构造控藏物理模拟实验模型的工业CT检测装置及其检测方法

技术领域

本发明涉及无损检测领域，尤其涉及一种构造控藏物理模拟实验模型的工业CT检 测装置及其检测方法。

背景技术

工业CT装置是无损检测中的重要检测装置。1967年英国Hounsfield研制成第一台 用于临床的医学CT机，1979年G.N.Hounsfield和A.M.Cormack获得Nobel医学奖。1974 年美国Ledley成功研制了全人体扫描CT。1980年美国等国家成果研制高精度工业XCT 机，90年美超大工业CT机用于检测运载火箭发动机。20世纪90年代末至21世纪初， 显微CT机开始逐步应用于科研领域。

构造变形物理模拟是研究地质构造变形过程的一种重要的实验手段；成藏物理模拟 是研究地层中油气运移、富集规律的重要实验手段。

80年代以来，构造物理模拟对构造地质学的研究起到了重要的作用，油气成藏物理 模拟对油气运聚的研究发挥了巨大作用。

上世纪80年代中期以来，构造变形物理模拟方法在国内外构造地质学研究领域取 得了显著成效，一些国际著名大学和研究所纷纷建立了各自的相关实验室，例如，美国 斯坦福大学、赖斯大学、英国伦敦大学、瑞士伯尔尼大学等。在国内，南京大学、中国 地质大学(北京)、成都理工大学、中国石油大学(北京)等高校相继建立了构造物理 模拟实验室，主要用于模拟构造变形物理模拟的实验研究。但由于构造物理模拟实验模 型是使用石英砂、硅胶等材料进行实验的，实验过程中只能观察到模型表面的变形，有 研究者将做好的模型移到医用CT中扫描以获得模型内部机构。例如M.ScottWilkerson 等,GEOLOGY,v.20,p.439-442,May1992，Computerizedtomographicanalysisof displacementtrajectoriesandthree-dimensionalfoldgeometryaboveobliquethrustramps，但 这种实验方法只能获得实验模型的最终模型的内部机构，无法获得实验模型动态变形过 程中的内部机构；由于医用CT的射线能量小，只能检测较小尺寸的实验模型。

目前，国内外还没有利用工业CT研究构造控藏物理模拟实验进行270°扫描的装 置。

因此，亟待解决上述技术难题。

发明内容

发明目的：本发明的第一目的是在不影响构造控藏物理模拟实验模型的前提下提供 一种多功能、高能量，可进行270°扫描检测的构造控藏物理模拟实验模型的工业CT检 测装置。

本发明的第二目的是提供利用该检测装置进行多功能检测的方法。

技术方案：本发明提供一种构造控藏物理模拟实验模型的工业CT检测装置，包括 可升降的实验台，所述实验台两侧设有可沿其长度方向往复运动的直线运动机构，该直 线运动机构之间设有机械框架机构，且该机械框架机构内设有相互啮合的环形机构和驱 动齿轮，该驱动齿轮与齿轮电机相连接并带动环形机构作环向运动，该环形机构上设有 用于发射射线的射线管和用于接收射线信号并转换为光电信号的探测器；其中，所述机 械框架机构的顶部还设有为射线管提供阴、阳极电压的高压发生器和用于冷却射线管的 冷却机，所述实验台上可拆卸的设有用于放置实验材料的实验箱，该实验箱位于射线管 射线照射范围内与探测器接受范围内。

其中，所述实验台上还设有可环向旋转的旋转平台和用于带动该旋转平台作运动的 水平旋转电机。

优选的，所述实验台下方设有升降电机，并通过升降电机驱动其升降。

本发明利用构造控藏物理模拟实验模型的工业CT检测装置进行270°扫描检测的 方法，包括如下步骤：

A、首先开启高压发生器和冷却机，然后启动射线管产生射线；

B、直线运动机构带动整个机械框架机构沿实验台的长度方向往复运动，探测器进 行检测，生成DR扫描图像；

C、在生成的DR扫描图像上选取CT断面扫描位置，并将机械框架结构平移到该 位置；

D、启动齿轮电机，齿轮电机连接驱动齿轮带动环形机构作逆时针转动，当环形机 构转动270°时，完成一个CT断面扫描检测；

E、平移机械框架结构到下一个CT断面扫描位置，齿轮电机连接驱动齿轮带动环 形机构顺时针转动270°，当射线管回到起始位置时，即完成CT断面扫描检测。

本发明利用构造控藏物理模拟实验模型的工业CT检测装置进行内部检测的方法， 包括如下步骤：

A、拆下实验箱，并调整实验台上的旋转平台和用于带动该旋转平台作运动的水平 旋转电机；

B、调节环形机构的位置，使得射线管和探测器处于水平状态；

C、放置被检测的实验盒于旋转平台上，开启高压发生器和冷却机，然后启动射线 管产生射线；

D、开启水平旋转电机带动旋转平台作环向旋转，同时开启探测器，探测器进行检 测；

E、同时开启升降电机，被检测的实验盒随着实验台一同升降，即可检测到实验盒 垂直方向的各个断面。

有益效果：本发明与现有技术相比，其显著优点为：(1)本发明通过齿轮电机带动 驱动齿轮与环形机构一同环形转动，可精准实现旋转270°，即完成一次CT断面扫描， 大大提高了CT检测效率；(2)本发明可以对构造控藏实验模型实时断面扫描，获得构 造控藏实验模型内部机构及流体形态，帮助地质人员对多种构造模拟实验中的油气运移 及聚集成藏规律进行实验研究，为研究人员提供即时含油气盆地地质构造控藏演化过程 模型。(3)本发明还可以对已完成构造控藏物理模拟的实验盒进行垂直方向各断面的扫 描，实现多功能用途，提高工作效率，减少设备成本投入。

附图说明

图1为本发明构造控藏物理模拟实验模型的工业CT检测装置主视图；

图2为本发明构造控藏物理模拟实验模型的工业CT检测装置左视图；

图3为本发明构造控藏物理模拟实验模型的工业CT检测装置俯视图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案作进一步说明。

如图1、图2和图3所示，本发明公开了一种构造控藏物理模拟实验模型的工业CT 检测装置，包括可升降的实验台1，所述实验台1两侧设有可沿其长度方向往复运动的 直线运动机构2，该直线运动机构2之间设有机械框架机构3，且该机械框架机构3内 设有相互啮合的环形机构4和驱动齿轮5，该驱动齿轮5与齿轮电机6相连接并带动环 形机构4作环向运动，该环形机构4上设有用于发射射线的射线管7和用于接收射线信 号并转换为光电信号的探测器8；其中，所述机械框架机构3的顶部还设有为射线管7 提供阴、阳极电压的高压发生器9和用于冷却射线管7的冷却机10，所述实验台1上可 拆卸的设有用于放置实验材料的实验箱11，该实验箱11位于射线管7射线照射范围内 与探测器8接受范围内。

构造控藏物理模拟实验同时，实验箱11内的实验材料发生变形，实验材料内的流 体发生运移聚集，在被检测的实验箱11不动的情况下，本发明工业CT检测装置可对实 验箱11的内部结构进行检测。

其中，所述实验台1上还设有可环向旋转的旋转平台12和用于带动该旋转平台12 作运动的水平旋转电机13。

其中，所述实验台1下方设有升降电机14，并通过升降电机14驱动其升降。

本发明利用构造控藏物理模拟实验模型的工业CT检测装置进行270°扫描检测的 方法，包括如下步骤：

A、首先开启高压发生器9和冷却机10，然后启动射线管7产生射线；

B、直线运动机构2带动整个机械框架机构3沿实验台1的长度方向往复运动，探 测器8进行检测，生成DR扫描图像；

C、在生成的DR扫描图像上选取CT断面扫描位置，并将机械框架结构3平移到 该位置；

D、启动齿轮电机6，齿轮电机6连接驱动齿轮5带动环形机构4作逆时针转动， 当环形机构4转动270°时，完成一个CT断面扫描检测；

E、平移机械框架结构3到下一个CT断面扫描位置，齿轮电机6连接驱动齿轮5 带动环形机构4顺时针转动270°，当射线管7回到起始位置时，即完成CT断面扫描 检测。

本发明通过齿轮电机带动驱动齿轮与环形机构一同环形转动，可精准实现旋转 270°，即完成一次CT断面扫描，大大提高了CT检测效率；同时本发明可以对构造控 藏实验模型实时断面扫描，获得构造控藏实验模型内部机构及流体形态，帮助地质人员 对多种构造模拟实验中的油气运移及聚集成藏规律进行实验研究，为研究人员提供即时 含油气盆地地质构造控藏演化过程模型。

本发明利用构造控藏物理模拟实验模型的工业CT检测装置进行内部检测的方法， 包括如下步骤：

A、拆下实验箱11，并调整实验台1上的旋转平台12和用于带动该旋转平台12作 运动的水平旋转电机13；

B、调节环形机构4的位置，使得射线管7和探测器8处于水平状态；

C、放置被检测的实验盒于旋转平台12上，开启高压发生器9和冷却机10，然后 启动射线管7产生射线；

D、开启水平旋转电机13带动旋转平台12作环向旋转，同时开启探测器8，探测 器进行检测；

E、同时开启升降电机14，被检测的实验盒随着实验台1一同升降，即可检测到实 验盒垂直方向的各个断面。

本发明通过拆除实验箱11，并调节可升降的实验台1，即可对已完成构造控藏物理 模拟的实验盒进行垂直方向各断面的扫描，实现该工业CT检测装置多功能用途，提高 工作效率，减少设备成本投入。