本实用新型涉及天然气水合物地质技术领域的一种模拟压力对天然气水合物地层裂缝影响的实验装置。
背景技术：
天然气水合物是由水和甲烷在低温高压条件下通过范德华力相互作用，形成的一种外观像冰，但晶体结构却与冰不同的疏松结晶化合物。天然气水合物在海底的存在形式有两种，一种是存在于海底表面，一种是存在于海底以下几百米。对于海底以下几百米的天然气水合物根据赋存深度的变化，其丰度不同；天然气水合物层的附近区域在不同海洋压力条件下的存在形式，以及产生应力裂缝等地质变化对天然气水合物的工程作业有重要意义。若海底天然气水合物层附近地层出现较大裂缝或地层疏松等问题，这将直接导致在钻井过程中井壁周围地层不稳定，容易造成天然气水合物发生分解，从而造成取样困难、井壁失稳和井涌甚至井喷等工程问题。因此，对于天然气水合物层附近地层在海底压力状态下的存在形式，裂缝伸展方向有必要进行研究。若发明一种能够有效模拟压力对天然气水合物地层裂缝影响的实验装置，它能对天然气水合物层附近地层在海底不同压力作用下产生的应力裂缝进行可视化研究，将对现场实际工程具有重要意义。
技术实现要素：
本实用新型目的是：提供了一种模拟压力对天然气水合物地层裂缝影响的实验装置。
本实用新型所采用的技术方案是：
本实用新型是一种模拟压力对天然气水合物地层裂缝影响的实验装置，主要由加压泵、出气口、计算机监测系统、气层、水层、压力传感器、泥岩颗粒、尼龙颗粒、岩石层A、箱体、岩石层B、活塞、活塞环、储气室、伸缩式气体通道和高速摄像机组成。箱体内从上往下依次设有活塞环、活塞、气层、水层、压力传感器、岩石层B、泥岩颗粒、尼龙颗粒和岩石层A；活塞环上部设有4个出气口采用对称式设计，用于气体流出并使活塞往下运动。岩石层A和岩石层B为两种材质一样的岩石且基本组分与海底岩石一致；实验过程中所使用的泥岩颗粒和尼龙颗粒直径都为4mm，且这两种颗粒采用上下错位设计。箱体由高强度耐压透明PC材料制成，承压10MPa；伸缩式气体通道采用可伸缩式设计，可根据活塞的向下运动而运动。在箱体内部的右侧设有4个压力传感器，这4个压力传感器分别设于储气室右上部、活塞右部、岩石层A中部和岩石层B中部；在整个实验模拟过程中尼龙颗粒模拟天然气水合物颗粒，泥岩颗粒模拟海底地层泥岩；水层模拟海水，岩石层A和岩石层B模拟海底岩石地层。
本实用新型的优点：整个实验过程操作简单，通过可视化实验和压力监测能准确的得到压力对天然气水合物层附近地层裂缝的变化规律并能实时得到压力变化情况。
附图说明
图1是本实用新型一种模拟压力对天然气水合物地层裂缝影响的实验装置的结构示意图。
图中：1.加压泵，2.出气口，3.计算机监测系统，4.气层，5.水层，6.压力传感器，7.泥岩颗粒，8.尼龙颗粒，9.岩石层A，10.箱体，11.岩石层B，12.活塞，13.活塞环，14.储气室，15.伸缩式气体通道，16.高速摄像机。
具体实施方式
下面结合附图对本实用新型做进一步说明。
如图1所示，本实用新型一种模拟压力对天然气水合物地层裂缝影响的实验装置，主要由加压泵1、出气口2、计算机监测系统3、气层4、水层5、压力传感器6、泥岩颗粒7、尼龙颗粒8、岩石层A9、箱体10、岩石层B11、活塞12、活塞环13、储气室14、伸缩式气体通道15和高速摄像机16组成。箱体10内从上往下依次设有活塞环13、活塞12、气层4、水层5、压力传感器6、岩石层B11、泥岩颗粒7、尼龙颗粒8和岩石层A9；活塞环13上部设有4个出气口2采用对称式设计，用于气体流出并使活塞12往下运动。
如图1所示，具体模拟过程为：首先打开计算机监测系统3，使4个压力传感器6的数据能传回计算机监测系统3，接着打开即整个实验过程结束加压泵1，使气体通过伸缩式气体通道15后，从出气口2流出进入储气室14。当储气室14内的气体不断增加且储气室14内的压力大于活塞12下部的压力时，活塞12往下运动，伸缩式气体通道15伸长；随着活塞12不断往下运动，岩石层B11和岩石层A9受到的压力不断增大，从计算机监测系统3内可清楚的看到岩石层B11和岩石层A9的压力变化情况。当压力达到岩石产生裂缝的压力时，在岩石层内将产生裂缝，通过计算机监测系统3可直接读出裂缝产生时岩石层B11和岩石层A9内的压力值；整个实验过程中通过高速摄像机16记录了整个裂缝的产生及延伸过程，这将为现场实际工程提供有力的参考依据。当裂缝向上延伸的长度达到岩石层高度的三分之二时，关闭加压泵1并停止实验，记录实验数据，即整个实验模拟过程结束。