水合物回转钻进过程中扰动特性观察测试台及测试方法与流程

1.本发明涉及水合物测试技术领域，具体涉及一种水合物回转钻进过程中扰动特性观察测试台及测试方法。


背景技术：

2.天然气水合物是一种气体分子(以甲烷为主)与水在一定温度和压力条件下形成的结晶状固体物质，俗称“可燃冰”。天然气水合物的赋存环境主要是高纬度地区的永冻土层下和大陆向海洋延伸的大陆架下的几百米深度范围内，其储量丰富，清洁干净，具有极高的资源价值，同时水合物的成藏物化条件好，被认为是潜力巨大的化石燃料的替代资源。因此天然气水合物近年来一直是科学界和油气工业界的研究热点。除了作为一种新型绿色低碳的高效能源以外，水合物对于研究全球气候变化，海洋地质灾害以及海洋工程安全等方面也备受科学界关注。而对于这些方面的研究，最直接最有效的方式就是在海底获得完整的，未受扰动的天然气水合物原位样品，并开展进一步实验分析。
3.天然气水合物地层在钻井过程中，地层在受到钻探扰动时很容易像土体受力一样，发生土体的挤压，变形，土体颗粒也会发生错动，局部的土体颗粒会落到原来的空隙中去，发生土体的体积变形，也就导致了孔隙度，渗透率，饱和度等重要地层参数的变化。这种情况下，取心钻进的过程中，部分土体被挤入岩心管成为了岩心，一部分受挤压进入空隙，还有一部分随钻井液流失，这样钻井周围一定范围内的地层扰动将非常严重。
4.由于天然气水合物特殊的性能特点，其赋存状态，破坏机理及物理力学性质变化等又都与常规的海底沉积物有很大不同，也在很大程度上影响着天然气水合物的勘查和开采的结果。天然气水合物的储量一般采用波速测井的方式进行勘探，但由于钻探的过程中，钻井周围的地层由于受到地层扰动的影响会产生较大的塑性变形。这种扰动产生的塑性变形给波速测井的结果带来较大误差，甚至导致测得的天然气水合物储量距离真实数据相去甚远，不能正确反应水合物在地层的赋存状态；此外，扰动可能导致温压场改变使得水合物发生分解，不仅会导致水合物样品完整度较差，降低进一步的研究价值，同时也会引起储层强度及应力状态的改变，导致储层出砂、井壁坍塌、地层沉降以及滑坡等工程问题。
5.从取样工具上看，为使得获取的样品能够始终保持样品原始压力不会导致气体气相组分散失和有机组分分解，样品的物理性质不会因压力释放而发生破坏，内部的流体也不会因为温度和压力的变化发生挥发及流失，因此，在天然气水合物勘探取样中主要采用保压取样装置。水合物保压取样装置分为压入式保压取样装置和回转式保压取样装置，压入式保压取样装置一般通过钻杆内的泵压加大到一定程度后，剪断销钉，同时推动钻具内关压入地层，这种方式适合于偏软地层的海底天然气水合物取样。而对于中硬或硬地层中的天然气水合物取样，一般采用回转式保压取样装置，这种取样装置通过外管带动取样钻具旋转进行钻进，岩心逐渐进入岩心管内，完成取样。其中，压入式保压取样装置单次进尺约为1m，而回转式保压取样装置在采用同样的外管总成和底部钻具组合的情况下，单次进尺可达3m，更多的单次进尺长度意味着更高的效率，以及更低的成本。由此可见，回转式保
压取样装置在获取水合物样品长度上更具优势。因此有必要研究天然气水合物在回转钻进条件下的扰动特性的变化规律。


技术实现要素：

6.针对现有技术中的不足，本发明提供一种水合物回转钻进过程中扰动特性观察测试台，在对水合物进行高压低温钻进测试中，其采用x光追踪金属示踪颗粒的轨迹，将金属示踪颗粒的实时位置显示在x光探测器上，并通过数据信号线将金属示踪颗粒的行动轨迹传输给电脑相应软件，从而进行天然气水合物在钻进条件下扰动特性的变化规律研究。本发明还提供了一种水合物回转钻进过程中扰动特性测试方法，其能够检测合成的水合物中的金属示踪颗粒的行动轨迹。
7.为实现上述目的，本发明可以采用以下技术方案进行：
8.一种扰动特性观察测试台，用于观察水合物回转钻进过程中的扰动特性，其包括：
9.水合物生成单元，其包括水合物生成桶，所述水合物生成桶用于反应生成带有金属示踪颗粒的水合物；
10.可分离的水合物保压钻探舱，其具有密闭腔体，且所述腔体内设有钻机，所述钻机用于钻进带有金属示踪颗粒的水合物中；
11.球阀保压单元，其设置在所述水合物保压钻探舱和所述水合物生成单元之间，用于控制两者的联通和封闭；以及，
12.示踪颗粒轨迹追踪单元，用于检测、追踪和显示所述水合物生成桶内金属示踪颗粒的轨迹。
13.如上所述的扰动特性观察测试台，进一步地，所述水合物保压钻探舱包括固定架套、升降机、竖向加压杆和升降台电机，所述固定架套上固定有所述升降机，所述升降机上连接有可沿高度方向上下活动的所述竖向加压杆，所述竖向加压杆的下端连接所述钻机，所述升降台电机用于驱动所述升降机，从而驱动所述钻机沿其高度方向上下运动；所述钻机包括钻机电机、减速器、钻杆及钻头，所述钻机电机的输出端通过所述减速器连接所述钻杆，所述钻杆的下端设有所述钻头。
14.如上所述的扰动特性观察测试台，进一步地，所述球阀保压单元包括球阀阀体和球阀控制杆，其中，所述球阀控制杆用于控制所述球阀阀体的翻转，以控制球阀阀门的打开和关闭。
15.如上所述的扰动特性观察测试台，进一步地，还包括控制与检测单元，所述控制与检测单元包括：
16.第一温度传感器，其设置于所述水合物生成单元内，用于接收来自温度控制器发出的控制指令，检测水合物生成的环境温度；
17.第一压力传感器，其设置于所述水合物生成单元内，用于检测水合物生成的环境压力；
18.电机控制器，其与升降台电机、钻机电机控制信号相连；
19.电脑控制器，其与所述电机控制器、所述第一温度传感器、所述第一压力传感器控制信号相连；以及，
20.运行于所述电脑控制器的程序软件。
21.如上所述的扰动特性观察测试台，进一步地，所述示踪颗粒轨迹追踪单元包括：
22.x光衍射仪，其用于向所述水合物生成桶发射特定波长的电磁波；
23.x光探测器，其用于显示所述水合物生成桶内水合物的金属示踪颗粒的实时位置；以及，
24.数字图像处理法dic，其用于处理金属示踪颗粒的实时位置数据，并将金属示踪颗粒的移动轨迹显示在电脑控制器的屏幕上。
25.如上所述的扰动特性观察测试台，进一步地，所述水合物保压钻探舱还包括：
26.第二温度传感器，其用于检测所述水合物保压钻探舱内的环境温度；
27.第二压力传感器，其用于检测所述水合物保压钻探舱内的环境压力。
28.如上所述的扰动特性观察测试台，进一步地，所述水合物生成单元设有带有电磁阀门的第二进气口、第二出气口、进水口和出水口。
29.如上所述的扰动特性观察测试台，进一步地，所述水合物生成桶的采用透光且强度符合设定要求的有机玻璃或特种玻璃。
30.如上所述的扰动特性观察测试台，进一步地，所述水合物生成单元、所述水合物保压钻探舱及所述球阀保压单元通过若干法兰盘式的端盖连接，若干所述端盖通过紧锁螺丝固定，且所述端盖内设有密封圈。
31.本发明还提供了一种水合物回转钻进过程中扰动特性测试方法，其包括以下步骤：
32.将水合物生成单元、保压球阀单元和用于投放金属示踪颗粒的单元由下到上依次安装；
33.往水合物生成单元中加水，并将水合物生成单元内部的压力逐渐增加至设定压力，开通第二进气口和第二出气口使得天然气在水合物生成单元内部形成循环；
34.调节水合物生成单元的温度至设定温度，保持保压球阀单元的联通，在水合物形成过程中逐层均匀的添加需要的金属示踪颗粒；
35.待含有金属示踪颗粒的水合物生成后，关闭保压球阀单元；
36.在确保水合物的相态稳定后，拆除用于投放金属示踪颗粒的单元并替换成水合物保压钻探舱，对水合物保压钻探舱内加压至与水合物生成单元内部压力一致，打开保压球阀单元，以使得水合物保压钻探舱与水合物生成单元的内部空间贯通；
37.下放钻机并同时启动x光衍射仪和x光探测器，实时观测水合物在回转钻进过程中样品内部金属示踪颗粒的移动轨迹，并将金属示踪颗粒的移动轨迹参数化并显示在电脑控制器的屏幕上。
38.本发明与现有技术相比，其有益效果在于：
39.1、本发明的测试台借鉴医学和工业领域对血液或管道流体进行颗粒追踪的方式，通过在水合物生成过程中逐层均匀的加入金属示踪颗粒。待水合物生成后，在对水合物进行高压低温钻进测试中，采用x光追踪金属颗粒的轨迹，将金属示踪颗粒的实时位置显示在x光探测器上，并通过数据信号线将金属示踪颗粒的行动轨迹传输给电脑相应软件，从而进行天然气水合物在钻进条件下扰动特性的变化规律研究。
40.2、本发明的测试台采用模块化设计，下部的水合物生成单元可以营造水合物高压低温的生成环境，形成内部含有金属示踪颗粒的天然气水合物，上部的水合物保压钻探舱
同样可以进行单独的加压和泄压操作，中间的保压球阀装置可以在水合物保压钻探舱安装或拆卸时，维持水合物生成单元内部的压力，同时在进行水合物钻进及扰动性能测试时，保证整个装置内部空间的联通状态。
41.3、本测试台在水合物回转钻进过程扰动性能测试结束后，水合物保压钻探舱可以在保持水合物相态不发生改变的情况下拆下，替换成其他实验设备，以备后期开展水合物力学性质研究。
附图说明
42.为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图进行简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
43.图1为本发明实施例的扰动特性观察测试台在试验前的结构示意图；
44.图2为本发明实施例的扰动特性观察测试台在试验中的结构示意图。
45.其中：1、第一密封端盖；2、竖向加压杆；3、水合物保压钻探舱；4、升降机；5、第一出气口；6、位移传感器；7、固定架套；8、钻机电机；9、减速器；10、钻杆；11、钻头；12、第二密封端盖；13、球阀阀体；14、第二出气口；15、温度控制器；16、x光衍射仪；17、水合物样品；18、x光衍射仪固定架；19、进水口；20、时域反射针；21、测试台台架；22、第二温度传感器；23、升降台电机；24、第二压力传感器；25、电源线及信号线；26、第一进气口；27、密封圈；28、球阀控制杆；29、第三密封端盖；30、温压传感器；31、铁环；32、橡胶桶；33、出水口；34、水合物生成桶；35、电脑控制器；36、x光探测器；37、第二进气口；38、水合物固定座。
具体实施方式
46.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本技术保护的范围。
47.实施例：
48.需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，本发明实施例的术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
49.需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方
位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
50.在本发明的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个、三个等，除非另有明确具体的限定。此外，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
51.在本发明中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征“上”或“下”可以是第一和第二特征直接接触，或第一和第二特征通过中间媒介间接接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”可是第一特征在第二特征正上方或斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”可以是第一特征在第二特征正下方或斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
52.参见图1至图2，本发明提供了一种水合物回转钻进过程中扰动特性观察测试台，其借鉴医学和工业领域对血液或管道流体进行颗粒追踪的方式，通过在水合物生成过程中逐层均匀的加入金属示踪颗粒，待水合物生成后，在对水合物进行高压低温钻进测试中，采用x光追踪金属颗粒的轨迹，将金属示踪颗粒的实时位置显示在x光探测器36上，并通过数据信号线将金属示踪颗粒的行动轨迹传输给电脑相应软件，从而进行天然气水合物在钻进条件下扰动特性的变化规律研究。同时，本测试台在水合物回转钻进过程扰动性能测试结束后，水合物保压钻探舱3可以在保持水合物相态不发生改变的情况下拆下，替换成其他实验设备，以备后期开展水合物力学性质研究。
53.参见图1，图1展示了一种水合物回转钻进过程中扰动特性观察测试台，其包括：水合物生成单元、可分离的水合物保压钻探舱3、球阀保压单元以及示踪颗粒轨迹追踪单元，水合物生成单元包括水合物生成桶34，水合物生成桶34用于反应生成带有金属示踪颗粒的水合物；可分离的水合物保压钻探舱3具有密闭腔体，且腔体内设有钻机，钻机用于钻进带有金属示踪颗粒的水合物中；球阀保压单元设置在水合物保压钻探舱3和水合物生成单元之间，用于控制两者的联通和封闭；示踪颗粒轨迹追踪单元用于检测、追踪和显示水合物生成桶34内金属示踪颗粒的轨迹。可以理解地是，本发明的测试台采用模块化设计，下部的水合物生成单元可以营造水合物高压低温的生成环境，形成内部含有金属示踪颗粒的天然气水合物，上部的水合物保压钻探舱3同样可以进行单独的加压和泄压操作，中间的保压球阀装置可以在水合物保压钻探舱3安装或拆卸时，维持水合物生成单元内部的压力，同时在进行水合物钻进及扰动性能测试时，保证整个装置内部空间的联通状态。
54.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，水合物保压钻探舱3包括固定架套7、升降机4、竖向加压杆2和升降台电机23，固定架套7上固定有升降机4，升降机4上连接有可沿高度方向上下活动的竖向加压杆2，竖向加压杆2的下端连接钻机，升降台电机23用于驱动升降机4，从而驱动钻机沿其高度方向上下运动；钻机包括钻机电机8、减速器9、钻杆10及钻头11，钻机电机8的输出端通过减速器9连接钻杆10，钻杆10的下端设有钻头11。进一步地，球阀保压单元包括球阀阀体13和球阀控制杆28，球阀控制杆28用于控制球阀阀体13的翻转，以控制球阀阀门的打开和关闭。
55.本实施例中，固定架套7设置在水合物保压钻探舱3的内部，用以固定升降机4和钻机。本测试台通过升降台电机23驱动升降机4，从而驱动钻机进行上下运动。同时，通过钻机
电机8可以控制下端的钻杆10和钻头11按照预定的转速进行回转。优选地，水合物保压钻探舱3还包括位移传感器6，位移传感器6可以设置在升降台电机23上，其用于检测竖向加压杆2下降的距离。本测试台在试验前，球阀阀门关闭，如图1所示。当本测试台使用时，球阀控制杆28控制球阀阀体13翻转，此时球阀阀门打开，如图2所示，此时升降台电机23驱动升降机4逐渐下放钻机到生成的水合物样品17的上方，再启动钻机电机8，驱动下端的钻杆10和钻头11按照预定的转速回转，并同时开启示踪颗粒轨迹追踪单元，实现实时观测水合物在回转钻进过程中样品内部金属示踪颗粒的移动轨迹。进一步地，水合物保压钻探舱3的外壳还设置有第一进气口26和第一出气口5，可以对水合物保压钻探舱3进行单独的加压和泄压操作。进一步地，水合物保压钻探舱3还包括：第二温度传感器22和第二压力传感器24，第二温度传感器22用于检测水合物保压钻探舱3内的环境温度；第二压力传感器24用于检测水合物保压钻探舱3内的环境压力。更进一步地，还包括第一密封端盖1、第二密封端盖12以及第三密封盖，第一密封端盖1位于水合物保压钻探舱3的上部，且第一密封端盖1为实心圆形，第二密封端盖12及第三密封端盖29位于球阀保压单元的上下两端，且第二密封端盖12和第三密封端盖29均设有通孔，三个密封端盖这样的设计既可以保证本测试台的密封性，也便于在球阀保压单元打开后，水合物保压钻探舱3的钻机可以顺利地通过第二密封端盖12及第三密封端盖29，并落在已经合成的水合物样品17的表面进行回转。此外，本实施例中生成的水合物样品17四周还设有带铁环31的橡胶桶32，其能对生成的水合物样品17起到一定的形状固定的作用。
56.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，还包括控制与检测单元，控制与检测单元包括：第一温度传感器、第一压力传感器、电机控制器、电脑控制器35以及运行于电脑控制器35的程序软件，第一温度传感器设置于水合物生成单元内，用于接收来自温度控制器15发出的控制指令，检测水合物生成的环境温度；第一压力传感器设置于水合物生成单元内，用于检测水合物生成的环境压力；电机控制器与升降台电机23、钻机电机8控制信号相连；电脑控制器35与电机控制器、第一温度传感器、第一压力传感器控制信号相连。本实施例中，电脑控制器35通过电源线及信号线25与各类传感器、控制器相连，通过设置各类传感器可以精确地监测本装置内的温度、压力等，通过设置各类控制器可以精确地控制本装置的测试过程，从而保证试验结果的准确性。需要说明的是，附图中只是示意性地画出温压传感器30，以代表第一温度传感器和第一压力传感器。
57.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，示踪颗粒轨迹追踪单元包括：x光衍射仪16、x光探测器36以及数字图像处理法dic，x光衍射仪16用于向水合物生成桶34发射特定波长的电磁波；x光探测器36用于显示水合物生成桶34内水合物的金属示踪颗粒的实时位置；数字图像处理法dic用于处理金属示踪颗粒的实时位置数据，并将金属示踪颗粒的移动轨迹显示在电脑控制器35的屏幕上。示例性地，x光衍射仪16和x光探测器36可以分别摆放在水合物生成单元的前后适当距离处。x光衍射仪16也可以摆放在x光衍射仪固定架18上，有利于保持x光衍射仪16的稳定性，还可以通过调节x光衍射仪固定架18的高度实现调节x光衍射仪16的高度。
58.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，水合物生成单元设有带有电磁阀门的第二进气口37、第二出气口14、进水口19和出水口33。具体地，通过设置带有电磁阀门的第二进气口37、第二出气口14、进水口19和出水口33，可以在水合物生成单元中营造出水合
物高压低温的生成环境。进一步地，水合物生成桶34的采用透光且强度符合设定要求的有机玻璃或特种玻璃。具体地，为了后期能满足其他实验可视性的需求，同时还要达到保压保温的效果，水合物生成桶34的材质需要选用透光性好，强度高的厚有机玻璃或特种玻璃，示例性地，可以选用帕姆pasmo特种透明材料，这种透明材料光学级透明度可达90％，耐低温高压，选用合适的厚度甚至可以在200mpa以上的超高压强条件下作业。进一步地，水合物生成单元还包括水合物固定座38和时域反射针20，水合物固定座38设于时域反射针20上，时域反射针20用于检测生成水合物的含水量。
59.作为一种可选的实施方式，在某些实施例中，水合物生成单元、水合物保压钻探舱3及球阀保压单元通过若干法兰盘式的端盖连接，若干端盖通过紧锁螺丝固定，且端盖内设有密封圈27。本实施例中，水合物生成单元、水合物保压钻探舱3及球阀保压单元的上下两端均采用法兰盘式的端盖连接，端盖与端盖之间均通过锁紧螺丝固定，同时用密封圈27密封，使得本装置便于放置在测试台台架21上进行安装和拆卸。
60.本发明还提供了一种水合物回转钻进过程中扰动特性测试方法，其包括以下步骤：
61.将水合物生成单元、保压球阀单元和用于投放金属示踪颗粒的单元由下到上依次安装。
62.往水合物生成单元中加水，并通过空气压缩机将水合物生成单元内部的压力逐渐增加至设定压力，开通第二进气口37和第二出气口14使得天然气在水合物生成单元内部形成循环。
63.通过温度控制器15调节水合物生成单元的温度至设定温度，优选地，温度降低至2℃附近，保持保压球阀单元的联通，在水合物形成过程中逐层均匀的添加需要的金属示踪颗粒。
64.待含有金属示踪颗粒的水合物生成后，关闭保压球阀单元。
65.在确保水合物的相态稳定后，拆除用于投放金属示踪颗粒的单元并替换成水合物保压钻探舱3，连接好后，对水合物保压钻探舱3内加压至与水合物生成单元内部压力一致，打开保压球阀单元，以使得水合物保压钻探舱3与水合物生成单元的内部空间贯通。
66.下放钻机并同时启动x光衍射仪16和x光探测器36，实时观测水合物在回转钻进过程中样品内部金属示踪颗粒的移动轨迹，并通过数字图像处理法dic技术将金属示踪颗粒的移动轨迹参数化并显示在电脑控制器35的屏幕上。
67.待水合物钻进扰动试验结束后，通过升降机4提升钻机至水合物保压钻探舱3内，转动球阀控制杆28，关闭保压球阀单元。此后将上方的水合物保压钻探舱3内的压力释放，待压力释放后，通过拧卸装置之间的锁紧螺丝，将上部水合物保压钻探舱3和钻机等设备拆下，替换成其他要进行测试的实验仪器，完成实验装置在保压状态下测试模块的切换。
68.本测试方法待水合物生成后，在对水合物进行高压低温钻进测试中，通过采用x光追踪金属颗粒的轨迹，将金属示踪颗粒的实时位置显示在x光探测器36上，并通过数据信号线将金属示踪颗粒的行动轨迹传输给电脑相应软件，从而进行天然气水合物在钻进条件下扰动特性的变化规律研究。同时，本测试方法在水合物回转钻进过程扰动性能测试结束后，水合物保压钻探舱3可以在保持水合物相态不发生改变的情况下拆下，替换成其他实验设备，以备后期开展水合物力学性质研究。
69.在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本发明的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例或示例以及不同实施例或示例的特征进行结合和组合。
70.上述实施例只是为了说明本发明的技术构思及特点，其目的是在于让本领域内的普通技术人员能够了解本发明的内容并据以实施，并不能以此限制本发明的保护范围。凡是根据本发明内容的实质所做出的等效的变化或修饰，都应涵盖在本发明的保护范围内。