有与所述内围压室(15)同轴设置的围压室(13),所述围压室(13)与所述主体框架(12)侧壁滑动连接;所述主体框架(12)的顶面固接有施压组件,所述施压组件与所述围压室(13)固接,所述施压组件与所述数据汇集组件电性连接;所述内围压室(15)和所述围压室(13)分别与所述流体回收组件及所述流体供给组件连通;
所述围压室(13)的底端固接有调心块(17),所述调心块(17)与所述内围压室(15)抵接;所述调心块(17)上设置有内置载荷传感器(18),所述内置载荷传感器(18)与所述数据汇集组件电性连接;
所述内围压室(15)的下端通过支撑板(19)与所述主体框架(12)固接,所述流体回收组件贯穿所述支撑板(19)后与所述内围压室(15)内腔连通;所述内围压室(15)的顶壁(31)与所述内围压室(15)的内腔滑动连接,所述调心块(17)与所述顶壁(31)抵接;所述流体供给组件贯穿所述调心块(17)和所述顶壁(31)后与所述内围压室(15)的内腔连通;所述内围压室(15)的内腔用于安装所述试样(7),所述试样(7)分为第一试块(701)和第二试块(702),所述第一试块(701)和所述第二试块(702)相适配;
所述制样组件包括与所述边框(1)顶端固接的液压油缸(2),所述液压油缸(2)的输出端固接有压头(4),所述压头(4)的底端开设有所述斜角;所述液压油缸(2)上固接有第三传感器(26),所述第三传感器(26)与所述数据汇集组件电性连接;
所述模具包括与所述边框(1)底面固接的试样筒(5),所述试样筒(5)的内腔与所述压头(4)相适配;所述试样筒(5)的内腔底端固接有底壁(6),所述底壁(6)与所述边框(1)的底端可拆卸连接;
在步骤S1中,所述第一试块(701)包括两种制作方法,所述第二试块(702)包括三种制作方法;
第一试块(701)包括的两种制作方法:
方法一:将干燥的骨料与水溶性的粘接剂均匀混合,然后根据设计要求从试样筒(5)底部填入混合的骨料,装上底壁(6),用压头(4)压制;
方法二:
从底壁(6)位置向试样筒(5)内填入离子蒸馏水饱和骨料,在0℃以下用压头(4)加压压制成水饱和试块;
第二试块(702)包括的三种制作方法,
方法一:用去离子的蒸馏水与骨料混合,从试样筒(5)底部填入骨料,装上底壁(6),用压头(4)压制;将第一试块(701)和第二试块(702)按照上下方式组合后装入内围压室(15),排空内围压室(15)内的空气,通入纯净甲烷气体,根据水合物相平衡曲线设置并维持甲烷气体压力,待压力不再变化时证明试样内水合物完全生成,向内围压室(15)充入去离子蒸馏水,排空内部气体;
方法二:将冰粉与骨料混合,然后根据设计要求从试样筒(5)底部填入骨料,装上底壁(6),用压头(4)压制成规定尺寸;将第一试块(701)和第二试块(702)组合后装入内围压室(15),排内围压室(15)及管线内的空气,升高温度至0℃以上,使冰粉融化,通入纯净甲烷气体,根据水合物相平衡曲线设置并维持甲烷气体压力,待压力不再变化时证明试样内水合物完全生成,向内围压室内充入去离子蒸馏水,排空腔体内气体;
方法三:将水合物粉末与骨料混合,然后根据设计要求从试样筒(5)底部填入一定量的骨料,装上底壁(6),用压头(4)压制;将第一试块(701)和第二试块(702)组合后装入内围压室(15),向内围压室(15)内充入去离子水,排空腔体内气体;
步骤S1中,制作所述试样(7)时,由所述底壁(6)位置填入骨料;所述试样(7)的制作温度不高于0℃;先将压头(4)取下插入试样筒(5)中形成组合体,然后倒转所述组合体,骨料从底壁(6)的位置填入试样筒(5)内,填充后回装底壁(6),再将底壁(6)与边框(1)固接;
步骤S3中,对内围压室(15)的内腔升温升压,温度为15℃‑20℃,压力为5MPa‑10MPa,而且正处于动态平衡状态;第一试块(701)中的粘接剂溶解和第二试块(702)内的冰融化,形成孔隙,此时第一试块(701)变成松散的骨料,而第二试块(702)由于被水合物粘结骨料胶结在一起;然后通过流体供给箱(20)向内围压室(15)的内腔注入去离子蒸馏水达到饱和;
逐渐改变内围压室(15)上下两端第一管道(21)和第二管道(23)的压力,形成不同的压力差,使第二试样(7)的水合物分解,在分解过程中产生的气体和水由第二管道(23)进入流体回收箱(22)进行收集和统计,在过程中保证第一管道(21)的压力高于第二管道(23)的压力,使内围压室(15)的内腔内的流体发生流动。
2.根据权利要求1所述的考虑沉积角度的水合物力学性质试验方法,其特征在于:步骤S2中,所述调心块(17)的中心孔与所述顶壁(31)的中心孔正对。