專利名稱：水合物微觀分布的實驗測試裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種實驗裝置，尤其涉及一種水合物微觀分布的實驗測試裝置。
背景技術(shù)：
沉積物中天然氣水合物微觀分布狀態(tài)是反映水合物形成機理及地球物理響應(yīng)特征的關(guān)鍵參數(shù)，而估算水合物在沉積物孔隙中的飽和度對天然氣水合物儲量評價也具有重要的意義?，F(xiàn)有的水合物微觀分布狀態(tài)大多是根據(jù)聲學(xué)、熱學(xué)等參數(shù)及其理論模型進(jìn)行推測的假想模式。此外，X射線層析掃描技術(shù)是天然氣水合物探測的最新技術(shù)，可以探測水合物在沉積物中的微觀分布，也可獲得水合物飽和度、孔隙分布特征和滲透率等物性參數(shù)。能否利用X-CT掃描對取得的天然的或人工合成的含水合物沉積物樣品的微觀分布及飽和度 等物性特征進(jìn)行表征，關(guān)鍵在于實驗裝置的設(shè)計和制造，以保證水合物在測試過程中具有良好的穩(wěn)定性。目前國內(nèi)尚沒有常壓條件下利用X-CT技術(shù)測試水合物樣品微觀分布狀態(tài)的實驗裝置，國外進(jìn)行這方面測試研究的也較少，主要是日本綜合產(chǎn)業(yè)研究所進(jìn)行了這方面的研究報道。他們采用Shimadzu生產(chǎn)的工業(yè)型X-CT(SMX-225CTS-SV)，將實驗室合成的含水合物沉積物樣品切成IOmm厚的圓柱形薄片，放在敞開的簡易容器中，由上方吹入冷氮氣來對樣品降溫，以保證水合物不會分解。但由于條件所限，僅能區(qū)分開樣品中的砂粒、氣體和水合物(包含冰)，即孔隙分布特征，而對于水合物(不包含冰)在樣品空隙中的分布則難以準(zhǔn)確獲取。

實用新型內(nèi)容本實用新型的技術(shù)效果能夠克服上述缺陷，提供一種水合物微觀分布的實驗測試裝置，其在常壓、超低溫條件下獲取含水合物沉積物樣品中水合物的微觀分布狀態(tài)，對水合物形成機理及其地球物理響應(yīng)研究具有重要的學(xué)術(shù)意義和實用價值。為實現(xiàn)上述目的，本實用新型采用如下技術(shù)方案其包括控溫裝置、反應(yīng)釜、X射線掃描系統(tǒng)，控溫裝置通過真空絕熱管與反應(yīng)釜連通，X射線掃描系統(tǒng)設(shè)置在反應(yīng)釜的兩側(cè)。控溫裝置包括氮氣罐、液氮罐，氮氣罐通過閥門與液氮罐連通，液氮罐內(nèi)設(shè)有換熱器，換熱器分別與氮氣罐、真空絕熱管連通。其中反應(yīng)釜由鋁合金材料制成，具有較薄的壁厚，能夠被X射線穿透從而探測其內(nèi)部樣品的結(jié)構(gòu)。通過控制進(jìn)入換熱器的氮氣流量來調(diào)節(jié)降溫的速率，確保樣品室內(nèi)溫度低于-100°C。此外，釜體的外側(cè)包裹真空隔熱層，有利于維持釜內(nèi)溫度穩(wěn)定，保證水合物在常壓下不會分解。反應(yīng)釜包括釜體，釜體頂端設(shè)有釜蓋，釜蓋設(shè)置在軸承上，釜體通過軸承相對于釜蓋轉(zhuǎn)動；釜蓋上設(shè)有入口和出口，入口與真空絕熱管連通，出口與外界連通。釜蓋上設(shè)有溫度傳感器，溫度傳感器連接數(shù)據(jù)采集器。X射線掃描系統(tǒng)包括X射線源、平板探測器，X射線源、平板探測器分別位于反應(yīng)釜的兩側(cè)。X射線源采用微米級/納米級可切換式，平板探測器采用高分辨率，可對自然界鉆取的或?qū)嶒炇液铣傻暮衔锍练e物樣品進(jìn)行掃描，獲取樣品的CT圖像。本實用新型的水合物微觀分布的實驗測試裝置，可切換式微米級/納米級X射線源和高分辨率平板探測器提高了 X-CT的探測精度，最高分辨率可達(dá)I μ m。兩者的結(jié)合可實現(xiàn)水合物X-CT測試。

圖I為本實用新型的內(nèi)部結(jié)構(gòu)示意圖。圖中1.氮氣罐；2.閥門；3.液氮罐；4.換熱器；5.真空絕熱管；6.平板探測器；7.真空隔熱層；8.釜體；9.樣品室；10. X射線源；11.入口 ；12.出口 ；13.軸承；14.溫度傳感器；15.釜蓋；16.數(shù)據(jù)采集器。
具體實施方式
·如圖I所示，本實用新型的水合物微觀分布的實驗測試裝置包括控溫裝置、反應(yīng)釜、X射線掃描系統(tǒng)，控溫裝置通過真空絕熱管5與反應(yīng)釜連通，X射線掃描系統(tǒng)設(shè)置在反應(yīng)釜的兩側(cè)?？販匮b置包括氮氣罐I、液氮罐3，氮氣罐I通過閥門2與液氮罐3連通，液氮罐3內(nèi)設(shè)有換熱器4，換熱器4分別與氮氣罐I、真空絕熱管5連通。反應(yīng)釜包括釜體8，釜體8頂端設(shè)有釜蓋15，釜蓋15設(shè)置在軸承13上，釜體8通過軸承13相對于釜蓋15轉(zhuǎn)動；釜蓋上設(shè)有入口 11和出口 12，入口 11與真空絕熱管5連通，出口 12與外界連通。釜蓋15上設(shè)有溫度傳感器14，溫度傳感器14連接數(shù)據(jù)采集器16。釜體8的外側(cè)包裹真空隔熱層7。X射線掃描系統(tǒng)包括X射線源10、平板探測器6，X射線源10、平板探測器6分別位于反應(yīng)釜的兩側(cè)。氮氣罐I內(nèi)的高純氮氣通過安放在液氮罐3中的換熱器4，變成冷氮氣后經(jīng)過真空絕熱管5、入口 11從釜蓋15進(jìn)入，對釜體8進(jìn)行降溫后再通過釜蓋15上的出口 12排出。釜體8內(nèi)的溫度由深入釜內(nèi)的PtlOO型溫度傳感器14監(jiān)測，并通過控制氮氣的流量進(jìn)行調(diào)節(jié)。反應(yīng)釜的釜蓋15上安置軸承13，掃描時只是釜體8在旋轉(zhuǎn)，上端管線和溫度傳感器14保持不動。在實驗過程中，采用合適的X射線源10進(jìn)行掃描，X射線穿透樣品后被平板探測器6接收，從而獲取樣品的X-CT圖像。本裝置實現(xiàn)了常壓下對含水合物樣品中沉積物顆粒、水合物、冰和游離氣分布的探測。當(dāng)使用時，其具體步驟為(I)利用冷氮氣對樣品室進(jìn)行降溫，使樣品室溫度穩(wěn)定在-100°C以下，保證測試時水合物在其中不會分解。(2)打開釜體8上端釜蓋15，向樣品室9加入適量含水合物沉積物樣品，然后迅速封閉該裝置。(3)選擇射線源，開啟數(shù)據(jù)采集軟件，調(diào)整各項掃描參數(shù)，開始CT掃描，獲取含水合物沉積物樣品的CT圖像。(4)對掃描數(shù)據(jù)進(jìn)行重建，得到樣品的二維和三維圖像。
權(quán)利要求1.一種水合物微觀分布的實驗測試裝置，其特征在于，包括控溫裝置、反應(yīng)釜、X射線掃描系統(tǒng)，控溫裝置通過真空絕熱管(5)與反應(yīng)釜連通，X射線掃描系統(tǒng)設(shè)置在反應(yīng)釜的兩側(cè)。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水合物微觀分布的實驗測試裝置，其特征在于，控溫裝置包括氮氣罐(I)、液氮罐(3)，氮氣罐(I)通過閥門(2)與液氮罐(3)連通，液氮罐(3)內(nèi)設(shè)有換熱器(4)，換熱器(4)分別與氮氣罐(I)、真空絕熱管(5)連通。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水合物微觀分布的實驗測試裝置，其特征在于，反應(yīng)釜包括釜體(8)，釜體(8)頂端設(shè)有釜蓋(15)，釜蓋(15)設(shè)置在軸承(13)上，釜體(8)通過軸承(13)相對于釜蓋(15)轉(zhuǎn)動；釜蓋上設(shè)有入口(11)和出口(12)，入口(11)與真空絕熱管(5)連通，出口(12)與外界連通。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水合物微觀分布的實驗測試裝置，其特征在于，釜蓋(15)上設(shè)有溫度傳感器(14 )，溫度傳感器(14 )連接數(shù)據(jù)采集器(16 )。
5.根據(jù)權(quán)利要求3所述的水合物微觀分布的實驗測試裝置，其特征在于，釜體(8)的外側(cè)包裹真空隔熱層(7)。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的水合物微觀分布的實驗測試裝置，其特征在于，X射線掃描系統(tǒng)包括X射線源(10)、平板探測器(6)，X射線源(10)、平板探測器(6)分別位于反應(yīng)釜的兩側(cè)。
專利摘要本實用新型涉及一種實驗裝置，尤其涉及一種水合物微觀分布的實驗測試裝置。本實用新型的水合物微觀分布的實驗測試裝置，包括控溫裝置、反應(yīng)釜、X射線掃描系統(tǒng)，控溫裝置通過真空絕熱管與反應(yīng)釜連通，X射線掃描系統(tǒng)設(shè)置在反應(yīng)釜的兩側(cè)。本實用新型的水合物微觀分布的實驗測試裝置，可切換式微米級/納米級X射線源和高分辨率平板探測器提高了X-CT的探測精度，最高分辨率可達(dá)1μm。兩者的結(jié)合可實現(xiàn)水合物X-CT測試。
文檔編號G01N23/04GK202661405SQ20122023170
公開日2013年1月9日 申請日期2012年5月22日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月22日
發(fā)明者劉昌嶺, 胡高偉, 程軍, 業(yè)渝光 申請人:青島海洋地質(zhì)研究所