一种核磁共振三轴实验高压变高温装置及其操作方法

摘要

本发明公开了一种核磁共振三轴实验高压变高温装置，包括传热管，在传热管内设置有活塞管，在活塞管内活动塞接有试样物件，所述试样物件的两端设置有试件垫片，在每一个试件垫片的外侧设置有固定端，在活塞管外包裹有由紧密到疏松分布的螺旋控温管，在螺旋控温管内设置有能够循环流动的控温介质，所述活塞管的两端分别设置有与活塞管连通的第一氟化液管和第二氟化液管，在第一氟化液管上连接有让氟化液在活塞管内进行循环移动的压力泵，在活塞管的两端还设置有能够用于驱替活塞管内的孔隙水和空气的驱替管。本发明还公开了一种核磁共振三轴实验高压变高温的操作方法。本发明能够模拟岩石真实情况。

说明书

技术领域

本发明涉及核磁共振三轴实验装置的技术领域，具体为一种核磁共振三轴实验高压变高温装置及其操作方法。

背景技术

核磁共振(NuclearMagneticResonance，简称NMR)是指非零磁矩的原子核在静态磁场和射频场共同作用下，自旋能级发生塞曼分裂，原子核吸收射频能量的一种物理过程。核磁共振技术应用范围非常广，涵盖了生物医学、化学、食品、石油、材料等众多领域。在材料的多孔介质分析方面，需要将样品置于高温、高压条件下进行核磁共振三轴实验，在核磁共振三轴实验中一般采用线圈装置进行试验检测。

但是在现有的核磁共振三轴实验中，线圈装置只能模拟出岩层中三轴高压高温的情况，而在地层中岩石的情况复杂，由于岩石热传导会因为节理或者裂隙使得岩石的受热不均匀，整个岩石的受热会呈现一个递减的样式，但现有的线圈装置只能做出模拟岩石均匀受热的情况，因此无法模拟出多种岩石的真实情况，故此需要改进。

发明内容

本发明的目的在于提供一种核磁共振三轴实验高压变高温装置及其操作方法，以解决上述背景技术中提出的无法模拟岩石真实情况的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种核磁共振三轴实验高压变高温装置，包括传热管，在传热管一侧设置有用于传递核磁信号给计算机的信号传输端，在传热管内设置有活塞管，在活塞管内活动塞接有试样物件，所述试样物件的两端设置有试件垫片，在每一个试件垫片的外侧设置有固定端，在活塞管外包裹有由紧密到疏松分布的螺旋控温管，所述螺旋控温管是能够让活塞管内的试样物件受热逐级递减的装置，在螺旋控温管内设置有能够循环流动的控温介质，所述活塞管的两端分别设置有与活塞管连通的第一氟化液管和第二氟化液管，在第一氟化液管上连接有让氟化液在活塞管内进行循环移动的压力泵，在活塞管的两端还设置有能够用于驱替活塞管内的孔隙水和空气的驱替管。

进一步，保证检测的精准度，在螺旋控温管上间隔设置有一个以上的第一温度传感器，在活塞管内设置有第一压力传感器，在试样物件内设置有第二温度传感器以及第二压力传感器。

为了防止温度的逸散并起一定的保温作用，在传热管外设置有将螺旋控温管与外界进行隔离的一层隔温层。

进一步，提高隔温效果，在隔温层内填充有隔温介质。

为了使得进行单轴压缩时均匀受力，所述试样物件、固定端以及试件垫片组成一个试样单元，在试样单元外包裹有热缩管，所述热缩管通过热风机烘热缩管包裹在试样单元外，

为了方便固定，所述活塞管两端伸出传热管，且所述传热管两端分别通过一个以上的固定管固定在传热管上。

本发明还公开了一种核磁共振三轴实验高压变高温的操作方法，包括上述的一种核磁共振三轴实验高压变高温装置，其具体包括以下步骤：

S1、先确定试样的大小，通过测定核磁机器的磁场分布来找到一个磁场均匀的分布区间作为试样区，并测定出大小将测定出的数值大小定为试样物件的大小，将试样物件两端设置试样垫片并分别用一个固定端固定；

S2、将试样物件活动塞接到活塞管内，将两端的氟化液管打开令氟化液充满整个活动塞，在其中一个氟化液管上连接一个压力泵，可以让氟化液循环，然后让氟化液流进活塞管内，并通过隔温介质的导热来实现对试样物件的加温，并通过压力泵施加压力以及控温介质来驱替试样物件周围的孔隙水可使其达到饱和状态以及半饱和状态；保证试样物件在活塞管进行水平移动，来实现对试样物件不同区域的不同温度的加热过程，最终模仿地质中的岩体受到逐渐加温的效果。

作为优选，保证检测的精准度，在步骤S1中将试样物件安装到活塞管内时，需要对参数进行调试，先进行温度调试，利用螺旋控温管的第一温度传感器实时监测螺旋控温管的温度数据，并利用第二温度传感器检测试样物件的温度，然后进行对比，两者温度是否一致，同时利用第二压力传感器检测试样物件内的压力，利用第一压力传感器检测活塞管内的压力，当压力不一致时，通过开启驱替管检测内部是否存在空气或空隙，保证两者压力一致。

与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

本发明公开的一种核磁共振三轴实验高压变高温装置，整体结构布局简单，同时由轴压的活塞管来控制压力，实现三轴实验，并在内部设置活动塞接的试样物件，且螺旋控温管的布置由紧密到疏松，为模拟一个受热递减的情况，可得到不同的温度效果，即最终可模拟出一个三轴高压变高温情况下的核磁共振线圈，实现模拟地质岩体中的复杂受热和受压的情况，可以实验岩体受热逐级递减的情形，以模拟岩石真实情况。

本发明公开的一种核磁共振三轴实验高压变高温的操作方法，整个操作更加简单，同时检测精度更合理。

附图说明

图1为实施例1中一种核磁共振三轴实验高压变高温装置的结构示意图；

图2为实施例2中一种核磁共振三轴实验高压变高温装置的结构示意图；

图3为实施例3中试样单元的结构示意图。

图中：传热管1、信号传输端2、活塞管3、试样物件4、试件垫片5、固定端6、螺旋控温管8、第一氟化液管9、第二氟化液管10、压力泵11、驱替管12、第一温度传感器13、第一压力传感器14、第二温度传感器15、第二压力传感器16、隔温层17、试样单元18、热缩管19、固定管20。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“前端”、“后端”、“两端”、“一端”、“另一端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

实施例1：

请参阅图1，本发明提供的一种实施例：一种核磁共振三轴实验高压变高温装置，包括传热管1，在传热管1一侧设置有用于传递核磁信号给计算机的信号传输端2，在传热管1内设置有活塞管3，在活塞管3内活动塞接有试样物件4，所述试样物件4的两端设置有试件垫片5，在每一个试件垫片5的外侧设置有固定端6，在活塞管3外包裹有由紧密到疏松分布的螺旋控温管8，所述螺旋控温管8是能够让活塞管3内的试样物件4受热逐级递减的装置，在螺旋控温管8内设置有能够循环流动的控温介质，所述活塞管3的两端分别设置有与活塞管3连通的第一氟化液管9和第二氟化液管10，在第一氟化液管9上连接有让氟化液在活塞管3内进行循环移动的压力泵11，在活塞管3的两端还设置有能够用于驱替活塞管3内的孔隙水和空气的驱替管12。

为了方便固定，所述活塞管3两端伸出传热管1，且所述传热管1两端分别通过一个以上的固定管20固定在传热管1上。

上述结构设置由轴压的活塞管3来控制压力，实现三轴实验，并在内部设置活动塞接的试样物件4，且螺旋控温管8的布置由紧密到疏松，为模拟一个受热递减的情况，可得到不同的温度效果，即最终可模拟出一个三轴高压变高温情况下的核磁共振线圈，实现模拟地质岩体中的复杂受热和受压的情况，可以实验岩体受热逐级递减的情形，以模拟岩石真实情况。

本实施例还公开了一种核磁共振三轴实验高压变高温的操作方法，包括上述的一种核磁共振三轴实验高压变高温装置，其具体包括以下步骤：

S1、先确定试样的大小，通过测定核磁机器的磁场分布来找到一个磁场均匀的分布区间作为试样区，并测定出大小将测定出的数值大小定为试样物件4的大小，将试样物件4两端设置试样垫片并分别用一个固定端6固定；

S2、将试样物件4活动塞接到活塞管3内，将两端的氟化液管打开令氟化液充满整个活动塞，在其中一个氟化液管上连接一个压力泵11，可以让氟化液循环，然后让氟化液流进活塞管3内，并通过隔温介质的导热来实现对试样物件4的加温，并通过压力泵11施加压力以及控温介质来驱替试样物件4周围的孔隙水可使其达到饱和状态以及半饱和状态；保证试样物件4在活塞管3进行水平移动，来实现对试样物件4不同区域的不同温度的加热过程，最终模仿地质中的岩体受到逐渐加温的效果，上述方法整个操作更加简单，同时检测精度更合理。

实施例2：

请参阅图2，本发明提供的一种实施例：进一步，保证检测的精准度，在螺旋控温管8上间隔设置有一个以上的第一温度传感器13，在活塞管3内设置有第一压力传感器14，在试样物件4内设置有第二温度传感器15以及第二压力传感器16。

为了防止温度的逸散并起一定的保温作用，在传热管1外设置有将螺旋控温管8与外界进行隔离的一层隔温层17，通过上述结构能够避免实验中加温的过程热量逸散，使得热场与磁场碰撞产生耦合作用影响数据的精准度的问题发生。

进一步，提高隔温效果，在隔温层17内填充有隔温介质。

本实施例还公开了一种核磁共振三轴实验高压变高温的操作方法其大致方法与实施例1相同，不同的是，作为优选，保证检测的精准度，在步骤S1中将试样物件4安装到活塞管3内时，需要对参数进行调试，先进行温度调试，利用螺旋控温管8的第一温度传感器13实时监测螺旋控温管8的温度数据，并利用第二温度传感器15检测试样物件4的温度，然后进行对比，两者温度是否一致，同时利用第二压力传感器16检测试样物件4内的压力，利用第一压力传感器14检测活塞管3内的压力，当压力不一致时，通过开启驱替管12检测内部是否存在空气或空隙，保证两者压力一致。

实施例3：

请参阅图3，本发明提供的一种实施例：为了使得进行单轴压缩时均匀受力，所述试样物件4、固定端6以及试件垫片5组成一个试样单元18，在试样单元18外包裹有热缩管19，所述热缩管19通过热风机烘热缩管19包裹在试样单元18外。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。不应将权利要求中的任何附图标记视为限制所涉及的权利要求。