CN113125327A - 用于干热岩微观结构变化的探测装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种用于干热岩微观结构变化的探测装置，涉及岩石渗流力学相关技术领域，以解决现有技术中对干热岩微观孔隙结构的分析主要采用CT扫描和核磁共振方法，成本高且实验测试程序复杂的技术问题。该装置包括温度处理系统、质量采集系统、探测溶液存储系统、防风系统和数据处理系统，探测溶液存储系统设置在防风系统内部，探测溶液存储系统顶部设置有允许岩芯夹持器穿过的开口，岩芯夹持器与质量采集系统连接，质量采集系统放置于防风系统顶部，防风系统内部设置有摄像部和升降系统且升降系统位于探测溶液存储系统底部，能通过升降系统调整待测试样浸入探测溶液存储系统的探测溶液深度，摄像部和质量采集系统均与数据处理系统连接。

Description

用于干热岩微观结构变化的探测装置

技术领域

本发明涉及岩石渗流力学相关的技术领域，尤其是涉及一种用于干热岩微观结构变化的探测装置。

背景技术

干热岩是指内部不存在流体或仅有少量地下流体的高温岩体，一般以温度高于150摄氏度的花岗岩或致密变质岩为主，干热岩主要的商用价值是提取内部的热量。作为一种新型的高效低碳清洁能源，干热岩具有储量巨大、分布广泛、供能稳定的优点。

干热岩热能开发过程中的首要工作是通过水力压裂技术在地下数千米岩石储层形成复杂的人工裂缝网络，然后将低温工质注入地热储层中，先后在注入井、人工裂缝网络和生产井之间进行循环流动，与干热岩储层进行流动换热，从而提取干热岩中的热能进行地面供暖、发电等。

水力压裂形成的干热岩人工裂缝网络复杂度越高，低温工质与高温地热储层的流动换热效率越高。而在不同温度作用下干热岩的微观孔隙结构会发生显著变化，高温作用会降低岩石矿物颗粒间的胶结作用，使矿物颗粒间作用力降低，从而会产生大量微裂纹，这可以提高干热岩的有效换热面积。

对干热岩微观孔隙结构的分析，目前主要采用CT扫描和核磁共振方法对某一时刻下干热岩的切片进行微观结构检测，但是，本申请人发现现有技术至少存在以下技术问题：

这种方法成本高，实验测试程序复杂。而采用干热岩质量变化监测方法，并结合不同时刻干热岩外表面气泡和颜色的变化图像，对干热岩在不同温度处理后自发吸水质量进行分析，既可以获得不同时间间隔下干热岩微观孔隙结构的变化机理，又可以提高探测效率，而且此方法能够达到同样的检测效果。为了更加详细分析干热岩储层在不同温度作用下微观结构的变化，提高干热岩储层的热能提取效率，降低注入工质在地热储层中的流动损失。因此需要一种新的检测装置和方法，对不同温度作用下干热岩微观结构变化进行探测。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种用于干热岩微观结构变化的探测装置，以解决现有技术中对干热岩微观孔隙结构的分析，目前主要采用CT扫描和核磁共振方法对某一时刻下干热岩的切片进行微观结构检测，成本高且实验测试程序复杂的技术问题。

为了实现上述目的，本发明提供了一种用于干热岩微观结构变化的探测装置，包括温度处理系统、质量采集系统、探测溶液存储系统、防风系统和数据处理系统，其中，所述探测溶液存储系统设置在所述防风系统内部，所述探测溶液存储系统的顶部设置有允许岩芯夹持器穿过的开口，所述岩芯夹持器与所述质量采集系统连接，所述质量采集系统放置于所述防风系统顶部的上表面，所述防风系统的内部还设置有摄像部，通过所述摄像部获取待测试样外表面气泡和颜色图像，所述防风系统内部还设置有升降系统且所述升降系统位于所述探测溶液存储系统的底部，能通过所述升降系统调整所述岩芯夹持器夹持的待测试样浸入所述探测溶液存储系统的探测溶液深度，所述摄像部和所述质量采集系统均与所述数据处理系统连接。

优选地，所述温度处理系统包括加热机构和冷却机构，所述加热机构能对待测试样进行高温处理以实现不同的加热温度和加热速率，所述冷却机构能对待测试样进行低温冷却处理。

优选地，所述加热机构为马弗炉，所述冷却机构为液氮冷却罐。

优选地，所述质量采集系统包括精密电子天平，所述精密电子天平采用下挂称量方式，所述电子天平底端连接有秤钩，所述岩芯夹持器与所述秤钩转动连接。

优选地，所述岩芯夹持器包括夹持部、支撑杆和连接部，所述支撑杆设置于所述夹持部与所述连接部之间，所述连接部与所述秤钩铰接，所述夹持部用于夹持待测试样；

所述夹持部、所述支撑杆和所述连接部三者为一体成型结构，且均采用塑料材质制成。

优选地，所述探测溶液存储系统包括储液槽和加热装置，所述加热装置放置于所述升降系统上，所述储液槽放置在所述加热装置的上面；

所述储液槽为透明有机玻璃板组成的带盖长方体结构，所述储液槽侧面靠近槽口处设置有注液口，所述储液槽的顶部盖体上开设有所述开口。

优选地，所述顶部盖体包括与所述储液槽的槽口扣合的第一盖部和第二盖部，所述第一盖部和所述第二盖部之间形成有允许所述支撑杆穿过的开口。

优选地，所述防风系统包括支撑框架和透明板材，所述支撑框架为由铝合金材质制成的立体框架，所述支撑框架的侧面和顶部均安装有所述透明板材，所述支撑框架的其中一个侧面上的所述透明板材与所述立体框架铰接，所述支撑框架顶部的透明板材上开设有预留开孔以使所述精密电子天平的秤钩能穿过所述预留开孔与所述岩芯夹持器连接。

优选地，所述摄像部包括高速CCD相机和相机支撑架，所述高速CCD相机安装在所述相机支撑架上，所述相机支撑架安装于所述防风系统的侧壁或底部，所述高速CCD相机通过数据线与所述数据处理系统连接。

本发明提供的用于干热岩微观结构变化的探测装置，包括温度处理系统、质量采集系统、探测溶液存储系统、防风系统和数据处理系统，其中，探测溶液存储系统设置在防风系统内部，探测溶液存储系统的顶部设置有允许岩芯夹持器穿过的开口，岩芯夹持器与质量采集系统连接，质量采集系统放置于防风系统顶部的上表面，防风系统的内部还设置有摄像部，通过摄像部获取待测试样外表面气泡和颜色图像，防风系统内部还设置有升降系统且升降系统位于探测溶液存储系统的底部，能通过升降系统调整岩芯夹持器夹持的待测试样浸入探测溶液存储系统的探测溶液深度，摄像部和质量采集系统均与数据处理系统连接。本发明中探测干热岩微观结构变化的新装置，以不同方式处理后的干热岩为对象，通过测试不同时间间隔下干热岩自动吸收不同种类、不同浓度探测溶液质量的变化为依据，同时结合干热岩外表面气泡和颜色变化，对干热岩在不同温度作用下(由加热机构和冷却机构交替循环使用，实现不同模式的交变温载作用)微观结构的变化进行有效分析。此方法操作简单，直观可靠，通过此装置的测试过程可以为干热岩微观结构探测提供有效的技术支撑。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明提供的用于干热岩微观结构变化的探测装置的结构示意图；

图2是本发明提供的探测溶液存储系统和防风系统的配合结构示意图；

图3是本发明提供的探测溶液存储系统和升降系统的配合结构示意图；

图4是本发明提供的岩芯夹持器的结构示意图；

图5是本发明提供的防风系统的结构示意图；

图6是本发明实施例提供的500摄氏度热处理后干热岩质量随时间变化曲线；

图7是本发明实施例提供的500摄氏度交变温载处理后干热岩质量随时间变化曲线。

附图标记：1、防风系统；11、支撑框架；12、透明板材；13、预留开孔；2、精密电子天平；3、探测溶液存储系统；31、储液槽；311、注液口；312、开口；313、第一盖部；314、第二盖部；32、加热装置；4、数据处理系统；5、岩芯夹持器；51、夹持部；52、支撑杆；53、连接件；6、升降系统；7、高速CCD相机；8、相机支撑架；9、数据线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本发明的技术方案进行详细的描述。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的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本发明所保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上；术语“上”、“下”、“左”、“右”、“内”、“外”、“前端”、“后端”、“头部”、“尾部”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”、“第三”等仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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。对于本领域的普通技术人员而言，可视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

正如背景技术，对干热岩微观孔隙结构的分析，目前主要采用CT扫描和核磁共振方法对某一时刻下干热岩的切片进行微观结构检测，这种方法成本高，实验测试程序复杂。而采用干热岩质量变化监测方法，并结合不同时刻干热岩外表面气泡和颜色的变化图像，对干热岩在不同温度处理后(由加热机构和冷却机构交替循环使用，实现不同模式的交变温载作用)自发吸水质量进行分析，既可以获得不同时间间隔下干热岩微观孔隙结构的变化机理，又可以提高探测效率，而且此方法能够达到同样的检测效果。为了更加详细分析干热岩储层在不同温度作用下微观结构的变化，提高干热岩储层的热能提取效率，降低注入工质在地热储层中的流动损失。因此需要一种新的检测装置和方法，对不同交变温载作用下干热岩微观结构变化进行探测。

基于此，参见图1～图5，本发明提供了一种用于干热岩微观结构变化的探测装置，包括温度处理系统、质量采集系统、探测溶液存储系统3、防风系统1和数据处理系统4，其中，探测溶液存储系统3设置在防风系统1内部，探测溶液存储系统3的顶部设置有允许岩芯夹持器5穿过的开口312，岩芯夹持器5与质量采集系统连接，质量采集系统放置于防风系统1顶部的上表面，防风系统1的内部还设置有摄像部，通过摄像部获取待测试样外表面气泡和颜色图像，防风系统1内部还设置有升降系统6且升降系统6位于探测溶液存储系统3的底部，能通过升降系统6调整岩芯夹持器5夹持的待测试样浸入探测溶液存储系统3的探测溶液深度，摄像部和质量采集系统均与数据处理系统4连接。

具体的，温度处理系统包括加热机构和冷却机构，加热机构能对待测试样进行高温处理以实现不同的加热温度和加热速率，冷却机构能对待测试样进行低温冷却处理。本实施例中的加热机构为马弗炉，冷却机构为液氮冷却罐，由马弗炉和液氮冷却罐二者交替循环使用，可实现不同模式的交变温载作用。

马弗炉对干热岩进行高温处理，可以实现不同的加热温度和加热速率，液氮冷却罐对干热岩进行低温冷却处理；马弗炉和液氮冷却罐的加热冷却处理，可以实现对干热岩的交变温载作用，还可以改变交变温载循环次数和循环时间，实现多种交变温载处理模式。马弗炉的炉膛体积大于待测试样的体积，马弗炉通过可编程控制器实现对加热速率和加热时间的控制，液氮冷却罐的口径大于待测试样的直径。

本实施例中选用上海科恒实业发展有限公司生产的马弗炉，马弗炉的炉膛尺寸为200×120×80毫米，通过可编程控制器对马弗炉的加热速率和加热温度进行控制；选用北京永圣气体科技有限公司生产的液氮冷却罐，液氮冷却罐的容积为35升，口径为125毫米。

质量采集系统包括精密电子天平2，精密电子天平2采用下挂称量方式；电子天平底端连接有秤钩，岩芯夹持器5与秤钩转动连接。浸没在探测溶液存储系统3的探测溶液中的干热岩试样受到浮力作用，通过精密电子天平2的清零操作消除浮力的影响，从而监测吸水质量来获得干热岩试样的质量变化。

参见图4，岩芯夹持器5包括夹持部51、支撑杆52和连接部53，支撑杆52设置于夹持部51与连接部53之间，连接部53与秤钩铰接，夹持部51用于夹持待测试样；优选地，夹持部51、支撑杆52和连接部53三者为一体成型结构，且均采用塑料材质制成，比如聚乙烯材质，防止与探测溶液发生反应影响采集数据。需要说明的是，岩芯夹持器5的材质不局限于塑料材质，在此不作限定，岩芯夹持器5的材质可以根据探测溶液的不同进行更换。

参见图3，探测溶液存储系统3包括储液槽31和加热装置32，加热装置32放置于升降系统6上，本实施例中的升降系统6可以为现有技术中的剪叉式手动升降台，也可以为其他可以实现升降的形式，加热装置32放置在升降台上，储液槽31放置在加热装置32的上面，通过加热装置32对储液槽31内的探测溶液进行恒温处理，确保实验过程吸收液体的质量不受外界温度波动的影响；储液槽31为透明有机玻璃板组成的带盖长方体结构，长12厘米，宽12厘米，高20厘米，储液槽31侧面靠近槽口处设置有注液口311，可以在测试过程中通过注液口311向储液槽31中添加探测溶液；储液槽31的顶部盖体上开设有开口312。顶部盖体包括与储液槽31的槽口扣合的第一盖部313和第二盖部314，也就是说，顶部盖体沿着对称轴平分为两半，第一盖部313和第二盖部314之间形成有允许支撑杆52穿过的开口312，开口312位于顶部盖体的正中间。使用安装时，打开顶部盖体，将岩芯夹持器5的夹持部51放入储液槽31内，再关闭储液槽31的顶部盖体，防止探测溶液的挥发。需要说明的是，根据探测溶液种类的不同，储液槽31的材质也可以更换为其他透明材料，在此不作限定。

另外，储液槽31内的探测溶液可以选用蒸馏水、酸性溶液、碱性溶液、纳米乳液、KCl或NaCl等盐溶液，探测溶液也可以根据不同干热岩种类和处理温度，调整探测溶液的浓度。

本实施例中的加热装置32采用加热垫，加热垫长15厘米，宽15厘米，厚2毫米，加热垫紧贴储液槽31底面，由硅橡胶和热阻丝复合而成；储液槽31和加热垫放置在升降台上，通过改变升降台高度来调整待测试样浸入储液槽31内的探测溶液深度。手动升降台的台面长为15厘米，宽为15厘米，最低升降高度为10厘米。

参见图5，防风系统1包括支撑框架11和透明板材12，支撑框架11为由铝合金材质制成的立体框架，支撑框架11的侧面和顶部均安装有透明板材12，支撑框架11的尺寸为长35厘米，宽35厘米，高50厘米，也就是说，该防风系统1无底面，支撑框架11的底部没有设置透明板材12，支撑框架11的其中一个侧面上的透明板材12与立体框架铰接，该透明板材12相当于向外打开的侧门，侧门与支撑框架11之间可以设置锁扣实现关闭和打开，方便储液槽31和待测试样的安装，支撑框架11顶部的透明板材12上开设有预留开孔13以使精密电子天平2的秤钩能穿过预留开孔13与岩芯夹持器5连接。

如图2所示，摄像部包括高速CCD相机7和相机支撑架8，高速CCD相机7安装在相机支撑架8上，相机支撑架8安装于防风系统1的侧壁或底部，可以根据待测试样的位置进行调整。精密电子天平2和高速CCD相机7均通过数据线9与数据处理系统4连接，对待测试样的外观、表面汽泡变化和储液槽31液面高度进行实时在线监测。精密电子天平2的精度为0.0001克，通过计算机对其进行远程控制，避免手动操作电子天平引起的质量偏差。

数据处理系统4主要由计算机和数据采集软件构成，将软件采集的数据进行处理，结合不同时刻干热岩外表面气泡和颜色变化分析干热岩微观结构变化规律。

利用上述装置探测不同温度作用下干热岩微观结构变化的方法，主要包括以下步骤：

1)干热岩试样处理，将干热岩试样放入马弗炉中进行预热处理，马弗炉以3摄氏度/分钟至10摄氏度/分钟的升温速率加热至指定温度后，恒温处理1至3小时，然后自然冷却至室温，再将冷却后的干热岩试样放入液氮冷却罐中，低温冷却1至2小时后，恢复至室温，放入干燥器中备用。

2)组装测试装置，首先将手动升降台放入防风系统1内并降至最低，把加热垫平铺在手动升降台的台面上，向储液槽31内添加四分之三体积的探测溶液，并将储液槽31放置在加热垫上；然后把精密电子天平2放置在防风系统1顶部，将秤钩对准防风系统1顶部的预留开孔13；最后将精密电子天平2调整到水平位置，安装高速CCD相机7，用数据线9将精密电子天平2和高速CCD相机7与数据处理系统4相连。

3)待测试样安装，用夹子夹住干热岩试样顶端，并确保夹持牢固，岩芯夹持器5另一端与精密电子天平2的秤钩进行铰接，使岩芯保持自然垂直并远离储液槽31的探测溶液的液面。

4)干热岩微观结构探测，调整手动升降台使岩芯正对储液槽31内探测溶液，开启加热垫对探测溶液进行恒温处理，恒温处理温度为30摄氏度至70摄氏度；将精密电子天平2和高速CCD相机7与计算机连接，设定数据和图像采集参数；迅速提升手动升降台高度，使储液槽31内探测溶液的液面完全没过干热岩试样1至2厘米后，将精密电子天平2数据清零，开始采集数据和图像。

5)数据分析，当干热岩质量不随时间变化时，停止数据和图像的采集；采用分段曲线斜率分析法，将质量变化曲线划分为斜率稳定区间、斜率增加区间、斜率减小区间以及斜率变化转折等多个区间，同时结合对应区间段干热岩外表面气泡和颜色的图像，对不同区段干热岩微观结构变化进行详细分析，得出不同温度作用下干热岩微观结构变化规律和演化机理。

本发明的探测装置可以对干热岩微观结构的变化进行实时监测，通过岩芯夹持器5将待测试样连接在精密电子天平2的秤钩上，打开加热垫对探测溶液进行恒温处理，通过手动升降台提升储液槽31中探测溶液的高度，使待测试样完全浸没在探测溶液中，将电子天平清零，开始监测干热岩质量变化，同时使用高速CCD相机7对不同时刻试样的表面现象进行拍摄，直到干热岩质量不随时间变化，停止监测。采用分段曲线斜率分析法，将质量变化曲线分为斜率稳定区间、斜率增长区间和斜率减小区间，并结合不同时刻干热岩表面图像，对干热岩微观结构变化机理进行详细分析。此方法操作简单，直观可靠，适用于干热岩微观结构探测技术。

与现有技术相比，本发明的有益效果为：

(1)本发明中的马弗炉和液氮冷却罐可以对干热岩进行交变温载处理，马弗炉对干热岩进行不同加热速率和加热温度下的热处理；然后将热处理后的干热岩放入液氮中进行低温冷却处理，可以实现对干热岩的交变温载作用，还可以改变交变温载循环次数和循环时间，实现多种交变温载处理模式。

(2)本发明中的探测溶液除了选用蒸馏水，还可以使用不同浓度的酸性溶液、碱性溶液、纳米乳液或NaCl、KCl等多种溶液，能够探测干热岩在多种溶液中微观结构的变化，这使得探测溶液种类变得更加广泛；同时放置探测溶液的储液槽31为透明材料，可以监测干热岩在不同种类、不同浓度探测溶液中表面颜色和气泡变化图像。

(3)本发明的数据图像采集系统，通过计算机进行远程控制，不仅可以对探测过程中干热岩的质量变化进行实时监测，还可以对干热岩外表面的图像和颜色进行记录；将获得的质量变化曲线与外表面图像相结合，对干热岩微观结构的变化机理进行详细分析，使理论分析更加严谨可靠。

以下实验中的干热岩试样取自湖南汨罗露头花岗岩，加工尺寸为直径25毫米，高度50毫米，外表面进行打磨处理；纳米乳液生产厂家为杭州恒纳新材料有限公司，型号YC-L10W；盐酸、氢氧化钠、氯化钠和氯化钾生产厂家为天津渤化化学试剂有限公司；本发明采用以上厂家的试样为例进行解释说明，但是不仅局限于以上生产厂家，也可以是其他生产厂家的试样。

实验1：

本实验采用上述探测装置进行探测不同温度作用下干热岩微观结构变化的方法，包括如下步骤：

(1)选取一块直径25毫米，高50毫米的干热岩试样放入马弗炉中进行加热处理，升温速率为5摄氏度/分钟，加热至500摄氏度后，恒温加热2小时，停止加热，然后将干热岩试样冷却至室温。

(2)打开防风系统1的侧门，将手动升降台放入防风系统1内并降至最低，然后把加热垫铺在手动升降台的台面上，向储液槽31内添加15厘米高的蒸馏水，将储液槽31放置在加热垫上，最后将加热垫温度设置为30摄氏度，对探测溶液进行恒温处理。

(3)将精密电子天平2放置在防风系统1上方，使秤钩对准顶部开孔，调整精密电子天平2到水平位置，然后将高速CCD相机7安装在支撑框架11上，连接精密电子天平2和高速CCD相机7与计算机之间的数据线9。

(4)待测试样安装，用岩芯夹持器5的夹持部51夹住热处理后干热岩试样顶端3毫米处，并确保夹持牢固，将岩芯夹持器5与精密电子天平2的秤钩进行铰接，使岩芯保持自然垂直并远离探测溶液的液面。

(5)干热岩微观结构探测，将精密电子天平2和高速CCD相机7与计算机建立远程连接，设定质量和图像采集参数；迅速提升手动升降台高度，使储液槽31内探测溶液的液面完全没过花岗岩试样1厘米后，将精密电子天平2数据清零，然后开始记录采集数据和图像，依次关闭储液槽31的顶部盖体和防风系统1的侧门。

(6)数据分析，当干热岩质量不随时间变化时，停止数据和图像的采集；采用分段曲线斜率分析法，将质量变化曲线划分为斜率稳定区间、斜率增加区间、斜率减小区间以及斜率变化转折点等多个区段，同时结合对应区间段干热岩外表面气泡和颜色的图像，对不同区段干热岩微观结构的变化进行详细分析，得出不同温度作用下干热岩微观结构变化规律和演化机理。

实验2：

本实验采用上述探测装置进行探测不同温度作用下干热岩微观结构变化的方法，包括如下步骤：

(1)选取一块直径25毫米，高50毫米的干热岩试样放入马弗炉中进行加热处理，升温速率为5摄氏度/分钟，加热至500摄氏度后，恒温加热2小时，停止加热，将干热岩试样冷却至室温；然后将干热岩试样放入液氮冷却罐中进行低温冷却，冷却2小时后取出恢复至室温。

(2)打开防风系统1侧门，将手动升降台放入防风框架内并降至最低，然后把加热垫铺在手动升降台的台面上，向储液槽31内添加15厘米高的蒸馏水，将储液槽31放置在加热垫上，最后将加热垫温度设置为30摄氏度，对探测溶液进行恒温处理。

(3)将精密电子天平2放置在防风系统1上方，使秤钩对准顶部开孔，调整电子天平到水平位置，然后将高速CCD相机7安装在防风系统1上，连接精密电子天平2和高速CCD相机7与计算机之间的数据线9。

(4)待测试样安装，用岩芯夹持器5的夹持部51夹住热处理后干热岩试样顶端3毫米处，并确保夹持牢固，将岩芯夹持器5与精密电子天平2的秤钩进行铰接，使岩芯保持自然垂直并远离探测溶液的液面。

(5)干热岩微观结构探测，将精密电子天平2和高速CCD相机7与计算机建立远程连接，设定质量和图像采集参数；迅速提升升降台高度，使储液槽31内探测溶液的液面完全没过花岗岩试样1厘米后，将精密电子天平2数据清零，然后开始记录采集数据和图像，依次关闭储液槽31的顶部盖体和防风系统1的侧门。

(6)数据分析，当干热岩质量不随时间变化时，停止数据和图像的采集；采用分段曲线斜率分析法，将质量变化曲线划分为斜率稳定区间、斜率增加区间、斜率减小区间以及斜率变化转折点等多个区段，同时结合对应区间段干热岩外表面气泡和颜色的图像，对不同区段干热岩微观结构的变化进行详细分析，得出不同温度作用下干热岩微观结构变化规律和演化机理。

如图6和图7分别为实验1和实验2的质量变化曲线图，可以看出干热岩试样刚浸入探测溶液时，吸水质量快速增加，说明热处理和交变温载作用在干热岩表面产生的大量微裂纹使吸水速率迅速提升；热处理后干热岩在从开始到35小时，干热岩质量增速较大，在35小时左右曲线斜率发生转折，35小时之后斜率增速缓慢并趋于平缓，最终干热岩质量达到稳定；交变温载处理后干热岩从开始到55小时，质量变化曲线斜率缓慢增加，探测溶液缓慢进入干热岩微裂隙中，在55小时作用曲线斜率发生转折，55小时后曲线斜率增大，说明交变温载处理可以使干热岩内部微裂隙增多；两种处理方式后的干热岩都经历了从外部裂隙快速吸水至干热岩内部裂隙缓慢吸水，最后干热岩吸水达到饱和状态的过程。通过以上实验说明本发明提供的探测装置能够有效监测干热岩在各种探测溶液中微观结构变化情况。

以上，仅为本发明的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。

Claims (9)

1.一种用于干热岩微观结构变化的探测装置，其特征在于，包括温度处理系统、质量采集系统、探测溶液存储系统、防风系统和数据处理系统，其中，

所述探测溶液存储系统设置在所述防风系统内部，所述探测溶液存储系统的顶部设置有允许岩芯夹持器穿过的开口，所述岩芯夹持器与所述质量采集系统连接，所述质量采集系统放置于所述防风系统顶部的上表面，所述防风系统的内部还设置有摄像部，通过所述摄像部获取待测试样外表面气泡和颜色图像，所述防风系统内部还设置有升降系统且所述升降系统位于所述探测溶液存储系统的底部，能通过所述升降系统调整所述岩芯夹持器夹持的待测试样浸入所述探测溶液存储系统的探测溶液深度，所述摄像部和所述质量采集系统均与所述数据处理系统连接。

2.根据权利要求1所述的用于干热岩微观结构变化的探测装置，其特征在于，所述温度处理系统包括加热机构和冷却机构，所述加热机构能对待测试样进行高温处理以实现不同的加热温度和加热速率，所述冷却机构能对待测试样进行低温冷却处理。

3.根据权利要求2所述的用于干热岩微观结构变化的探测装置，其特征在于，所述加热机构为马弗炉，所述冷却机构为液氮冷却罐。

4.根据权利要求1所述的用于干热岩微观结构变化的探测装置，其特征在于，所述质量采集系统包括精密电子天平，所述精密电子天平采用下挂称量方式，所述电子天平底端连接有秤钩，所述岩芯夹持器与所述秤钩转动连接。

5.根据权利要求4所述的用于干热岩微观结构变化的探测装置，其特征在于，所述岩芯夹持器包括夹持部、支撑杆和连接部，所述支撑杆设置于所述夹持部与所述连接部之间，所述连接部与所述秤钩铰接，所述夹持部用于夹持待测试样；

所述夹持部、所述支撑杆和所述连接部三者为一体成型结构，且均采用塑料材质制成。

6.根据权利要求5所述的用于干热岩微观结构变化的探测装置，其特征在于，所述探测溶液存储系统包括储液槽和加热装置，所述加热装置放置于所述升降系统上，所述储液槽放置在所述加热装置的上面；

所述储液槽为透明有机玻璃板组成的带盖长方体结构，所述储液槽侧面靠近槽口处设置有注液口，所述储液槽的顶部盖体上开设有所述开口。

7.根据权利要求6所述的用于干热岩微观结构变化的探测装置，其特征在于，所述顶部盖体包括与所述储液槽的槽口扣合的第一盖部和第二盖部，所述第一盖部和所述第二盖部之间形成有允许所述支撑杆穿过的开口。

8.根据权利要求4所述的用于干热岩微观结构变化的探测装置，其特征在于，所述防风系统包括支撑框架和透明板材，所述支撑框架为由铝合金材质制成的立体框架，所述支撑框架的侧面和顶部均安装有所述透明板材，所述支撑框架的其中一个侧面上的所述透明板材与所述立体框架铰接，所述支撑框架顶部的透明板材上开设有预留开孔以使所述精密电子天平的秤钩能穿过所述预留开孔与所述岩芯夹持器连接。

9.根据权利要求1所述的用于干热岩微观结构变化的探测装置，其特征在于，所述摄像部包括高速CCD相机和相机支撑架，所述高速CCD相机安装在所述相机支撑架上，所述相机支撑架安装于所述防风系统的侧壁或底部，所述高速CCD相机通过数据线与所述数据处理系统连接。

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