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我院谢和平院士团队在深部岩石原位“五保”取心与保真测试研究取得新进展

编辑:余嘉惠    发布时间:2021-12-23 17:26    浏览次数:

2021年12月,国际期刊《Petroleum Science》刊发了谢和平院士团队的原创论文“Research onin-situcondition preserved coring and testing systems”,系统介绍了谢和平院士团队取得的“深部原位保真取心与保真测试分析系统”重大原创性成果。

首次提出“五保”(保压、保温、保质、保湿、保光)取心全新构想,率先定义“保压取心(IPP-Coring)、保温取心(ITP-Coring)、保质取心(ISP-Coring)、保湿取心(IMP-Coring)、保光取心(ILP-Coring)”等一系列专有术语简称并对其内涵进行了严谨界定,建立自主原创、世界领先的“深部原位保真取心与保真测试分析系统”。


图1深部岩石原位保真取心与保真测试分析系统示意图


通过深部原位保真取心与保真测试分析来获取地球深部真实的“活体”样本,实现在深部原位环境条件下岩石物质、成分、结构与行为特征的测试分析。该系统将为构建深部工程科学新理论、提升深部资源获取能力、探索地球深部新奥秘以及获取深部不同深度原位赋存环境岩石差异性特征规律全新数据提供手段与平台。该工作于2019年获批国家自然科学基金重大科研仪器项目(部门推荐)“深部岩石原位保真取心与保真测试分析系统(51827901)”。


图2保真环境岩样加载测试示意图


围绕该系统三大核心技术难点:深部原位保压保温取心(世界难题)、深部原位保质保湿保光取心(技术空白)、深部原位保真加载测试(技术空白),团队自主创新,实现了原理构想、测试平台、技术装备从0到1的突破。其中,在保真取心系统方面创新提出了自触发重力式保压控制技术、主动-被动增强型耦合保温技术和原位固态膜保质保湿保光技术。现已实现100 MPa保压极限承载强度、0.97%温度控制精度和98%以上的保质保湿保光率;此外,用于重构转移和储存系统原位环境的压力控制精度高达1%、稳态温度控制精度达±0.2℃;非接触测试系统的记录误差比接触试验小6%。已超额完成本项目的相关预定研究目标。


图3 取芯器保温结构设计原理图


图4复合纳米填料的密封膜实现保质保湿保光原理示意图


该重大科学仪器研发将真正获取深部原位环境真实状态下的参数、特征、规律,破解深部岩石力学“原位”研究的核心难题,填补深部原位岩石力学研究的原理、技术与装备空白,有利于重新认识深部资源储量和探索深部生命奥秘,同时也将极大推动我国深地、深海、深空保真探矿取心技术高水平发展。


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