CN114235579B - 天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试装置及方法，属于地层岩石力学测试技术领域，其包括：三轴试验机；三轴试验机上设置有抗压筒，岩心放置在抗压筒内；抗压筒具有与外部罐体连通且封闭的管道；围压与温度控制单元，与三轴试验机的管道连通；数据采集单元，设置在抗压筒的上端，并固定连接在三轴试验机上，用于记录岩心破碎前后声波波速的变化，并记录横、纵波速时差。本发明能够实现温度条件和围压状态的控制，测试天然气水合物稳定状态下岩心的抗压强度及抗剪强度，获取岩心的宏观力学特性试验数据，分析沉积层变形机理。
Description
技术领域
本发明属于地层岩石力学测试技术领域，具体涉及一种含天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试装置及方法。
背景技术
油气资源消耗巨大，全球经济发展面临严峻的挑战。因在世界范围内分布广、储量大、能量密度高，天然气水合物作为一种潜在的清洁能源，引起了世界各国高度关注。天然气水合物资源商业化开采之前，需充分评估开采过程中天然气水合物沉积层的稳定性，以确保开采过程的安全，因此，天然气水合物沉积层的基础力学特性的全面研究是必要的。
由于天然气水合物物理性质的特殊性，技术成熟、应用广泛的常规岩石力学测试装置无法直接应用于天然气水合物的力学特性测试。试验原理和操作方法相对简单的常规三轴测试装置也应用受限，存在操作过程繁琐，岩心耗费量大，测试成本较多等问题，亟需开发一套适用于天然气水合物沉积物的力学特性试验装置。
发明内容
为了解决上述技术问题，本发明采取了如下技术方案：
一种天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试装置，包括：
三轴试验机，所述三轴试验机用于对岩心进行抗压、抗剪强度的力学性能测试；所述三轴试验机上设置有抗压筒，所述岩心放置在所述抗压筒内，所述抗压筒用于提供岩心密闭环境；所述抗压筒具有与外部罐体连通且封闭的管道；
围压与温度控制单元，所述围压与温度控制单元与所述三轴试验机的管道连通，所述围压与温度控制单元用于控制位于所述抗压筒内的所述岩心的围压和温度，以实现天然气水合物生成和分解的温度环境；
数据采集单元，所述数据采集单元设置在所述抗压筒的上端，并固定连接在所述三轴试验机上，所述数据采集单元用于记录所述岩心破碎前后声波波速的变化，并记录横、纵波速时差。
进一步地，所述三轴试验机包括设置在所述抗压筒上端且可相对所述抗压筒上下滑动的第一活塞、设置在所述抗压筒上端且沿所述抗压筒径向方向提供剪切力的活塞助推机构，所述第一活塞用于对岩心提供压力；所述活塞助推机构用于对岩心提供剪切力。
进一步地，所述活塞助推机构包括活塞缸、高压泵和第一阀门，所述高压泵与所述活塞缸之间通过液压管路连接，所述高压泵提供推动所述活塞缸的活塞移动的液压力，以实现对岩心提供剪切力；所述活塞缸固定安装在所述三轴试验机上；所述第一阀门设置在所述液压管路上。
进一步地，所述抗压筒的上端外侧套设有钢套筒；所述抗压筒的上端与所述岩心的上端之间设置有岩心夹持器，所述岩心夹持器的加载端穿过所述抗压筒与所述钢套筒连接；所述活塞缸的驱动端与所述钢套筒配合，所述活塞缸驱动所述钢套筒横向移动，以提供岩心的横向剪切力。
进一步地，所述围压与温度控制单元包括围压控制机构和温度控制机构；
所述围压控制机构包括甲烷气瓶，所述甲烷气瓶位于所述抗压筒的外侧，并通过供气管路与所述抗压筒连通；所述供气管路上依次设置有第一恒压泵、气体流量计和第二阀门；所述第二阀门位于靠近所述抗压筒的一侧；
所述温度控制机构包括去离子水罐和保温箱，所述去离子水罐位于所述抗压筒的外侧，所述保温箱设置于所述去离子水罐的外侧，用于对所述去离子水罐进行低温处理；所述去离子水罐与所述抗压筒通过供水管道连通，所述供水管道上依次设置有第二恒压泵、液体流量计和第三阀门，所述第三阀门位于靠近所述去离子水罐的一侧。
进一步地，所述岩心的上下两端与所述抗压筒之间均设有渗流垫，所述岩心的表面套设有橡皮膜。
进一步地，还包括真空单元，所述真空单元包括真空泵，所述真空泵通过真空管路与所述抗压筒连通，所述真空管路设置有气体排出阀。
进一步地，所述数据采集单元为声波探头，所述声波探头安装在所述三轴试验机上，并设置在所述抗压筒的上端。
一种天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试方法，采用上述任一项所述的天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试装置，所述天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试方法包括天然气水合物岩心抗压强度的三轴测试方法和天然气水合物岩心抗压强度的三轴测试方法；
所述天然气水合物岩心抗压强度的三轴测试方法包括以下步骤：
S11、将岩心置于岩心夹持器的内部并盖上第一活塞，打开气体排出阀﹐采用真空泵对抗压筒进行抽真空处理；
S12、提供去离子水罐，采用第二恒压泵向抗压筒内填充去离子水，使岩心的内部处于水饱和状态；
S13、提供甲烷气瓶，采用第一恒压泵向抗压筒内通入甲烷气体；使甲烷气体推动岩心的去离子水完全排出，使岩心处于含束缚水状态；
S14、调节岩心夹持器的温度和压力，控制岩心夹持器内的温度和压力，甲烷气体和去离子水充分反应，观察气体流量计与液体流量计的显示量，当两者不再变化时，确定在岩心中天然气水合物反应完毕，得到含天然气水合物岩心；
S15、设定去离子水罐的保温箱温度，并保持罐体温度稳定，打开恒压泵，保持恒压泵的压力稳定，打开第三阀门，去离子水持续充入装置中，稳定并保持，通过去离子水对岩心进行预降温；
S16、去离子水持续、少量缓慢充入，使压力表数值稳定；
S17、通过夹持器内活塞的位移，使其向下缓慢运动，通过观察声波探头反馈至计算机的波速变化并记录横、纵波速时差，从而得知岩心被压碎，完成后，将空腔内的液压油排回液压油罐，卸下破碎的岩心，清理压罐；
所述天然气水合物岩心抗剪强度的三轴测试方法包括以下步骤：
S21、将岩心置于岩心夹持器的内部并盖上第一活塞；打开气体排出阀﹐采用真空泵对抗压筒进行抽真空处理；
S22、提供去离子水罐，采用第二恒压泵向抗压筒内填充去离子水，使岩心的内部处于水饱和状态；
S23、提供甲烷气瓶，采用第一恒压泵向抗压筒内通入甲烷气体；使甲烷气体推动岩心的去离子水完全排出，使岩心处于含束缚水状态；
S24、调节岩心夹持器的温度和压力，控制岩心夹持器内的温度，甲烷气体和去离子水充分反应，观察气体流量计与液体流量计的显示量，当两者不再变化时，确定在岩心中天然气水合物反应完毕，得到含天然气水合物岩心；
S25、设定去离子水罐的保温箱温度，并保持罐体温度稳定，打开恒压泵，保持恒压泵的压力稳定，打开第三阀门，去离子水持续充入装置中，稳定并保持，通过去离子水对岩心进行预降温；
S26、去离子水持续、少量缓慢充入，使压力表数值稳定，此时系统内保持稳定，岩心表面保持稳定围压；
S27、通过活塞缸内的活塞的位移，使活塞缸内的活塞向右侧缓慢运动，通过观察声波探头反馈至计算机的波速突变情况并记录横、纵波速时差，从而得知岩心被压碎；
S31、通过实验时采集到的横、纵波速时差，利用以下公式，计算抗压强度和抗剪切强度：
E＝(ρ/△t1)((3△t1 2-4△t2 2)/(△t1 2-△t2 2))β
σ＝0.0045E(1-Vsb)+0.008EVsb
τ＝σ/6
式中：E为杨氏模量，MPa，通过查动静杨氏模量转换关系图可知；ρ为体积密度，g/cm3；△t1横波波速时差，us/ft；△t2为纵波波速时差，us/ft，波速时差通过计算机采集得到的数据可知；β为转换因子，取9.29*107；σ为抗压强度，kg/mm2；Vsb为泥质含量；τ为抗剪切强度，kg/mm2；
S32、由上述实验过程，分别进行测试抗压强度和剪切强度平行实验，通过反复测得的值，通过计算岩石抗压强度及抗剪切强度，所得数据进行加权平均，
Δf1＝(Σσi*Si)/Σσi
Δf2＝(Στi*Sj)/Στi
式中：Δf1为抗压强度的加权平均值；Δf2为抗剪切强度的加权平均值；σi为第i组实验的抗压强度；τi为第j组实验的抗剪切强度；Si为第i组实验的岩心横切面积；Sj为第j组实验的岩心横切面积；得出抗压强度和剪切强度。
有益效果：
本发明提供了一种含天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试装置及方法，能够实现温度条件和围压状态的控制，测试天然气水合物稳定状态下岩心的抗压强度及抗剪强度，获取岩心的宏观力学特性试验数据，分析沉积层变形机理，对天然气水合物的勘探和安全开采有重要的指导作用。
附图说明
图1是本发明的三轴试验机结构示意图；
图2是本发明的天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试装置整体结构示意图；
其中，1、声波探头；2、第一活塞；3、岩心夹持器；4、钢套筒；5、岩心；6、抗压筒；7、活塞缸；8、第一阀门；9、高压泵；10、第一恒压泵；11、气体流量计；12、气体排出阀；13、第二恒压泵；14、第三阀门；15、液体流量计；16、第二阀门；17、真空泵；18、甲烷气瓶；19、去离子水罐。
具体实施方式
实施例1
一种天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试装置，包括三轴试验机、围压与温度控制单元和数据采集单元。
三轴试验机用于对岩心5进行抗压、抗剪强度的力学性能测试；三轴试验机上设置有抗压筒6，岩心5放置在抗压筒6内，抗压筒6用于提供岩心5密闭环境；抗压筒具有与外部罐体连通且封闭的管道。
在本实施例中，三轴试验机包括设置在抗压筒6上端且可相对抗压筒6上下滑动的第一活塞2、设置在抗压筒6上端且沿抗压筒6径向方向提供剪切力的活塞助推机构，第一活塞2用于对岩心5提供压力；活塞助推机构用于对岩心5提供剪切力。
在本实施例中，岩心5为含天然气水合物沉积物试样。
在本实施例中，活塞助推机构包括活塞缸7、高压泵9和第一阀门8，高压泵9与活塞缸7之间通过液压管路连接，高压泵9提供推动活塞缸7的活塞移动的液压力，以实现对岩心5提供剪切力；活塞缸7固定安装在三轴试验机上；第一阀门8设置在液压管路上。
其中，活塞缸7的使用方法为现有技术，在这里不再赘述。
在本实施例中，抗压筒6的上端外侧套设有钢套筒4；抗压筒6的上端与岩心5的上端之间设置有岩心夹持器3，岩心夹持器3的加载端穿过抗压筒6与钢套筒4连接；活塞缸7的驱动端与钢套筒4配合，活塞缸7驱动钢套筒4横向移动，以提供岩心5的横向剪切力。
在本实施例中，抗压筒为直径30mm高70mm的圆柱抗压筒，夹持器的直径30mm、高30mm。
在本实施例中，三轴试验机还包括应力采集器。
其中，钢套筒采用Q345R钢，其屈服强度为345MPa级高强度钢，套于夹持器外部，用于承受横向应力载荷，保证夹持器完整度。
围压与温度控制单元与三轴试验机的管道连通，围压与温度控制单元用于控制位于抗压筒6内的岩心5的围压和温度，以实现天然气水合物生成和分解的温度环境。
在本实施例中，围压与温度控制单元包括围压控制机构和温度控制机构。
围压控制机构包括甲烷气瓶18，甲烷气瓶18位于抗压筒6的外侧，并通过供气管路与抗压筒6连通；供气管路上依次设置有第一恒压泵10、气体流量计11和第二阀门16；第二阀门16位于靠近抗压筒6的一侧；
温度控制机构包括去离子水罐19和保温箱，去离子水罐19位于抗压筒6的外侧，保温箱设置于去离子水罐19的外侧，用于对去离子水罐19进行低温处理；去离子水罐19与抗压筒6通过供水管道连通，供水管道上依次设置有第二恒压泵13、液体流量计15和第三阀门14，第三阀门14位于靠近去离子水罐19的一侧。
在本实施例中，保温箱采用低温恒温箱，温度调节范围为-10℃～10℃，保证可以恒温控制去离子水罐内部的温度，进一步的控制天然气水合物所需温度条件。
在本实施例中，通过保温箱对去离子水罐进行低温处理，将其以表压为0.3MPa的压力输送到筒内，保持天然气水合物试样的围压与温度。
在本实施例中，岩心5的上下两端与抗压筒6之间均设有渗流垫，岩心5的表面套设有橡皮膜。
数据采集单元设置在抗压筒6的上端，并固定连接在三轴试验机上，数据采集单元用于记录岩心5破碎前后声波波速的变化，并记录横、纵波速时差。
在本实施例中，数据采集单元为声波探头1，声波探头1安装在三轴试验机上，并设置在抗压筒6的上端。
在本实施例中，天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试装置还包括真空单元，真空单元包括真空泵17，真空泵17通过真空管路与抗压筒6连通，真空管路设置有气体排出阀12。
在本实施例中，天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试装置中的入口管道及出口管道都设有阀门和压力表，阀门为手动安全针阀，压力表为可视高精度压力表。
实施例2
一种天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试方法，采用上述任一项的天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试装置，天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试方法包括天然气水合物岩心抗压强度的三轴测试方法和天然气水合物岩心抗压强度的三轴测试方法。
天然气水合物岩心抗压强度的三轴测试方法包括以下步骤：
S11、将岩心置于岩心夹持器的内部并盖上第一活塞，其中，岩心的长度为100mm，直径为30mm；且岩心的孔隙度为30％，渗透率为200mD；打开气体排出阀﹐采用真空泵对抗压筒进行抽真空处理，达到真空度为0.067MPa；
S12、提供去离子水罐，采用第二恒压泵向抗压筒内填充去离子水，使岩心的内部处于水饱和状态；
S13、提供甲烷气瓶，采用第一恒压泵向抗压筒内通入甲烷气体，其中，甲烷气体的纯度为99.90％，甲烷气体的通气量为20～22mL；使甲烷气体推动岩心的去离子水完全排出，使岩心处于含束缚水状态；
S14、调节岩心夹持器3的温度和压力，控制岩心夹持器内的温度为-10℃，压力为3.5MPa，甲烷气体和去离子水充分反应，反应的时间≥72小时，观察气体流量计与液体流量计的显示量，当两者不再变化时，可确定在岩心中天然气水合物反应完毕，得到含天然气水合物岩心；
S15、将去离子水罐的保温箱温度设定在0～5℃，待罐内温度达到0～5℃并保持罐体温度稳定，打开恒压泵，待压力表数值达到0.3MPa时，保持恒压泵的压力稳定，打开第三阀门14，去离子水持续充入装置中，待压力表读数再次回到0.3MPa时，稳定并保持，0～5℃的去离子水对岩心进行预降温，防止天然气水合分解；实验时间控制在5分钟之内，防止时间过长温度超过要求的范围；
S16、去离子水持续、少量缓慢充入，使压力表数值稳定在0.3MPa，此时系统内保持稳定，岩心表面保持稳定围压；
S17、通过夹持器内活塞的位移，使其向下缓慢运动，通过观察声波探头反馈至计算机的波速变化并记录横、纵波速时差，从而得知岩心被压碎，完成后，将空腔内的液压油排回液压油罐，卸下破碎的岩心，清理压罐；
天然气水合物岩心抗剪强度的三轴测试方法包括以下步骤：
S21、将岩心置于岩心夹持器的内部并盖上第一活塞，其中，岩心的长度为100mm，直径为30mm；且岩心的孔隙度为30％，渗透率为200mD；打开气体排出阀﹐采用真空泵对抗压筒进行抽真空处理，达到真空度为0.067MPa；
S22、提供去离子水罐，采用第二恒压泵向抗压筒内填充去离子水，使岩心的内部处于水饱和状态；
S23、提供甲烷气瓶，采用第一恒压泵向抗压筒内通入甲烷气体，其中，甲烷气体的纯度为99.90％，甲烷气体的通气量为20～22mL；使甲烷气体推动岩心的去离子水完全排出，使岩心处于含束缚水状态；
S24、调节岩心夹持器的温度和压力，控制岩心夹持器内的温度为-10℃，压力为3.5MPa，甲烷气体和去离子水充分反应，反应的时间≥72小时，观察气体流量计与液体流量计的显示量，当两者不再变化时，可确定在岩心中天然气水合物反应完毕，得到含天然气水合物岩心；
S25、将去离子水罐的保温箱温度设定在0～5℃，待罐内温度达到0～5℃并保持罐体温度稳定，打开恒压泵，待压力表数值达到0.3MPa时，保持恒压泵的压力稳定，打开第三阀门14，去离子水持续充入装置中，待压力表读数再次回到0.3MPa时，稳定并保持，0～5℃的去离子水对岩心进行预降温，防止天然气水合分解；控温时间控制在5分钟之内，防止时间过长温度超过要求的范围；
S26、去离子水持续、少量缓慢充入，使压力表数值稳定在0.3MPa，此时系统内保持稳定，岩心表面保持稳定围压；
S27、通过活塞缸内的活塞的位移，使活塞缸内的活塞向右侧缓慢运动，通过观察声波探头反馈至计算机的波速突变情况并记录横、纵波速时差，从而得知岩心被压碎；
S31、通过实验时采集到的横、纵波速时差，利用以下公式，计算抗压强度和抗剪切强度：
E＝(ρ/△t1)((3△t1 2-4△t2 2)/(△t1 2-△t2 2))β
σ＝0.0045E(1-Vsb)+0.008EVsb
τ＝σ/6
式中：E为杨氏模量，MPa，通过查动静杨氏模量转换关系图可知；ρ为体积密度，g/cm3；△t1横波波速时差，us/ft；△t2为纵波波速时差，us/ft，波速时差通过计算机采集得到的数据可知；β为转换因子，取9.29*107；σ为抗压强度，kg/mm2；Vsb为泥质含量(根据所选岩心的泥质含量为9.4％)；τ为抗剪切强度，kg/mm2；
S32、由上述实验过程，分别进行测试抗压强度和剪切强度各5次的平行实验，通过反复测得的值，通过计算岩石抗压强度及抗剪切强度，所得数据进行加权平均，
Δf1＝(Σσi*Si)/Σσi
Δf2＝(Στi*Sj)/Στi
式中：Δf1为抗压强度的加权平均值；Δf2为抗剪切强度的加权平均值；σi为第i组实验的抗压强度；τi为第j组实验的抗剪切强度；Si为第i组实验的岩心横切面积；Sj为第j组实验的岩心横切面积；得出抗压强度和剪切强度。
在本实施例中，岩心为人造岩心。
以上所述，仅是本发明较佳实施例而已，并非对本发明的技术范围作任何限制，故凡是依据本发明的技术实质对以上实施例所作的任何细微修改、等同变化与修饰，均仍属于本发明技术方案的范围。
Claims (6)
1.一种天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试装置，其特征在于，包括：
三轴试验机，所述三轴试验机用于对岩心进行抗压、抗剪强度的力学性能测试；所述三轴试验机上设置有抗压筒，所述岩心放置在所述抗压筒内，所述抗压筒用于提供岩心密闭环境；所述抗压筒具有与外部罐体连通且封闭的管道；
围压与温度控制单元，所述围压与温度控制单元与所述三轴试验机的管道连通，所述围压与温度控制单元用于控制位于所述抗压筒内的所述岩心的围压和温度，以实现天然气水合物生成和分解的温度环境；
数据采集单元，所述数据采集单元设置在所述抗压筒的上端，并固定连接在所述三轴试验机上，所述数据采集单元用于记录所述岩心破碎前后声波波速的变化，并记录横、纵波速时差；
所述三轴试验机包括设置在所述抗压筒上端且可相对所述抗压筒上下滑动的第一活塞、设置在所述抗压筒上端且沿所述抗压筒径向方向提供剪切力的活塞助推机构，所述第一活塞用于对岩心提供压力；所述活塞助推机构用于对岩心提供剪切力；
所述活塞助推机构包括活塞缸、高压泵和第一阀门，所述高压泵与所述活塞缸之间通过液压管路连接，所述高压泵提供推动所述活塞缸的活塞移动的液压力，以实现对岩心提供剪切力；所述活塞缸固定安装在所述三轴试验机上；所述第一阀门设置在所述液压管路上；
所述抗压筒的上端外侧套设有钢套筒；所述抗压筒的上端与所述岩心的上端之间设置有岩心夹持器，所述岩心夹持器的加载端穿过所述抗压筒与所述钢套筒连接；所述活塞缸的驱动端与所述钢套筒配合，所述活塞缸驱动所述钢套筒横向移动，以提供岩心的横向剪切力。
2.根据权利要求1所述的天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试装置，其特征在于，所述围压与温度控制单元包括围压控制机构和温度控制机构；
所述围压控制机构包括甲烷气瓶，所述甲烷气瓶位于所述抗压筒的外侧，并通过供气管路与所述抗压筒连通；所述供气管路上依次设置有第一恒压泵、气体流量计和第二阀门；所述第二阀门位于靠近所述抗压筒的一侧；
所述温度控制机构包括去离子水罐和保温箱，所述去离子水罐位于所述抗压筒的外侧，所述保温箱设置于所述去离子水罐的外侧，用于对所述去离子水罐进行低温处理；所述去离子水罐与所述抗压筒通过供水管道连通，所述供水管道上依次设置有第二恒压泵、液体流量计和第三阀门，所述第三阀门位于靠近所述去离子水罐的一侧。
3.根据权利要求2所述的天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试装置，其特征在于，所述岩心的上下两端与所述抗压筒之间均设有渗流垫，所述岩心的表面套设有橡皮膜。
4.根据权利要求3所述的天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试装置，其特征在于，还包括真空单元，所述真空单元包括真空泵，所述真空泵通过真空管路与所述抗压筒连通，所述真空管路设置有气体排出阀。
5.根据权利要求1所述的天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试装置，其特征在于，所述数据采集单元为声波探头，所述声波探头安装在所述三轴试验机上，并设置在所述抗压筒的上端。
6.一种天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试方法，其特征在于，采用权利要求1至5任一项所述的天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试装置，所述天然气水合物岩心抗压、抗剪强度的三轴测试方法包括天然气水合物岩心抗压强度的三轴测试方法和天然气水合物岩心抗压强度的三轴测试方法；
所述天然气水合物岩心抗压强度的三轴测试方法包括以下步骤：
S11、将岩心置于岩心夹持器的内部并盖上第一活塞，打开气体排出阀﹐采用真空泵对抗压筒进行抽真空处理；
S12、提供去离子水罐，采用第二恒压泵向抗压筒内填充去离子水，使岩心的内部处于水饱和状态；
S13、提供甲烷气瓶，采用第一恒压泵向抗压筒内通入甲烷气体；使甲烷气体推动岩心的去离子水完全排出，使岩心处于含束缚水状态；
S14、调节岩心夹持器的温度和压力，控制岩心夹持器内的温度和压力，甲烷气体和去离子水充分反应，观察气体流量计与液体流量计的显示量，当两者不再变化时，确定在岩心中天然气水合物反应完毕，得到含天然气水合物岩心；
S15、设定去离子水罐的保温箱温度，并保持罐体温度稳定，打开恒压泵，保持恒压泵的压力稳定，打开阀门，去离子水持续充入装置中，稳定并保持，通过去离子水对岩心进行预降温；
S16、去离子水持续、少量缓慢充入，使压力表数值稳定；
S17、通过夹持器内活塞的位移，使其向下缓慢运动，通过观察声波探头反馈至计算机的波速变化并记录横、纵波速时差，从而得知岩心被压碎，完成后，将空腔内的液压油排回液压油罐，卸下破碎的岩心，清理压罐；
所述天然气水合物岩心抗剪强度的三轴测试方法包括以下步骤：
S21、将岩心置于岩心夹持器的内部并盖上第一活塞；打开气体排出阀﹐采用真空泵对抗压筒进行抽真空处理；
S22、提供去离子水罐，采用第二恒压泵向抗压筒内填充去离子水，使岩心的内部处于水饱和状态；
S23、提供甲烷气瓶，采用第一恒压泵向抗压筒内通入甲烷气体；使甲烷气体推动岩心的去离子水完全排出，使岩心处于含束缚水状态；
S24、调节岩心夹持器的温度和压力，控制岩心夹持器内的温度，甲烷气体和去离子水充分反应，观察气体流量计与液体流量计的显示量，当两者不再变化时，确定在岩心中天然气水合物反应完毕，得到含天然气水合物岩心；
S25、设定去离子水罐的保温箱温度，并保持罐体温度稳定，打开恒压泵，保持恒压泵的压力稳定，打开阀门，去离子水持续充入装置中，稳定并保持，通过去离子水对岩心进行预降温；
S26、去离子水持续、少量缓慢充入，使压力表数值稳定，此时系统内保持稳定，岩心表面保持稳定围压；
S27、通过活塞缸内的活塞的位移，使活塞缸内的活塞向右侧缓慢运动，通过观察声波探头反馈至计算机的波速突变情况并记录横、纵波速时差，从而得知岩心被压碎；
S31、通过实验时采集到的横、纵波速时差，利用以下公式，计算抗压强度和抗剪切强度：
E＝(ρ/△t1)((3△t1 2-4△t2 2)/(△t1 2-△t2 2))β
σ＝0.0045E(1-Vsb)+0.008EVsb
τ＝σ/6
式中：E为杨氏模量，MPa，通过查动静杨氏模量转换关系图可知；ρ为体积密度，g/cm3；△t1横波波速时差，us/ft；△t2为纵波波速时差，us/ft，波速时差通过计算机采集得到的数据可知；β为转换因子，取9.29*107；σ为抗压强度，kg/mm2；Vsb为泥质含量；τ为抗剪切强度，kg/mm2；
S32、由上述实验过程，分别进行测试抗压强度和剪切强度平行实验，通过反复测得的值，通过计算岩石抗压强度及抗剪切强度，所得数据进行加权平均，
Δf1＝(Σσi*Si)/Σσi
Δf2＝(Στi*Sj)/Στi
式中：Δf1为抗压强度的加权平均值；Δf2为抗剪切强度的加权平均值；σi为第i组实验的抗压强度；τi为第j组实验的抗剪切强度；
Si为第i组实验的岩心横切面积；Sj为第j组实验的岩心横切面积；
得出抗压强度和剪切强度。
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