高溫高壓實驗裝置

1. 高沸點有機物的蒸餾對實驗裝置的要求

您好，高沸點有機物的蒸餾是一種常見的分離和純化方法，其實驗裝置需要滿足以下要求：

1. 高溫和高壓：由於高沸點有機物的沸點較高，需要在高溫和高壓下派陵衡進行蒸餾。因此，實驗裝置需要具備耐高溫和高壓的性能。

2. 安全性：高溫和高壓下，實驗裝置容易發生爆炸或泄漏等危險情況，因此實驗裝置需要具備良好的安全性能，包括防爆、防漏等措施。

3. 穩定性：高沸點有機物的蒸餾需要長時間持續進行，實驗裝置需要具備良好的穩定性，以確保實驗過汪鍵程的連續性和穩塵做定性。

4. 高效性：高沸點有機物的蒸餾需要高效地進行，實驗裝置需要具備高效的換熱和傳質性能，以提高蒸餾效率和純度。

5. 易操作性：實驗裝置需要易於操作和維護，以方便實驗人員進行實驗操作和維護保養。

綜上所述，高沸點有機物的蒸餾對實驗裝置的要求較高，需要具備耐高溫和高壓、良好的安全性、穩定性、高效性和易操作性等性能。

2. 油氣井工程的研究方向

① 油氣井信息/控制工程
主要從事油氣井錄井技術與軟體開發，井眼軌跡控制，管柱力學分析，井下工具研製與評價等。大型實驗儀器設備有鑽井綜合模擬實驗裝置，鑽柱力學模擬實驗裝置，鑽井綜合模擬實驗裝置等。
② 油氣井岩石力學與工程
主要從事岩石破碎機理及新型鑽頭設計、井壁穩定分析、完井方式優選、出砂機理分析、套管損壞機理分析、地層壓力預測與監測、地層力學、聲學特性參數測試分析、岩石微觀結構分析等，大型實驗儀器裝置有萊卡偏光顯微鏡、體式顯微鏡，Panametrics聲波儀，伺服控制岩石力學三軸實驗裝置，岩石破碎力學模擬實驗裝置等。
③ 油氣井流體力學與工程
主要研究內容有徑向水平井技術，超高壓射流鑽頭研製，旋轉射流增產增注技術，欠平衡鑽井壓力控制與檢測技術，特殊結構井環空水力參數優選等。大型儀器設備有超高壓射流實驗架，超高壓泵，環空攜岩模擬實驗裝置，BK雜訊測試儀，CCD高速流場攝影測試系統，實驗過程實時遙控攝錄像記錄監測儀等。
④ 油氣井化學工程
主要研究內容有鑽井液添加劑的合成與研製，鑽井液體系評價與優選，頁岩防塌機理分析與防塌鑽井液優選，油層損害機理分析與保護技術等，大型實驗儀器有Fan90高溫高壓動濾失儀，激光微電泳儀，高壓液相色譜儀，熒光分光光度儀，Fan50高溫高壓流變儀，高溫高壓鑽井液井下模擬實驗裝置等。

3. 高溫高壓儀器設備使用注意事項有哪些

高溫高壓儀器除了輕拿輕放之外，還要定期送檢計量部門，保持儀器的准確和穩定性十分重要。 無論是電位差計還是電橋，都要保證做到選擇合適的檔位，確保檢流計不過載損壞。

4. 注蒸汽開采稠油油藏時岩石層的傷害研究

李孟濤¹侯曉權²徐肇發²

（1.中國石化石油勘探開發研究院，北京100083；2.齊齊哈爾金同油田開發有限責任公司，齊齊哈爾161000）

摘要 注蒸汽開採石油一般指蒸汽吞吐與蒸汽驅，在此過程中，儲層岩石因處在冷熱交替的環境下，容易出現顆粒的脫落、運移和堵塞，對儲層岩石更易造成傷害，影響油井正常生產。用自行設計的稠油油藏注蒸汽試驗對儲油層岩石的傷害進行了評價，確定了傷害的程度和主要引起傷害的因素，選定了岩石層污染的注入速度界限和放噴界限，並對將要進行蒸汽驅的稠油油田岩石孔隙結構變化進行了分形研究，從量的角度對蒸汽驅將對油層岩石產生的傷害進行了評價，對實際生產具有一定的指導意義。

關鍵詞 注蒸汽 稠油油藏 岩石傷害

A Study on the Damage of Rock for the Heavy Oil Reservoir Exploited with Steam

LI Meng-tao¹，HOU Xiao-quan²，XU Zhao-fa²

（1.Exploration ＆ Proction Research lnstitute，SlNOPEC，Beijing100083；2.Qiqihar Oil Field Company of Jintong Corporation，Qiqihar，161000）

Abstract Pouring steam to exploit heavy oil reservoir includes steam flooding and steam huff-puff.During this course damage of rock that affects oil well normal proction because of breaking off，removing and walling up of rocky grain often occurs.Appraisements on the pore damage of the heavy oil reservoir rock are done under new methods in heavy oil reservoir that is exploited with steam.Degree and main factors of damage are opened.Limits of pollution rock of speed on pouring and spurting out are determined.The fractal has been applied to study the change of the pore structure under steam flooding in ration.After the steam flooding，the fractal dimension of the pore structure becomes smaller.These offer good reference to exploitation in heavy oil reservoir and laboratory.

Key words pouring steam heavy oil reservoir damage of rock

注蒸汽熱力採油是一種能夠明顯提高重質原油採收率的方法，然而稠油油藏由於注入大量的高溫高壓熱流體，很容易產生強烈的水岩反應，造成大量礦物的溶解，使儲層岩石膠結疏鬆，細小顆粒剝離母體並參與運移，堵塞孔喉，影響儲層內流體滲流規律。造成注汽困難、產量低和生產周期短，甚至不能生產的後果，嚴重時會造成儲層的「坍塌」。因此熱采過程中蒸汽吞吐對岩石的傷害研究，對改善稠油熱采開發效果具有重要的意義，有的學者利用短岩心的驅替研究了低滲透和超稠油的蒸汽驅替砂岩岩石傷害^［1～3］。在此次研究中首次進行了模擬稠油吞吐的長岩心實驗，實驗更切合實際，數據更有實際意義，並且把分形維數應用到具體的油田模擬中，量化了蒸汽驅對岩石產生的傷害程度。

研究對象是大慶油田的一個外圍油田（Fu油田），油藏埋深600m左右，油藏孔隙度為31.2%，平均滲透率為0.8μm²，有效厚度6.0～11.0m。油層原始溫度為28℃，地層飽和壓力為4.9MPa，原始含油飽和度為70%，油田屬於稠油油藏，原油黏度為428～2242mPa·s。開發主要是蒸汽吞吐，注入蒸汽溫度150～260℃，平均每井次周期70d，油汽比為0.20，開發效果不理想，准備蒸汽驅開采實驗。很有必要研究高溫高壓蒸汽參數對岩石的傷害及規律，以期提出儲層保護的技術對策，經濟合理地開發油田。

1 油田岩石情況及存在問題

Fu油田控制儲量2681×10⁴t，含油麵積32.9km²。油田的儲油岩層是河流相沉積，單層砂岩厚5～13m，內部呈正韻律，底部為礫石層，根據27口井岩石的薄片資料統計，岩石成分中長石佔31%、岩塊佔29.9%、泥質佔15.9%，為岩屑質長石砂岩。根據砂岩X衍射粘土礦物分析（表1），粘土礦物成分主要是高嶺石，其次是伊利石，蒙脫石含量較少，電鏡掃描顯示，岩石中粘土礦物分布形式主要是分立質點式（高嶺石以扁平晶體的集合形式分散附著在孔隙壁上或占據部分孔隙）與孔隙內襯式（伊利石以相對連續的薄層附著顆粒表面），膨脹性的粘土（蒙脫石）較少，高嶺石含量較多。

岩石破壞可分為4種應力作用機制：張性破壞、剪切破壞、內聚破壞和孔隙坍塌。所取岩心進行圍壓三軸實驗結果：砂岩的內聚力約2.2MPa，抗張強度為3.1MPa，模擬地層條件應力抗壓強度為18.5MPa，而屈服強度只有12.5MPa。因此當生產壓差超過2.2MPa時，有可能因內聚強度破壞而出砂。

表1 Fu油田岩心礦物組成

油田開發中存在以下問題：地下岩石屬疏鬆細砂岩，富含自生高嶺石粘土礦物的一個重要特徵。生產中後期注汽壓力高，生產周期短，一般注蒸汽後高產油期很短，產液量下降很快，達不到設計要求，符合岩石孔隙堵塞特徵，需要一些合理的注汽參數。根據油田岩石的特徵做了以下實驗與分析：注入和放噴速度，溫度對岩石滲透率影響，並對將要進行的蒸汽驅進行了分形特徵實驗。

2 實驗及分析方法介紹

2.1 蒸汽吞吐物理模擬實驗^［4］

實驗目的：蒸汽注入速度、放噴速度、溫度和蒸汽注入次數對岩石滲透的影響，反向流動驗證實驗。

蒸汽吞吐實驗介紹：實驗裝置為一高溫高壓長岩心驅替裝置，主要由高壓恆速泵、蒸汽發生器、高溫高壓岩心夾持器、數字微壓差計、高壓回壓閥和采出液計量系統等組成。岩心一端為注入端，另一端連接一活塞式氣壓控制的蓄能罐，實驗用岩石為油田地下岩心，岩心參數如下：長度45cm，直徑3.8cm；孔隙度27.5%；滲透率0.8μm²。實驗前岩心經過洗油和烘乾，抽真空後用地層水飽和。實驗除了注蒸汽和蒸汽降溫時外恆溫在60℃。首先出口端（即反向注入）下注蒸汽2PV，停止蓄能罐的活塞運動，注蒸汽直到壓力達到設計壓力，此為吞階段，靜置48h後，此時蒸汽已經轉化為凝析液，開始放噴（即吐階段），壓力降到一定後從另一端用凝析液驅替。除了溫度實驗外，其餘實驗注入蒸汽溫度為230℃。

反向流動壓力驗證實驗介紹：實驗在直徑2.5 cm和長10 cm的短岩心上進行，首先注蒸汽2PV，然後用蒸汽凝析液驅替，再反向用凝析液驅替。

2.2 蒸汽驅替原油砂岩岩石分形特徵研究^［5，6］

實驗研究與現場分析資料表明，砂岩岩石的孔隙結構具有分形特徵，分形維數可以較好地定量描述岩石的孔隙結構非均質特徵，分形維數越大表明孔隙結構非均質性越強，反之均勻性越強。分析前後分形維數的變化可以判斷岩石結構的變化。根據最大氣泡法計算砂岩岩石孔隙結構的分形維數很實用和方便。

實驗目的：用最大氣泡法測孔徑分布。蒸汽驅前後孔隙結構變化的分形研究，為油田進行蒸汽吞吐轉蒸汽驅准備，實驗驗證蒸汽驅對岩石的傷害。

實驗過程：把岩心烘乾稱重，測空氣滲透率、飽和水和孔隙度，然後用岩心做蒸汽驅實驗，將做過實驗的岩心用蒸餾水沖洗，烘乾再測孔隙度、滲透率和孔徑分布。

實驗做關系曲線，可見在對數坐標中為一直線，求該直線的斜率，即其分形維數等於負斜率。

3 實驗結果及分析

3.1 實驗結果及分析

注入和放噴速度對滲透率的影響見圖1，開始滲透率有一定增加，當注入速度高於2.6mL/min時，滲透率有下降趨勢。這是因為岩心膠結非常疏鬆，在注入速度較低時，只有部分粉細顆粒脫落運移，由於岩石高滲，這些粉細顆粒很容易和水一起排出，滲透率有所增加。隨注入速度的增加，水對岩石作用加強，粒徑較大的顆粒開始剝離並運移，造成孔喉堵塞，使滲透率隨注入速度的增加而降低。注蒸汽時為避免岩石傷害，應將注入速度控制在臨界速度以下。放噴速度在經濟范圍內應該盡量降低。以小於4mL/min 最佳（圖2）。

在熱采過程中，溫度的大幅升降，將造成礦物溶解、礦物轉換、粘土膨脹和微粒運移等一系列傷害，隨溫度的升高岩石滲透率明顯下降（圖3），溫度升高礦物的溶解明顯加快，岩心顆粒間的聚集力也會因溫度的提高而大幅減弱，使大量微顆粒剝離母體，參與運移而堵塞孔喉，造成滲透率的大幅下降。岩心采出液離子溶出量分析結果顯示采出液中多數離子濃度均隨溫度升高而增加，尤其是硅離子，從50℃至250℃其濃度增加十幾倍，說明隨溫度的升高，確有大量的礦物被溶解。

圖1 蒸汽注入速度對岩石滲透率的影響

圖2 放噴速度對岩石滲透率的影響

圖3 溫度對岩石滲透率的影響

圖4 反向流動實驗結果（4PV時開始反向驅）

反向恆速流動驅試驗結果見圖4，4PV時開始反向驅動，進行反向流動初期，注入壓力大幅度下降，隨後則大幅度上升，這些都符合岩石中微粒運移特徵，反向流動試驗可以看出，蒸汽凝析液對岩石層的傷害主要是微粒運移，後果是造成油井出砂增多，蒸汽驅的驅入造成了岩石顆粒膠結的破壞，加重了出砂傷害。這些反應在一定條件下可以引起滲透率增大，引起汽竄，對注汽不利，另外條件下也可以引起滲透率降低，堵塞岩石孔隙，所以考慮同一口井蒸汽吞吐不要太頻繁，也說明蒸汽吞吐因為有雙向的流動，更容易引起儲層岩石的傷害。

蒸汽注入次數對岩石滲透率影響試驗的結果表明，蒸汽吞吐次數越多，滲透率下降越大。

3.2 分形特徵

34號岩心蒸汽驅前後分形曲線結果見圖5與圖6。圖中r_i為利用實驗結果計算的毛細管孔徑平均值，N_i為所有大於r_i的孔喉半徑的根數。計算分形維數為4.28與3.55。其他的計算見表2。可見蒸汽驅後岩心的孔隙結構的分形維數變小了，說明蒸汽驅後岩心孔隙結構的均勻性加強了，滲透率降低了。

圖5 34號岩心蒸汽驅前分形曲線（分形維數4.28）

圖6 34號岩心蒸汽驅後分形曲線（分形維數3.55）

表2 蒸汽驅後的物性參數變化

4 結論

油田儲層岩石高嶺石含量較多，且晶體邊部易於破碎，經高溫作用在一定壓力下會引起碎片的移動。蒸汽吞吐和蒸汽驅都會對儲油岩石造成傷害，反向流動實驗說明蒸汽吞吐對岩石滲透率影響要大。蒸汽注入速度、放噴速度、溫度越高，對儲層岩石的滲透率影響越大。岩石孔隙結構分形維數變小是由於岩石中的粘土和晶體含量變化。可以量化蒸汽驅引起岩石儲層結構的變化。熱采時應該參照實驗結果選擇合適的注汽和放噴速度和壓力，以免碎片移動堵塞孔隙。儲層保護可以選合理的注蒸汽參數和添加有效化學劑來控制和解除儲層的傷害。井筒附近的流速比較高必須考慮注蒸汽前近井地帶的固砂劑固砂。

參考文獻

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5. 地球化學動力學研究步驟和方法

圖4.11 地球化學動力學研究的步驟和方法框圖

地球化學動力學研究步驟如圖4.11所示:首先根據研究的地質-地球化學問題,視問題的主次,忽略次要的、突出主要的,使問題合理簡化,形成地球化學動力學的概念模型(conceptual modesl)。如在研究熱液成礦系統的熱流體對流遷移過程時可側重熱驅動流體的動力學過程,而忽略流體與圍岩的化學反應;在研究礦物蝕變導致礦物自中心到邊緣成分變化、礦物與流體同位素交換等過程時則主要考慮組分的擴散和離子交換反應;研究矽卡岩化過程除考慮流體的滲濾外,還要考慮流體中主要組分K、Na、Ca、Mg、Si、lA的擴散和流體與圍岩的化學作用。對經歷了多期次、多階段、多物質來源的地球化學作用的地球化學系統要重點研究主要階段和主要物質來源。對諸如區域地球化學演化這樣復雜的動力學問題,應對所涉及的各個子系統和過程分別建立動力學模型,從各個側面去把握復雜體系的動力學行為。

圖4.12 典型的水-岩反應動力學實驗裝置示意圖

建立地球化學動力學概念模型,主要有兩條研究途徑:一是應用化學動力學、流體動力學等原理及其相應的數學表述,建立地球化學動力學的數學模型,也稱動力學模型(dynamic models),並在此基礎上,應用有限元、有限差分等數值計算方法,通過計算機數值模擬,獲得動力學系統的演化規律;另一途徑是地球化學動力學實驗。目前主要限於兩類地球化學動力學實驗:一類是高溫高壓水-岩反應動力學實驗,典型的實驗裝置和原理見圖4.12,側重於開放體系中流體與礦物或岩石顆粒之間的化學反應機制和反應速率研究;另一類實驗是在一個大的容器(稱tank)內通過激光攝像和各種探頭實時檢測容器內流體的運動和成分變化,可以模擬宏觀尺度的地球化學輸運-反應動力學過程,但較難控制溫、壓條件,大多在常壓下實驗。

無論是數值模擬還是實驗模擬,都需先確定模型所需的各種動力學參數如流體的密度、粘度系數、圍岩的孔隙度和滲透率、顆粒比表面積等,還要根據實驗研究對象確定邊界條件和初始條件。

數值模擬和實驗模擬各有其長,可以相互補充。計算機模擬的優勢是可以模擬較復雜的地球化學體系,且可以方便地修改模型,或改變動力學參數和邊界、初始條件,得到各種模擬結果,從而研究不同條件下地球化學體系的演化規律。但數值模擬的成果取決於所建立數學模型的合理性和計算機軟體系統的正確性,受研究者主觀判斷和水平的影響。實驗模擬能較為宏觀地模擬地球化學過程,結果更為可信,但受實驗設備和實驗條件等限制,實驗研究只限於比較簡單的地球化學過程和簡單的邊界條件,且較費時費力,目前研究比較成熟的主要限於水-岩反應動力學實驗。

6. 高溫高壓下各種岩石的超聲波速

徐濟安

（中央研究院地球科學研究所，台北11529）

謝鴻森張月明

（中國科學院地球化學研究所，貴陽550002）

摘要本文回顧了最近在高溫高壓條件下超聲波速測量方面的進展。通過使用脈沖透射技術，測定了各種岩石在高溫（至1500℃）、高壓（至5.5GPa）條件下的縱波波速（V_p）。根據實驗結果，對於無裂隙的樣品，觀察到的縱波波速在初試壓縮時將大幅度減小。這種效應隨著壓力的增加而逐漸減弱，最終在2.5GPa以上完全消失。而在常溫常壓條件下，無微裂隙玄武岩樣品的V_p是6.856km/s，大大高於一般手冊中承認的有裂隙玄武岩6.044km/s的V_p值。這樣我們相信以前測試過的玄武岩大多數存在微裂隙。在高溫高壓模擬實驗中，當溫度達到某個特別值θ_x時，岩石將出現某種形式的軟化現象，值得注意的是θ_x與玻璃樣品的轉化溫度θ_g有關，因此岩石在高溫階段的表現近似於玻璃。另外，高於3.5GPa和500℃時，玄武岩轉化為榴輝岩，這可代表了俯沖帶和地球深部地幔的主要過程。

關鍵詞超聲波速高壓高溫玄武岩榴輝岩

1引言

各種地球物質在高溫高壓條件下的超聲波速信息對理解地幔、地核的結構和狀態以及低速帶和地球內部其它不連續界面的性質都是很有意義的。這種信息是各種深部地質災害機制研究的實驗基礎。最近，專門針對研究上地幔岩石圈與軟流層所需要的壓力（6.5GPa）和溫度（1500℃以上）的實驗系統已經建立起來^[1]。在實驗測量中，我們發現：

（1）由於觀察到的波速依賴於樣品中存在的微裂隙，因而波速不是樣品的本徵參數。然而，對於所有的測試樣品，壓力超過2.5GPa時這些微裂隙將閉合並且對波速的影響也將同時消失，這樣可以認為2.5GPa以上觀察到的波速代表了高壓下的實際波速；

（2）軟化溫度（以θ_x表示）存在於所有測試的玻璃和晶體物質中，它與玻璃物質的應變點Ts有關。晶體物質軟化的物理機制仍然不很清楚。

（3）在所有測試的樣品中軟化溫度θ_x與微裂隙無關，僅與溫度源有關。

本文中對各種岩石在高溫高壓條件下（壓力≈5.5GPa，溫度≈1500℃）獲得的最新結果進行了討論。

2實驗

實驗工作是在中國科學院地球化學研究所的YJ-3000噸壓力機的高溫高壓腔體中進行的。實驗細節已有詳細的描述^[1]。被測試的樣品是葉蠟石、金伯利岩和玄武岩等各種岩石。岩石中各種物質有較均勻的分布，沒有明顯的微裂隙，這樣在常溫常壓條件下觀察到的縱波波速（V_p）₀基本上是相同的（玄武岩）或有輕微的不同（金伯利岩），後者是出現在不同方向切割的樣品中（其（V_p）₀為6.055km/s±0.010km/s）。

圖1實驗裝置圖

實驗裝置如圖1所示。樣品為長度33mm、直徑12mm的圓柱體，連同三層不銹鋼加熱片一起裝入立方體葉蠟石塊的樣品腔中。超聲振動由位於下頂砧背部的換能器（PZT1）產生，由安裝於上頂砧背部的另一個換能器（PZT2）接收，聲速就可由聲波在樣品中的走時決定。當頂砧擠壓並且加熱電流通過包在樣品周圍的不銹鋼片時，在立方葉蠟石中就同時產生了高溫高壓的條件，盡管樣品的溫度分布並不均勻，但由於溫度的分布有較好的對稱性，可以進行超聲波速的測量。沿樣品的z方向，可以在樣品的中央達到最高溫度，用θ_max表示，它可以由加熱的電功率計算出來。溫度的誤差大約在5～20℃范圍。壓力精度在0.2GPa之內，聲速的誤差小於6%，這主要是由於上下頂砧在不同溫壓條件下波速和長度的改變引起的。

2.1高壓下縱波波速V_p

在超聲測量中觀察到一個異常現象，該現象發生在玻璃樣品壓縮的初始階段＜0.5GPa）。施壓後聲速V_p突然大幅降低（比緻密玻璃的始波速（V_p）₀降低很多），這個反常表現是由於初始壓縮階段非靜水壓條件引起的微裂隙產生的，事實上，我們也注意到樣品中的聲發射^[1]。同樣的結果在金伯利岩中也發現了，如圖2。顯然，初始波速（V_p）₀可以由2.5GPa以下的數據外推到常壓下而獲得。

玄武岩的一個不同情況如圖3所示。如上所述，沒有微裂隙的玄武岩樣品（V_p）0的期望值為6.856km/s（由＞2.5GPa的數據外推），但加壓開始測到的（V_p）₀大約為6.055km/s。這樣，我們認為原始樣品中存在大量的微裂隙，正如所期望的，這些微裂隙在2.5GPa左右閉合。顯然，樣品不同程度的微裂隙可以引起10%的波速差異。

圖3中的方點是用脈沖透射法在室溫、壓力低於0.2GPa的條件下取得的，加壓與卸壓過程中都保持了靜水壓力條件^[2]。在這種環境下，加壓過程中不應有新的微裂隙產生。縱波波速與壓力的相關性（dV_p/dp）甚至比靜水壓條件下測到的值還大。這個結果同樣給出了這樣的一個結論：原始的玄武岩中存在大量的微裂隙，並隨著加壓過程而減少。這種樣品中波速在初始壓縮過程中的變化是由雙重效應引起的：①實際的壓縮；②微裂隙的閉合。這樣，由於後一種效應在壓力大於2.5GPa時將消失，壓力的相關性（dV_p/dp）將顯得特別的大。

圖2金伯利岩縱波波速V_p/（V_p）₀作為壓力的函數

直線是當前研究中大於2.5GPa下實驗數據的擬合線

圖3室溫條件下玄武岩不同壓力下的縱波波速

大小實心方塊數據點是靜水壓條件下獲得的（加壓及卸壓），該條件下觀察到的波速高於非靜水壓條件下的值

大多數報道的玄武岩的縱波波速低於6.0km/s^[3]，因而，我們認為絕大多數測試過的玄武岩包含有微裂隙，所測波速不能代表它們在地球深部的實際波速。

2.2高壓下的V_p-θ_max的關系

（1）軟化現象在岩石的波速與溫度的關系中，通常的表現如圖4所示，對於所有的玄武岩包括葉蠟石和金伯利岩^[1]低於3GPa的實驗中，在軟化溫度θ_x時都有軟化現象發生。軟化溫度θ_x是隨壓力條件改變。實驗完成後，V_p值又返回到它的初始值（或略低）。這種軟化現象可能存在於所有的地球物質中，這樣，它為地幔的低速帶提供了一個可能的解釋。

（2）玄武岩中的相變另一種V_p與θ_max的關系如圖5所示。在高於3.5GPa的不同壓力條件下，波速在400～600℃以上有一個明顯的增加，並且實驗之後V_p不返回到它們的初始值，而是略高一些。由於2.5GPa以上所有的微裂隙均已閉合，因而這個增加不是由於微裂隙效應引起的。實驗之後，玄武岩中的蛇紋石消失而產生石榴子石，因而我們認為這種表現是由於玄武岩向榴輝岩的轉變產生的。

榴輝岩的結構較玄武岩更為緻密，具有更高的波速值。在實驗之後由於榴輝岩的形成，（V_p）₀返回到一個較初始值高的波速值。如果繼續加熱，則V_p與θ_max的關系與通常的情況相似，觀察到的θ_x即是榴輝岩在各種壓力條件下的軟化溫度。

圖4低於3.0GPa的各壓力條件下，縱波波速與溫度的關系

對金伯利岩和葉蠟石，類似的實驗曲線也可以得到^[1]

圖5高於3.5GPa各壓力下縱波波速與溫度的關系

波速的增加對應於玄武岩向榴輝岩的轉變。轉變後，各壓力條件下的樣品都降溫至250℃，再加到高溫，這些過程中的波速由本圖中空心方塊所示，可以見到與圖4中類似的V_p模式，它們是對應於榴輝岩的曲線

3結論

因為玄武岩向榴輝岩的轉變是低速帶和地幔的主要過程，這種轉變也為深源地震提供了一個可能的成因機制。這個轉變的詳細研究對地球科學將是非常有意義的。如果知道樣品中水的影響，那將是很有意義的。脫水作用是否在這個轉變中起了作用，這些都將是我們未來工作的重點。

致謝衷心感謝中國科學院地球化學研究所的許祖鳴先生在編輯上的幫助以及實驗過程中中國科學院地球化學研究所和台北中央研究院地球科學研究所的支持，並感謝國家自然科學基金委員會和台灣國科會的資助（資助號NSC-84-0202-001-015）。

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7. 高溫內壓疲勞爆破實驗裝置是台什麼樣的檢測設備

高溫內壓疲勞爆破實驗裝置採用計算機輔助測試技術與板卡數據採集系統相融合，全自動控制的液壓系統，專門針對承壓管路或者其他承壓部件來設計製造的高溫內壓疲勞爆破實驗裝置。

根據相關技術規范，實驗工況具有高溫、高壓、高精度、壓力疲勞、應變疲勞等特點，系統一共分為鉛鉍合金介質大管件疲勞試驗模塊，鉛鉍合金介質小管件爆破和疲勞試驗模塊，鉛鉍合金介質大管件爆破試驗模塊，水介質大管件疲勞試驗模塊，水介質小管件爆破和疲勞試驗模塊，水介質大管件爆破試驗模塊，水介質常溫高壓外壓坍塌試驗模塊、水介質高溫低壓外壓坍塌試驗模塊共八大模塊。

主要功能

1.通過界面設定、程序控制，在試驗結束或異常時能自動停機或報警；能滿足高溫內壓疲勞爆破實驗裝置長周期實驗要求；

2.設備運行前能設定試壓工藝參數，包括試驗壓力、溫度、試驗時間等相關參數；

3.適用於Windows試驗平台下操作，與控制系統配合，可控制試驗系統完成高溫內壓疲勞/爆破試驗測試、常溫內壓疲勞/爆破試驗測試、外壓坍塌試驗測試等，軟體自成體系，與控制系統高速數據通訊，在控制試驗系統工作的同時，實時采樣繪制符合試驗要求的各類試驗曲線，並獨立完成各類試驗管理、數據存儲、試驗報告列印等功能。

4.能導出Office、Excel、TXT文檔格式的試驗報表，並可自由編輯；可根據所提供報告模板，自由編輯以及自動生成試驗報告；

5.具有壓力微調功能；試件膨脹引起試驗參數變化時，可進行補償修正等；

6.具有試驗中斷保護功能；因某種原因必須中斷試驗，再次試驗時可以繼續當前的試驗；

7.對試驗的相關設置參數進行保存，便於做相同試件、相同標準的試驗時直接提取試驗參數，不需再進行設置；

8.能夠對當次試驗出現故障的時間與性質、操作人員的操作進行記錄。（注意，計算機關閉後不再記錄上一次開機時的操作過程）；

9.數據採集系統留有足夠的擴展介面，以便日後在實驗過程當中添加相關所需要的感測器；

10.安全措施：具有液位報警、泄漏報警、異常報警、過載保護、高溫報警、緊急卸壓、預置疲勞次數到、試件斷裂等報警停機功能；

主要特點

1.採用智能控制，系統完全滿足其規定的工作，其試驗壓力、溫度、應變、疲勞次數、等信號能精確、連續地按照工藝要求進行採集；

2.具有RS-485通訊界面，能夠實時監視試驗過程，更好的控制試驗過程；

3.採用Lab VIEW開發專用的控制軟體，能實現多通道閉環控制；試驗過程全自動控制、自動測量等，具有專業性好、可靠性高、升級簡易等特點，並可隨著試驗機測控技術的發展和試驗標準的變化而不斷升級完善；

4.具備良好的穩定性、重復精度、噪音低、密封性好；

5.設備主要元器件採用行業內標准通用型號，貨源可追溯程度高，成本低廉，降低了設備使用成本和耗材成本。

6.設備採用模塊化設計，壓力控制系統、電氣控制系統、數據採集分析系統、試驗艙及工裝夾具都可以獨立地進行操作使用，極大地方便了客戶進行設備的調校和維護。

7.軟體設置有安全報警功能，在設備出現壓力下降過大，壓力超高、溫度超高等其他異常情況下，設備可以自動停機。

8.試件破裂後壓力迅速下降，自動停止加壓，即試件破損後自動停機保護功能，最大限度保證人身安全。

9.採用LABVIEW開發的專用控制軟體能實現多通道閉環控制，完成試驗過程的全自動控制、自動測量等功能，具有專業性好、可靠性高、升級簡易等特點，並可隨著試驗機測控技術的發展和試驗標準的變化而不斷充實完善。

10.試驗機除完成一般疲勞、爆破、坍塌試驗外，還可以完成循環載入，循環脈沖等一機多用；

11.採用進口壓力感測器，測量精度高，保證了長期工作穩定性好，可靠性高。壓力感測器在工作時間，保證其輸出值（實時測量值）與設定值一致，存在誤差時，能夠自動識別並修正；

12.試驗機主機、控制系統採取了屏蔽措施和良好的接地技術，因此本機具有良好的抗干擾能力；

13.自動化程度高，主控系統採用NI 高速控制器控制，抗干擾性強，穩定性高；軟體採用Labview軟體開發，畫面生動，便於二次開發；自動建立試驗資料庫，可隨時查詢、數據可以長期保存。

14.本機具有超載保護功能，設備壓力標定功能，長時間使用後，壓力感測器出現漂移時，可以通過軟體的調節，將感測器調節至零位。

設備工作原理

高溫內壓疲勞爆破實驗裝置採用模塊化設計，一共分為大管件疲勞（高溫-鉛鉍合金）模塊、小管件爆破/疲勞（高溫-鉛鉍合金）模塊、大管件爆破（高溫-鉛鉍合金）模塊、大管件疲勞（常溫-水）模塊、小管件爆破/疲勞（常溫-水）模塊、大管件爆破（常溫-水）模塊、常溫高壓坍塌（水）模塊、高溫低壓坍塌（水）模塊八大模塊組成，每個模塊獨立運行，相互間採用共同的元器件組成，在相應的閥門切換以及不同邏輯控制下實現了高溫內壓疲勞爆破實驗裝置的各項試驗。

各模塊總體按兩種介質劃分，鉛鉍合金在高溫環境下和水介質在常溫環境下的疲勞/爆破試驗、在常溫高壓下和高溫低壓下的坍塌試驗。兩套介質試驗系統彼此獨立，不存在更換介質混淆導致的介質變化工況。

設備總工作原理如下圖所示：

8. 將物質進行高溫高壓處理以後，物質會發生那些變化可以用什麼裝置做高溫高壓試驗

經過高溫高壓處理以後物質的性質肯定會有很多變化，比如內部結構啊，物相啊，熔點啊，沸點啊，導電性，導磁性，硬度啊等都可能會發生變化。
高溫高壓裝置有：
1.活塞圓筒裝置：提供的是密封的樣品倉且樣品倉很小，壓力4GPa，溫度2000℃
2.高溫高壓反應釜：壓力是幾百MPa，溫度是幾百℃
3.多面頂：壓力幾十GPa，溫度兩千多攝氏度