數位化盆地構造物理模擬實驗儀的製作方法
2023-04-25 10:47:26 4
專利名稱：數位化盆地構造物理模擬實驗儀的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及一種數位化盆地構造物理模擬實驗儀。
背景技術：
構造變形模擬是研究地質構造變形過程的一種重要的實驗手段，80年代以來，構造物理模擬對構造地質學的研究起到了重要的作用，目前，國內外構造變形模擬僅僅局限於構造二維形態的研究，對於構造變形模擬實驗中加載力源也僅限於單向和雙向，且對模型內部結構的研究目前主要是在構造運動結束後，對模型進行切片、測量等。然而，在模型變形過程中則無法準確測量模型內部結構，因為模型一旦切片就無法繼續進行下步實驗，只能通過模型透明的有機玻璃側面和開放的頂面，推測模型內部結構，這樣的推測對於橫向結構變化不大的模型還算有效，對於大多數橫向變化對比的實驗，則無法取得變形過程中的模型內部數據。法國Francais石油公司Colletta等(1991)、美國伊利諾斯大學地質系Wilkerson等(199 、日本千葉大學^ta等Q000)先後將醫用CT技術應用到構造模擬實驗中，取得了較好的效果。目前國內擁有物理模擬實驗室的科研院校(如石油大學(北京)、中石化勝利油田勘探設計院等)均沒有將CT手段應用到模擬實驗中，使得物理模擬實驗過程中無法取得模型內部演化的缺陷。
發明內容本實用新型的目的是提供一套可以實現多方向三維動力加載並可精確控制的物理模擬實驗儀。一種由計算機控制的CT技術與構造模擬融為一體的設備，實時將取得的模型內部構造軌跡數位化，實現可視化四維效果，幫助地質人員完成擠壓、伸展、走滑等多種構造模擬實驗，為研究人員提供即時盆地地質構造模型演化過程。本實用新型所述的數位化盆地構造模擬實驗儀，包括實驗臺底座，平移側實驗臺I，中央實驗臺，下俯實驗臺，CT設備，底座傾斜裝置，平移側實驗臺II，上仰實驗臺，提升機械手，桁架，布砂裝置，實驗砂箱，電動缸，頂面數位相機，側面數位相機。在實驗臺底座上裝有底座傾斜裝置，底座傾斜裝置與液壓設備連接；中央實驗臺、平移側實驗臺I、平移側實驗臺II、下俯實驗臺、上仰實驗臺設置在實驗臺底座上；實驗砂箱裝在中央實驗臺上，桁架裝在實驗砂箱上方，布砂裝置和提升機械手及頂面數位相機裝在桁架上；CT設備和側面數位相機位於實驗臺底座邊；平移側實驗臺I和平移側實驗臺II下裝有絲槓，檯面上裝有模型加載動力的電動缸；下俯實驗臺下部裝有用於升降臺面的電動缸，檯面上裝有模型加載動力的電動缸；上仰實驗臺下部裝有用於升降臺面的電動缸，檯面上裝有模型加載動力的電動缸；布砂裝置與桁架上的動力驅動設備連接，布砂裝置上裝有雷射設備；提升機械手與桁架上的動力驅動設備連接。實驗底座上裝有底座傾斜裝置，可使得整個實驗平臺傾斜O 10度。平移側實驗臺I和平移側實驗臺II可左右運動，運動由絲槓動力驅動，上置電動缸對實驗箱模型施加動力。[0008]下俯實驗臺通過下部電動缸驅動，可作向下傾斜0 10度，上置的電動缸可對實驗箱模型施加動力。上仰實驗臺通過下部電動缸驅動，可作向上傾斜0 10度，上置的電動缸可對實驗箱模型施加動力。布砂裝置具有攪拌、振動、篩選功能，能測量和控制布砂厚度，測量由雷射設備完成。提升機械手可將實驗砂箱運送至CT設備，提升機械手由上部桁架上的動力驅動。CT設備可完成實驗砂箱中內部變形構造的掃描分析並實現三維重構和四維動態效果的變形結構分析。根據實驗者的需要，將實驗材料(石英砂、玻璃珠等)通過布砂裝置分層鋪設到實驗箱中，利用電動缸從多方向向前推動(或先後拉動)實驗箱擋板，使得砂箱中的實驗材料進行模擬特定的地質運動，產生構造變形。在模型變形過程中，頂面和側面數位相機定時間隔拍攝模型照片。如果需要進行模型內部結構觀察和測量，通過機械手將砂箱搬運到CT機運輸帶上，傳送到CT機內進行掃描，掃描結束後再通過機械手準確搬回到實驗臺上，繼續進行下一步實驗。本裝置可實現三維多方向動力加載，具有不破壞模型結構的情況下，進行模型內部結構掃描，為研究人員提供定量分析的四維數位化數據。
圖1數位化盆地構造物理模擬實驗儀俯視平面結構示意圖，圖2數位化盆地構造物理模擬實驗儀側視剖面結構示意圖。其中1實驗臺底座，2平移側實驗臺1，3中央實驗臺、4下俯試驗臺，5CT設備，6底座傾斜裝置，7平移側實驗臺II，8上仰實驗臺，9提升機械手，10桁架，11布砂裝置，12實驗砂箱，13電動缸，14頂面數位相機，15側面數位相機。
具體實施方式
本發明所述的數位化盆地構造模擬實驗設備，它包括實驗臺底座1，平移側實驗臺I 2，中央實驗臺3，下俯實驗臺4，CT設備5，底座傾斜裝置6，平移側實驗臺II 7，上仰試驗臺8，提升機械手9，桁架10，布砂裝置11，實驗砂箱12，電動缸13，頂面數位相機14，側面數位相機15 ；在實驗臺底座1上裝有底座傾斜裝置6，底座傾斜裝置6與液壓設備連接；中央實驗臺3、平移側實驗臺I 2、平移側實驗臺II 7、下俯實驗臺4、上仰實驗臺8設置在實驗臺底座1上；實驗砂箱12裝在中央實驗臺3上，桁架10裝在實驗砂箱12上方，布砂裝置11和提升機械手9及頂面數位相機14裝在桁架10上；CT設備5和側面數位相機15位於實驗臺底座1邊；平移側實驗臺I 2和平移側實驗臺II 7下裝有絲槓，檯面上裝有模型加載動力的電動缸13 ；下俯實驗臺4下部裝有用於升降臺面的電動缸，檯面上裝有模型加載動力的電動缸；上仰實驗臺8下部裝有用於升降臺面的電動缸，檯面上裝有模型加載動力的電動缸；布砂裝置11與桁架10上的動力驅動設備連接，布砂裝置上裝有雷射設備；提升機械手9與桁架10上的動力驅動設備連接。
權利要求1. 一種數位化盆地構造物理模擬實驗儀，它包括實驗臺底座，平移側實驗臺I，中央實驗臺，下俯實驗臺，CT設備，底座傾斜裝置，平移側實驗臺II，上仰實驗臺，提升機械手，桁架，布砂裝置，實驗砂箱，電動缸，頂面數位相機，側面數位相機；其特徵在於在實驗臺底座上裝有底座傾斜裝置，底座傾斜裝置與液壓設備連接；中央實驗臺、平移側實驗臺I、平移側實驗臺II、下俯實驗臺、上仰實驗臺設置在實驗臺底座上；實驗砂箱裝在中央實驗臺上，桁架裝在實驗砂箱上方，布砂裝置和提升機械手及頂面數位相機裝在桁架上；CT設備和側面數位相機位於實驗臺底座邊；平移側實驗臺I和平移側實驗臺II下裝有絲槓，檯面上裝有模型加載動力的電動缸；下俯實驗臺下部裝有用於升降臺面的電動缸，檯面上裝有模型加載動力的電動缸；上仰實驗臺下部裝有用於升降臺面的電動缸，檯面上裝有模型加載動力的電動缸；布砂裝置與桁架上的動力驅動設備連接，布砂裝置上裝有雷射設備；提升機械手與桁架上的動力驅動設備連接。
專利摘要本實用新型涉及一種數位化盆地構造物理模擬實驗儀；在實驗臺底座上裝有底座傾斜裝置；在實驗臺底座上有一個中央實驗臺、平移側實驗臺I、平移側實驗臺II、下俯實驗臺、上仰實驗臺；在中央實驗臺上裝有實驗砂箱，在實驗砂箱上方裝有桁架，布砂裝置和提升機械手及頂面數位相機裝在桁架上；CT設備和側面數位相機位於實驗臺底座邊；平移側實驗臺I和平移側實驗臺II下裝有絲槓，檯面上裝有電動缸；下俯實驗臺下部裝有電動缸，檯面上裝有電動缸；上仰實驗臺下部裝有電動缸，檯面上裝有電動缸；布砂裝置與桁架上的動力驅動設備連接，並裝有雷射設備；提升機械手與桁架上的動力驅動設備連接；可實現三維多方向動力加載，提供定量分析的四維數位化數據。
文檔編號G09B23/40GK202159453SQ201020286469
公開日2012年3月7日 申請日期2010年8月5日 優先權日2010年8月5日
發明者吳曉俊, 張朝軍, 李本亮, 楊庚, 石昕, 解國愛, 賈東, 陳竹新, 雷永良 申請人:中國石油天然氣股份有限公司