高温高压实验装置

1. 高沸点有机物的蒸馏对实验装置的要求

您好，高沸点有机物的蒸馏是一种常见的分离和纯化方法，其实验装置需要满足以下要求：

1. 高温和高压：由于高沸点有机物的沸点较高，需要在高温和高压下派陵衡进行蒸馏。因此，实验装置需要具备耐高温和高压的性能。

2. 安全性：高温和高压下，实验装置容易发生爆炸或泄漏等危险情况，因此实验装置需要具备良好的安全性能，包括防爆、防漏等措施。

3. 稳定性：高沸点有机物的蒸馏需要长时间持续进行，实验装置需要具备良好的稳定性，以确保实验过汪键程的连续性和稳尘做定性。

4. 高效性：高沸点有机物的蒸馏需要高效地进行，实验装置需要具备高效的换热和传质性能，以提高蒸馏效率和纯度。

5. 易操作性：实验装置需要易于操作和维护，以方便实验人员进行实验操作和维护保养。

综上所述，高沸点有机物的蒸馏对实验装置的要求较高，需要具备耐高温和高压、良好的安全性、稳定性、高效性和易操作性等性能。

2. 油气井工程的研究方向

① 油气井信息/控制工程
主要从事油气井录井技术与软件开发，井眼轨迹控制，管柱力学分析，井下工具研制与评价等。大型实验仪器设备有钻井综合模拟实验装置，钻柱力学模拟实验装置，钻井综合模拟实验装置等。
② 油气井岩石力学与工程
主要从事岩石破碎机理及新型钻头设计、井壁稳定分析、完井方式优选、出砂机理分析、套管损坏机理分析、地层压力预测与监测、地层力学、声学特性参数测试分析、岩石微观结构分析等，大型实验仪器装置有莱卡偏光显微镜、体式显微镜，Panametrics声波仪，伺服控制岩石力学三轴实验装置，岩石破碎力学模拟实验装置等。
③ 油气井流体力学与工程
主要研究内容有径向水平井技术，超高压射流钻头研制，旋转射流增产增注技术，欠平衡钻井压力控制与检测技术，特殊结构井环空水力参数优选等。大型仪器设备有超高压射流实验架，超高压泵，环空携岩模拟实验装置，BK噪声测试仪，CCD高速流场摄影测试系统，实验过程实时遥控摄录像记录监测仪等。
④ 油气井化学工程
主要研究内容有钻井液添加剂的合成与研制，钻井液体系评价与优选，页岩防塌机理分析与防塌钻井液优选，油层损害机理分析与保护技术等，大型实验仪器有Fan90高温高压动滤失仪，激光微电泳仪，高压液相色谱仪，荧光分光光度仪，Fan50高温高压流变仪，高温高压钻井液井下模拟实验装置等。

3. 高温高压仪器设备使用注意事项有哪些

高温高压仪器除了轻拿轻放之外，还要定期送检计量部门，保持仪器的准确和稳定性十分重要。 无论是电位差计还是电桥，都要保证做到选择合适的档位，确保检流计不过载损坏。

4. 注蒸汽开采稠油油藏时岩石层的伤害研究

李孟涛¹侯晓权²徐肇发²

（1.中国石化石油勘探开发研究院，北京100083；2.齐齐哈尔金同油田开发有限责任公司，齐齐哈尔161000）

摘要 注蒸汽开采石油一般指蒸汽吞吐与蒸汽驱，在此过程中，储层岩石因处在冷热交替的环境下，容易出现颗粒的脱落、运移和堵塞，对储层岩石更易造成伤害，影响油井正常生产。用自行设计的稠油油藏注蒸汽试验对储油层岩石的伤害进行了评价，确定了伤害的程度和主要引起伤害的因素，选定了岩石层污染的注入速度界限和放喷界限，并对将要进行蒸汽驱的稠油油田岩石孔隙结构变化进行了分形研究，从量的角度对蒸汽驱将对油层岩石产生的伤害进行了评价，对实际生产具有一定的指导意义。

关键词 注蒸汽 稠油油藏 岩石伤害

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

注蒸汽热力采油是一种能够明显提高重质原油采收率的方法，然而稠油油藏由于注入大量的高温高压热流体，很容易产生强烈的水岩反应，造成大量矿物的溶解，使储层岩石胶结疏松，细小颗粒剥离母体并参与运移，堵塞孔喉，影响储层内流体渗流规律。造成注汽困难、产量低和生产周期短，甚至不能生产的后果，严重时会造成储层的“坍塌”。因此热采过程中蒸汽吞吐对岩石的伤害研究，对改善稠油热采开发效果具有重要的意义，有的学者利用短岩心的驱替研究了低渗透和超稠油的蒸汽驱替砂岩岩石伤害^［1～3］。在此次研究中首次进行了模拟稠油吞吐的长岩心实验，实验更切合实际，数据更有实际意义，并且把分形维数应用到具体的油田模拟中，量化了蒸汽驱对岩石产生的伤害程度。

研究对象是大庆油田的一个外围油田（Fu油田），油藏埋深600m左右，油藏孔隙度为31.2%，平均渗透率为0.8μm²，有效厚度6.0～11.0m。油层原始温度为28℃，地层饱和压力为4.9MPa，原始含油饱和度为70%，油田属于稠油油藏，原油黏度为428～2242mPa·s。开发主要是蒸汽吞吐，注入蒸汽温度150～260℃，平均每井次周期70d，油汽比为0.20，开发效果不理想，准备蒸汽驱开采实验。很有必要研究高温高压蒸汽参数对岩石的伤害及规律，以期提出储层保护的技术对策，经济合理地开发油田。

1 油田岩石情况及存在问题

Fu油田控制储量2681×10⁴t，含油面积32.9km²。油田的储油岩层是河流相沉积，单层砂岩厚5～13m，内部呈正韵律，底部为砾石层，根据27口井岩石的薄片资料统计，岩石成分中长石占31%、岩块占29.9%、泥质占15.9%，为岩屑质长石砂岩。根据砂岩X衍射粘土矿物分析（表1），粘土矿物成分主要是高岭石，其次是伊利石，蒙脱石含量较少，电镜扫描显示，岩石中粘土矿物分布形式主要是分立质点式（高岭石以扁平晶体的集合形式分散附着在孔隙壁上或占据部分孔隙）与孔隙内衬式（伊利石以相对连续的薄层附着颗粒表面），膨胀性的粘土（蒙脱石）较少，高岭石含量较多。

岩石破坏可分为4种应力作用机制：张性破坏、剪切破坏、内聚破坏和孔隙坍塌。所取岩心进行围压三轴实验结果：砂岩的内聚力约2.2MPa，抗张强度为3.1MPa，模拟地层条件应力抗压强度为18.5MPa，而屈服强度只有12.5MPa。因此当生产压差超过2.2MPa时，有可能因内聚强度破坏而出砂。

表1 Fu油田岩心矿物组成

油田开发中存在以下问题：地下岩石属疏松细砂岩，富含自生高岭石粘土矿物的一个重要特征。生产中后期注汽压力高，生产周期短，一般注蒸汽后高产油期很短，产液量下降很快，达不到设计要求，符合岩石孔隙堵塞特征，需要一些合理的注汽参数。根据油田岩石的特征做了以下实验与分析：注入和放喷速度，温度对岩石渗透率影响，并对将要进行的蒸汽驱进行了分形特征实验。

2 实验及分析方法介绍

2.1 蒸汽吞吐物理模拟实验^［4］

实验目的：蒸汽注入速度、放喷速度、温度和蒸汽注入次数对岩石渗透的影响，反向流动验证实验。

蒸汽吞吐实验介绍：实验装置为一高温高压长岩心驱替装置，主要由高压恒速泵、蒸汽发生器、高温高压岩心夹持器、数字微压差计、高压回压阀和采出液计量系统等组成。岩心一端为注入端，另一端连接一活塞式气压控制的蓄能罐，实验用岩石为油田地下岩心，岩心参数如下：长度45cm，直径3.8cm；孔隙度27.5%；渗透率0.8μm²。实验前岩心经过洗油和烘干，抽真空后用地层水饱和。实验除了注蒸汽和蒸汽降温时外恒温在60℃。首先出口端（即反向注入）下注蒸汽2PV，停止蓄能罐的活塞运动，注蒸汽直到压力达到设计压力，此为吞阶段，静置48h后，此时蒸汽已经转化为凝析液，开始放喷（即吐阶段），压力降到一定后从另一端用凝析液驱替。除了温度实验外，其余实验注入蒸汽温度为230℃。

反向流动压力验证实验介绍：实验在直径2.5 cm和长10 cm的短岩心上进行，首先注蒸汽2PV，然后用蒸汽凝析液驱替，再反向用凝析液驱替。

2.2 蒸汽驱替原油砂岩岩石分形特征研究^［5，6］

实验研究与现场分析资料表明，砂岩岩石的孔隙结构具有分形特征，分形维数可以较好地定量描述岩石的孔隙结构非均质特征，分形维数越大表明孔隙结构非均质性越强，反之均匀性越强。分析前后分形维数的变化可以判断岩石结构的变化。根据最大气泡法计算砂岩岩石孔隙结构的分形维数很实用和方便。

实验目的：用最大气泡法测孔径分布。蒸汽驱前后孔隙结构变化的分形研究，为油田进行蒸汽吞吐转蒸汽驱准备，实验验证蒸汽驱对岩石的伤害。

实验过程：把岩心烘干称重，测空气渗透率、饱和水和孔隙度，然后用岩心做蒸汽驱实验，将做过实验的岩心用蒸馏水冲洗，烘干再测孔隙度、渗透率和孔径分布。

实验做关系曲线，可见在对数坐标中为一直线，求该直线的斜率，即其分形维数等于负斜率。

3 实验结果及分析

3.1 实验结果及分析

注入和放喷速度对渗透率的影响见图1，开始渗透率有一定增加，当注入速度高于2.6mL/min时，渗透率有下降趋势。这是因为岩心胶结非常疏松，在注入速度较低时，只有部分粉细颗粒脱落运移，由于岩石高渗，这些粉细颗粒很容易和水一起排出，渗透率有所增加。随注入速度的增加，水对岩石作用加强，粒径较大的颗粒开始剥离并运移，造成孔喉堵塞，使渗透率随注入速度的增加而降低。注蒸汽时为避免岩石伤害，应将注入速度控制在临界速度以下。放喷速度在经济范围内应该尽量降低。以小于4mL/min 最佳（图2）。

在热采过程中，温度的大幅升降，将造成矿物溶解、矿物转换、粘土膨胀和微粒运移等一系列伤害，随温度的升高岩石渗透率明显下降（图3），温度升高矿物的溶解明显加快，岩心颗粒间的聚集力也会因温度的提高而大幅减弱，使大量微颗粒剥离母体，参与运移而堵塞孔喉，造成渗透率的大幅下降。岩心采出液离子溶出量分析结果显示采出液中多数离子浓度均随温度升高而增加，尤其是硅离子，从50℃至250℃其浓度增加十几倍，说明随温度的升高，确有大量的矿物被溶解。

图1 蒸汽注入速度对岩石渗透率的影响

图2 放喷速度对岩石渗透率的影响

图3 温度对岩石渗透率的影响

图4 反向流动实验结果（4PV时开始反向驱）

反向恒速流动驱试验结果见图4，4PV时开始反向驱动，进行反向流动初期，注入压力大幅度下降，随后则大幅度上升，这些都符合岩石中微粒运移特征，反向流动试验可以看出，蒸汽凝析液对岩石层的伤害主要是微粒运移，后果是造成油井出砂增多，蒸汽驱的驱入造成了岩石颗粒胶结的破坏，加重了出砂伤害。这些反应在一定条件下可以引起渗透率增大，引起汽窜，对注汽不利，另外条件下也可以引起渗透率降低，堵塞岩石孔隙，所以考虑同一口井蒸汽吞吐不要太频繁，也说明蒸汽吞吐因为有双向的流动，更容易引起储层岩石的伤害。

蒸汽注入次数对岩石渗透率影响试验的结果表明，蒸汽吞吐次数越多，渗透率下降越大。

3.2 分形特征

34号岩心蒸汽驱前后分形曲线结果见图5与图6。图中r_i为利用实验结果计算的毛细管孔径平均值，N_i为所有大于r_i的孔喉半径的根数。计算分形维数为4.28与3.55。其他的计算见表2。可见蒸汽驱后岩心的孔隙结构的分形维数变小了，说明蒸汽驱后岩心孔隙结构的均匀性加强了，渗透率降低了。

图5 34号岩心蒸汽驱前分形曲线（分形维数4.28）

图6 34号岩心蒸汽驱后分形曲线（分形维数3.55）

表2 蒸汽驱后的物性参数变化

4 结论

油田储层岩石高岭石含量较多，且晶体边部易于破碎，经高温作用在一定压力下会引起碎片的移动。蒸汽吞吐和蒸汽驱都会对储油岩石造成伤害，反向流动实验说明蒸汽吞吐对岩石渗透率影响要大。蒸汽注入速度、放喷速度、温度越高，对储层岩石的渗透率影响越大。岩石孔隙结构分形维数变小是由于岩石中的粘土和晶体含量变化。可以量化蒸汽驱引起岩石储层结构的变化。热采时应该参照实验结果选择合适的注汽和放喷速度和压力，以免碎片移动堵塞孔隙。储层保护可以选合理的注蒸汽参数和添加有效化学剂来控制和解除储层的伤害。井筒附近的流速比较高必须考虑注蒸汽前近井地带的固砂剂固砂。

参考文献

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［3］邓瑞健.深层高压低渗透油藏储层微观非均质性及其对开发的影响.油气地质与采收率，2002，9（4）：48～50.

［4］杨永林，黄思静，单钰铭等.注水开发对储层砂岩粒度分布的影响［J］.成都理工学院学报.2002，29（1）：56～60.

［5］陈传仁，周熙襄.储层砂岩孔隙分形性质的研究.成都理工学院学报，1996，23（4）：65～68.

［6］贺伟，钟孚勋，贺承祖等.储层岩石孔隙的分形结构研究和应用.天然气工业，2002，20（2）：67～70.

5. 地球化学动力学研究步骤和方法

图4.11 地球化学动力学研究的步骤和方法框图

地球化学动力学研究步骤如图4.11所示:首先根据研究的地质-地球化学问题,视问题的主次,忽略次要的、突出主要的,使问题合理简化,形成地球化学动力学的概念模型(conceptual modesl)。如在研究热液成矿系统的热流体对流迁移过程时可侧重热驱动流体的动力学过程,而忽略流体与围岩的化学反应;在研究矿物蚀变导致矿物自中心到边缘成分变化、矿物与流体同位素交换等过程时则主要考虑组分的扩散和离子交换反应;研究矽卡岩化过程除考虑流体的渗滤外,还要考虑流体中主要组分K、Na、Ca、Mg、Si、lA的扩散和流体与围岩的化学作用。对经历了多期次、多阶段、多物质来源的地球化学作用的地球化学系统要重点研究主要阶段和主要物质来源。对诸如区域地球化学演化这样复杂的动力学问题,应对所涉及的各个子系统和过程分别建立动力学模型,从各个侧面去把握复杂体系的动力学行为。

图4.12 典型的水-岩反应动力学实验装置示意图

建立地球化学动力学概念模型,主要有两条研究途径:一是应用化学动力学、流体动力学等原理及其相应的数学表述,建立地球化学动力学的数学模型,也称动力学模型(dynamic models),并在此基础上,应用有限元、有限差分等数值计算方法,通过计算机数值模拟,获得动力学系统的演化规律;另一途径是地球化学动力学实验。目前主要限于两类地球化学动力学实验:一类是高温高压水-岩反应动力学实验,典型的实验装置和原理见图4.12,侧重于开放体系中流体与矿物或岩石颗粒之间的化学反应机制和反应速率研究;另一类实验是在一个大的容器(称tank)内通过激光摄像和各种探头实时检测容器内流体的运动和成分变化,可以模拟宏观尺度的地球化学输运-反应动力学过程,但较难控制温、压条件,大多在常压下实验。

无论是数值模拟还是实验模拟,都需先确定模型所需的各种动力学参数如流体的密度、粘度系数、围岩的孔隙度和渗透率、颗粒比表面积等,还要根据实验研究对象确定边界条件和初始条件。

数值模拟和实验模拟各有其长,可以相互补充。计算机模拟的优势是可以模拟较复杂的地球化学体系,且可以方便地修改模型,或改变动力学参数和边界、初始条件,得到各种模拟结果,从而研究不同条件下地球化学体系的演化规律。但数值模拟的成果取决于所建立数学模型的合理性和计算机软件系统的正确性,受研究者主观判断和水平的影响。实验模拟能较为宏观地模拟地球化学过程,结果更为可信,但受实验设备和实验条件等限制,实验研究只限于比较简单的地球化学过程和简单的边界条件,且较费时费力,目前研究比较成熟的主要限于水-岩反应动力学实验。

6. 高温高压下各种岩石的超声波速

徐济安

（中央研究院地球科学研究所，台北11529）

谢鸿森张月明

（中国科学院地球化学研究所，贵阳550002）

摘要本文回顾了最近在高温高压条件下超声波速测量方面的进展。通过使用脉冲透射技术，测定了各种岩石在高温（至1500℃）、高压（至5.5GPa）条件下的纵波波速（V_p）。根据实验结果，对于无裂隙的样品，观察到的纵波波速在初试压缩时将大幅度减小。这种效应随着压力的增加而逐渐减弱，最终在2.5GPa以上完全消失。而在常温常压条件下，无微裂隙玄武岩样品的V_p是6.856km/s，大大高于一般手册中承认的有裂隙玄武岩6.044km/s的V_p值。这样我们相信以前测试过的玄武岩大多数存在微裂隙。在高温高压模拟实验中，当温度达到某个特别值θ_x时，岩石将出现某种形式的软化现象，值得注意的是θ_x与玻璃样品的转化温度θ_g有关，因此岩石在高温阶段的表现近似于玻璃。另外，高于3.5GPa和500℃时，玄武岩转化为榴辉岩，这可代表了俯冲带和地球深部地幔的主要过程。

关键词超声波速高压高温玄武岩榴辉岩

1引言

各种地球物质在高温高压条件下的超声波速信息对理解地幔、地核的结构和状态以及低速带和地球内部其它不连续界面的性质都是很有意义的。这种信息是各种深部地质灾害机制研究的实验基础。最近，专门针对研究上地幔岩石圈与软流层所需要的压力（6.5GPa）和温度（1500℃以上）的实验系统已经建立起来^[1]。在实验测量中，我们发现：

（1）由于观察到的波速依赖于样品中存在的微裂隙，因而波速不是样品的本征参数。然而，对于所有的测试样品，压力超过2.5GPa时这些微裂隙将闭合并且对波速的影响也将同时消失，这样可以认为2.5GPa以上观察到的波速代表了高压下的实际波速；

（2）软化温度（以θ_x表示）存在于所有测试的玻璃和晶体物质中，它与玻璃物质的应变点Ts有关。晶体物质软化的物理机制仍然不很清楚。

（3）在所有测试的样品中软化温度θ_x与微裂隙无关，仅与温度源有关。

本文中对各种岩石在高温高压条件下（压力≈5.5GPa，温度≈1500℃）获得的最新结果进行了讨论。

2实验

实验工作是在中国科学院地球化学研究所的YJ-3000吨压力机的高温高压腔体中进行的。实验细节已有详细的描述^[1]。被测试的样品是叶蜡石、金伯利岩和玄武岩等各种岩石。岩石中各种物质有较均匀的分布，没有明显的微裂隙，这样在常温常压条件下观察到的纵波波速（V_p）₀基本上是相同的（玄武岩）或有轻微的不同（金伯利岩），后者是出现在不同方向切割的样品中（其（V_p）₀为6.055km/s±0.010km/s）。

图1实验装置图

实验装置如图1所示。样品为长度33mm、直径12mm的圆柱体，连同三层不锈钢加热片一起装入立方体叶蜡石块的样品腔中。超声振动由位于下顶砧背部的换能器（PZT1）产生，由安装于上顶砧背部的另一个换能器（PZT2）接收，声速就可由声波在样品中的走时决定。当顶砧挤压并且加热电流通过包在样品周围的不锈钢片时，在立方叶蜡石中就同时产生了高温高压的条件，尽管样品的温度分布并不均匀，但由于温度的分布有较好的对称性，可以进行超声波速的测量。沿样品的z方向，可以在样品的中央达到最高温度，用θ_max表示，它可以由加热的电功率计算出来。温度的误差大约在5～20℃范围。压力精度在0.2GPa之内，声速的误差小于6%，这主要是由于上下顶砧在不同温压条件下波速和长度的改变引起的。

2.1高压下纵波波速V_p

在超声测量中观察到一个异常现象，该现象发生在玻璃样品压缩的初始阶段＜0.5GPa）。施压后声速V_p突然大幅降低（比致密玻璃的始波速（V_p）₀降低很多），这个反常表现是由于初始压缩阶段非静水压条件引起的微裂隙产生的，事实上，我们也注意到样品中的声发射^[1]。同样的结果在金伯利岩中也发现了，如图2。显然，初始波速（V_p）₀可以由2.5GPa以下的数据外推到常压下而获得。

玄武岩的一个不同情况如图3所示。如上所述，没有微裂隙的玄武岩样品（V_p）0的期望值为6.856km/s（由＞2.5GPa的数据外推），但加压开始测到的（V_p）₀大约为6.055km/s。这样，我们认为原始样品中存在大量的微裂隙，正如所期望的，这些微裂隙在2.5GPa左右闭合。显然，样品不同程度的微裂隙可以引起10%的波速差异。

图3中的方点是用脉冲透射法在室温、压力低于0.2GPa的条件下取得的，加压与卸压过程中都保持了静水压力条件^[2]。在这种环境下，加压过程中不应有新的微裂隙产生。纵波波速与压力的相关性（dV_p/dp）甚至比静水压条件下测到的值还大。这个结果同样给出了这样的一个结论：原始的玄武岩中存在大量的微裂隙，并随着加压过程而减少。这种样品中波速在初始压缩过程中的变化是由双重效应引起的：①实际的压缩；②微裂隙的闭合。这样，由于后一种效应在压力大于2.5GPa时将消失，压力的相关性（dV_p/dp）将显得特别的大。

图2金伯利岩纵波波速V_p/（V_p）₀作为压力的函数

直线是当前研究中大于2.5GPa下实验数据的拟合线

图3室温条件下玄武岩不同压力下的纵波波速

大小实心方块数据点是静水压条件下获得的（加压及卸压），该条件下观察到的波速高于非静水压条件下的值

大多数报道的玄武岩的纵波波速低于6.0km/s^[3]，因而，我们认为绝大多数测试过的玄武岩包含有微裂隙，所测波速不能代表它们在地球深部的实际波速。

2.2高压下的V_p-θ_max的关系

（1）软化现象在岩石的波速与温度的关系中，通常的表现如图4所示，对于所有的玄武岩包括叶蜡石和金伯利岩^[1]低于3GPa的实验中，在软化温度θ_x时都有软化现象发生。软化温度θ_x是随压力条件改变。实验完成后，V_p值又返回到它的初始值（或略低）。这种软化现象可能存在于所有的地球物质中，这样，它为地幔的低速带提供了一个可能的解释。

（2）玄武岩中的相变另一种V_p与θ_max的关系如图5所示。在高于3.5GPa的不同压力条件下，波速在400～600℃以上有一个明显的增加，并且实验之后V_p不返回到它们的初始值，而是略高一些。由于2.5GPa以上所有的微裂隙均已闭合，因而这个增加不是由于微裂隙效应引起的。实验之后，玄武岩中的蛇纹石消失而产生石榴子石，因而我们认为这种表现是由于玄武岩向榴辉岩的转变产生的。

榴辉岩的结构较玄武岩更为致密，具有更高的波速值。在实验之后由于榴辉岩的形成，（V_p）₀返回到一个较初始值高的波速值。如果继续加热，则V_p与θ_max的关系与通常的情况相似，观察到的θ_x即是榴辉岩在各种压力条件下的软化温度。

图4低于3.0GPa的各压力条件下，纵波波速与温度的关系

对金伯利岩和叶蜡石，类似的实验曲线也可以得到^[1]

图5高于3.5GPa各压力下纵波波速与温度的关系

波速的增加对应于玄武岩向榴辉岩的转变。转变后，各压力条件下的样品都降温至250℃，再加到高温，这些过程中的波速由本图中空心方块所示，可以见到与图4中类似的V_p模式，它们是对应于榴辉岩的曲线

3结论

因为玄武岩向榴辉岩的转变是低速带和地幔的主要过程，这种转变也为深源地震提供了一个可能的成因机制。这个转变的详细研究对地球科学将是非常有意义的。如果知道样品中水的影响，那将是很有意义的。脱水作用是否在这个转变中起了作用，这些都将是我们未来工作的重点。

致谢衷心感谢中国科学院地球化学研究所的许祖鸣先生在编辑上的帮助以及实验过程中中国科学院地球化学研究所和台北中央研究院地球科学研究所的支持，并感谢国家自然科学基金委员会和台湾国科会的资助（资助号NSC-84-0202-001-015）。

参考文献

[1]Xu.J,Zhang.Y,Hou.W,Xu.H,et al..Ultrasonic wave speed measurements at high-temperature and high-pressure for window-glass,pyrophyllite and kimberlite up to 1400℃and 5.5GPa.High-Temp.and High-Pres．,1994,26:375～384.

[2]Xie.H,Zhang.Y,Hou.W,et al..Proceedings of the International Conference and 3rd Sino-French Symposium on Active Collision in Taiwan.Edited by S.Chien.Taipei,Taiwan University Press,1995,301～307.

[3]N.I.Christensen.Seismic Velocities.In:Practical handbook of physical properties of rocks and minerals.Ed.by R.S.Carmichael.Inc.,Boca Raton,CRC Press,1989,429～546．

7. 高温内压疲劳爆破实验装置是台什么样的检测设备

高温内压疲劳爆破实验装置采用计算机辅助测试技术与板卡数据采集系统相融合，全自动控制的液压系统，专门针对承压管路或者其他承压部件来设计制造的高温内压疲劳爆破实验装置。

根据相关技术规范，实验工况具有高温、高压、高精度、压力疲劳、应变疲劳等特点，系统一共分为铅铋合金介质大管件疲劳试验模块，铅铋合金介质小管件爆破和疲劳试验模块，铅铋合金介质大管件爆破试验模块，水介质大管件疲劳试验模块，水介质小管件爆破和疲劳试验模块，水介质大管件爆破试验模块，水介质常温高压外压坍塌试验模块、水介质高温低压外压坍塌试验模块共八大模块。

主要功能

1.通过界面设定、程序控制，在试验结束或异常时能自动停机或报警；能满足高温内压疲劳爆破实验装置长周期实验要求；

2.设备运行前能设定试压工艺参数，包括试验压力、温度、试验时间等相关参数；

3.适用于Windows试验平台下操作，与控制系统配合，可控制试验系统完成高温内压疲劳/爆破试验测试、常温内压疲劳/爆破试验测试、外压坍塌试验测试等，软件自成体系，与控制系统高速数据通讯，在控制试验系统工作的同时，实时采样绘制符合试验要求的各类试验曲线，并独立完成各类试验管理、数据存储、试验报告打印等功能。

4.能导出Office、Excel、TXT文档格式的试验报表，并可自由编辑；可根据所提供报告模板，自由编辑以及自动生成试验报告；

5.具有压力微调功能；试件膨胀引起试验参数变化时，可进行补偿修正等；

6.具有试验中断保护功能；因某种原因必须中断试验，再次试验时可以继续当前的试验；

7.对试验的相关设置参数进行保存，便于做相同试件、相同标准的试验时直接提取试验参数，不需再进行设置；

8.能够对当次试验出现故障的时间与性质、操作人员的操作进行记录。（注意，计算机关闭后不再记录上一次开机时的操作过程）；

9.数据采集系统留有足够的扩展接口，以便日后在实验过程当中添加相关所需要的传感器；

10.安全措施：具有液位报警、泄漏报警、异常报警、过载保护、高温报警、紧急卸压、预置疲劳次数到、试件断裂等报警停机功能；

主要特点

1.采用智能控制，系统完全满足其规定的工作，其试验压力、温度、应变、疲劳次数、等信号能精确、连续地按照工艺要求进行采集；

2.具有RS-485通讯界面，能够实时监视试验过程，更好的控制试验过程；

3.采用Lab VIEW开发专用的控制软件，能实现多通道闭环控制；试验过程全自动控制、自动测量等，具有专业性好、可靠性高、升级简易等特点，并可随着试验机测控技术的发展和试验标准的变化而不断升级完善；

4.具备良好的稳定性、重复精度、噪音低、密封性好；

5.设备主要元器件采用行业内标准通用型号，货源可追溯程度高，成本低廉，降低了设备使用成本和耗材成本。

6.设备采用模块化设计，压力控制系统、电气控制系统、数据采集分析系统、试验舱及工装夹具都可以独立地进行操作使用，极大地方便了客户进行设备的调校和维护。

7.软件设置有安全报警功能，在设备出现压力下降过大，压力超高、温度超高等其他异常情况下，设备可以自动停机。

8.试件破裂后压力迅速下降，自动停止加压，即试件破损后自动停机保护功能，最大限度保证人身安全。

9.采用LABVIEW开发的专用控制软件能实现多通道闭环控制，完成试验过程的全自动控制、自动测量等功能，具有专业性好、可靠性高、升级简易等特点，并可随着试验机测控技术的发展和试验标准的变化而不断充实完善。

10.试验机除完成一般疲劳、爆破、坍塌试验外，还可以完成循环加载，循环脉冲等一机多用；

11.采用进口压力传感器，测量精度高，保证了长期工作稳定性好，可靠性高。压力传感器在工作时间，保证其输出值（实时测量值）与设定值一致，存在误差时，能够自动识别并修正；

12.试验机主机、控制系统采取了屏蔽措施和良好的接地技术，因此本机具有良好的抗干扰能力；

13.自动化程度高，主控系统采用NI 高速控制器控制，抗干扰性强，稳定性高；软件采用Labview软件开发，画面生动，便于二次开发；自动建立试验数据库，可随时查询、数据可以长期保存。

14.本机具有超载保护功能，设备压力标定功能，长时间使用后，压力传感器出现漂移时，可以通过软件的调节，将传感器调节至零位。

设备工作原理

高温内压疲劳爆破实验装置采用模块化设计，一共分为大管件疲劳（高温-铅铋合金）模块、小管件爆破/疲劳（高温-铅铋合金）模块、大管件爆破（高温-铅铋合金）模块、大管件疲劳（常温-水）模块、小管件爆破/疲劳（常温-水）模块、大管件爆破（常温-水）模块、常温高压坍塌（水）模块、高温低压坍塌（水）模块八大模块组成，每个模块独立运行，相互间采用共同的元器件组成，在相应的阀门切换以及不同逻辑控制下实现了高温内压疲劳爆破实验装置的各项试验。

各模块总体按两种介质划分，铅铋合金在高温环境下和水介质在常温环境下的疲劳/爆破试验、在常温高压下和高温低压下的坍塌试验。两套介质试验系统彼此独立，不存在更换介质混淆导致的介质变化工况。

设备总工作原理如下图所示：

8. 将物质进行高温高压处理以后，物质会发生那些变化可以用什么装置做高温高压试验

经过高温高压处理以后物质的性质肯定会有很多变化，比如内部结构啊，物相啊，熔点啊，沸点啊，导电性，导磁性，硬度啊等都可能会发生变化。
高温高压装置有：
1.活塞圆筒装置：提供的是密封的样品仓且样品仓很小，压力4GPa，温度2000℃
2.高温高压反应釜：压力是几百MPa，温度是几百℃
3.多面顶：压力几十GPa，温度两千多摄氏度