1.一种可燃冰开采地层失稳机理模拟试验装置,其特征在于,包括:试验箱(1);
试验模型,安装在试验箱(1)内部,所述试验模型内部安装有模拟开采井(14);
出料部,所述出料部的进料端通过管道固定连接所述模拟开采井(14)的出料端;
数据采集处理组件,所述数据采集处理组件的采集端设置在所述试验模型内部;
供给部,所述供给部包括:
供水单元,所述供水单元的出水端与所述试验模型相连接;
釜体(2),所述釜体(2)下表面固定连接试验箱(1)内壁底端,所述釜体(2)内部由下到上依次纵向安装底盖(4)、下盖层(11)、水合物层(10)、上盖层(9)、水溶性模型板(8)、海水层(7)和顶盖(3),所述模拟开采井(14)分别贯穿所述水合物层(10)、所述上盖层(9)和所述水溶性模型板(8),所述模拟开采井(14)顶端延伸至海水层(7)内部,所述模拟开采井(14)底端延伸至所述水合物层(10)内部;
其中,所述水溶性模型板(8)采用柔性材料,且根据所模拟的海底地层的沉积角度进行铺设,所述水溶性模型板(8)覆盖在所述上盖层(9)上,以使水合物层(10)和上盖层(9)在试验前保持结构稳定;
其中,所述底盖(4)设置有地震波模拟装置,以模拟地震动载荷对模拟地层的影响;
海浪模拟单元,所述海浪模拟单元包括:空气泵(16)和与空气泵通过管道连接的舱体橡胶囊(6),所述舱体橡胶囊(6)安装在顶盖(3)下表面。
2.根据权利要求1所述的一种可燃冰开采地层失稳机理模拟试验装置,其特征在于,所述供给部还包括:供气单元,所述供气单元设置在所述出料部与所述模拟开采井(14)的连接管道上,所述供气单元包括:回压阀(26)和与回压阀(26)通过管道连通的第一高压气瓶(27),所述回压阀(26)固定连接在所述出料部与所述模拟开采井(14)的连接管道;
第二高压气瓶(34),所述第二高压气瓶(34)的出气端设置在水合物层(10)。
3.根据权利要求2所述的一种可燃冰开采地层失稳机理模拟试验装置,其特征在于,所述数据采集处理组件包括:数据处理模块(17)、电热加热棒(12)、孔隙水压力计(13)和测斜仪(15),所述电热加热棒(12)的加热端、所述孔隙水压力计(13)的监测端和所述测斜仪(15)监测端分别安装在水合物层(10)内部,所述数据处理模块(17)分别电连接电热加热棒(12)、孔隙水压力计(13)和测斜仪(15)。
4.根据权利要求3所述的一种可燃冰开采地层失稳机理模拟试验装置,其特征在于,所述出料部包括:气液分离器(30),所述气液分离器(30)的进料端通过管道固定连接模拟开采井(14)的顶端。
5.根据权利要求4所述的一种可燃冰开采地层失稳机理模拟试验装置,其特征在于,所述数据采集处理组件还包括:第一气体流量计(31),所述第一气体流量计(31)安装在所述气液分离器(30)的出气端上;
天平(32),所述天平(32)的进料端固定连接所述气液分离器(30)的出液端。
6.根据权利要求5所述的一种可燃冰开采地层失稳机理模拟试验装置,其特征在于,所述数据采集处理组件还包括:第二气体流量计(38),所述第二气体流量计(38)安装在第二高压气瓶(34)的出气端上。
7.根据权利要求6所述的一种可燃冰开采地层失稳机理模拟试验装置,其特征在于,所述供水单元包括:注水泵(18)和与注水泵(18)通过管道相连接的水箱(22),所述注水泵(18)的出水端通过管道与釜体(2)侧壁上端相连接,且注水泵(18)和所述釜体(2)内部上端相互连通。
8.一种可燃冰开采地层失稳机理模拟试验方法,采用权利要求7所述可燃冰开采地层失稳机理模拟试验装置,其特征在于,包括如下步骤:S1、当试验模型需要试验时,通过电热加热棒(12)进行提前加热水合物层(10),将模拟开采井(14)贯穿水合物层(10)、上盖层(9)和水溶性模型板(8),且模拟开采井(14)底端延伸至水合物层(10)内部,水合物层(10)内的物料从模拟开采井(14)流出,并进入到气液分离器(30);
S2、在物料流出过程中,启动空气泵带动舱体橡胶囊(6)反复充气放气,使得海水层(7)表面产生波浪,启动注水泵(18),保持海水层(7)始终充满釜体(2)、舱体橡胶囊(6)和水溶性模型板(8)围成的空间;
S3、物料在气液分离器(30)进行气液分离,并分别从气液分离器(30)的出气端和出液端排出;
S4、数据处理模块(17)通过孔隙水压力计(13)、测斜仪(15)、第一气体流量计(31)、第二气体流量计(38)和天平(32)的监测数据以及电热加热棒(12)的使用功率进行储存。