一種用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置制造方法
【專利摘要】本實用新型涉及一種用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置，其包括：腔體組件，所述腔體組件的端口設置有具有進入口和排出口的腔體外蓋；用于存放待測流體的儲液罐；用于收集實驗流體的集液灌；至少兩個管路，第一管路的一端與所述儲液罐的出液口相連通，另一端與所述進入口相連通；第二管路的一端與所述集液灌的進液口相連通，另一端與所述排出口相連通，所述第一管路上設置有泵送所述實驗流體進入所述腔體組件內部的射流泵。所述實驗裝置具有操作簡單、安全性高以及能夠準確、方便地測試出待測流體中的中空微珠的抗沖擊能力以及破碎率的優點。
【專利說明】—種用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及測試抗沖擊能力的實驗裝置的【技術領域】，尤其涉及一種用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置。
【背景技術】
[0002]中空微珠因其具有密度低的特點常用來配置低密度鉆井液和低密度固井水泥漿。鉆井過程中，鉆井液經由鉆頭水眼，在高速條件下噴射在井底的巖石上。此過程要求中空微珠具有一定的抗聞速沖擊的能力，來保證鉆井液S度的穩定性。目如，測試抗沖擊能力的實驗方法多采用擺錘沖擊實驗來確定。該實驗主要以擺錘所具有的勢能，通過沖頭在定的速度下，沖擊一定規格的片狀或柱狀試樣，以此來測量沖頭消耗的能量。通過得知的消耗能量來評價擺錘沖擊試樣的沖擊能量，即評價該片狀或柱狀試樣在動負荷條件下抵抗沖擊的性倉泛。
[0003]現有技術中的擺錘沖擊實驗，在井底高速射流狀態下，存在難以確定中空微珠的抗沖擊能力的問題。
實用新型內容
[0004]針對上述問題，根據本實用新型，提出了一種用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置，其包括:腔體組件，所述腔體組件的端口設置有具有進入口和排出口的腔體外蓋；用于存放待測流體的儲液罐；用于收集實驗流體的集液灌；至少兩個管路，第一管路的一端與所述儲液罐的出液口相連通，另一端與所述進入口相連通；第二管路的一端與所述集液灌的進液口相連通，另一端與所述排出口相連通，所述第一管路上設置有泵送所述實驗流體進入所述腔體組件內部的射流泵。在射流泵的作用下，使得存放在儲液罐中的待測流體泵送進腔體組件。
[0005]較佳的，所述第一管路上還設置有測量所述待測流體的壓力的壓力計以及還設置有測量所述待測流體的流量的流量計。
[0006]較佳的，所述第一管路上還設置有調節所述待測流體的流量的調節閥。在第一管路上還設置有測量待測流體的壓力的壓力計以及還設置有測量待測流體的流量的流量計。該壓力計用來設定好測試前待測流體的壓力，使操作者便于確定該壓力是否滿足高壓條件。在該第一管路上還設置有調節閥門，該調節閥門在開始測試前，能夠調解待測流體的流量，并將該流量控制在符合要求的范圍內。當測試結束后，通過該調節閥門對該第一管路中的待測流體進行切斷。
[0007]較佳的，所述腔體組件包括腔體外殼。由于該硬質合金鋼具有較好的耐沖擊性以及耐腐蝕性，因此，使得該腔體外蓋的強度較強，能夠較好地承受腔體組件內部的惡劣環境。此外，該腔體外蓋的設置，能夠有效地防止進入腔體組件中的如下所述的待測流體或者實驗流體從該腔體組件的端口位置噴出，提高了操作人的安全系數。
[0008]較佳的，所述腔體組件還包括一端與所述進入口相連通，另一端伸入所述腔體組件的內部并接近所述腔體組件的底壁的管線。該管線用來將通過射流泵
[0009]較佳的，所述管線的內部具有運送所述待測流體進入所述腔體組件的內部的運送通道。該管線的內部具有運送通道，該運送通道用來運送通過射流泵泵送進該腔體組件中的待測流體。該腔體組件中若未設置該管線，則被射流泵泵送進腔體組件中的待測流體在一定流量的情況下，隨著該待測流體的截面積逐漸增大，使得該待測流體的速度逐漸降低，從而對腔體組件的底壁無法進行沖擊，進而無法測得該待測流體中的中空微珠的抗沖擊能力。
[0010]較佳的，所述管線的端部設置有噴頭，所述噴頭上設置有使得所述待測流體噴出至所述腔體組件的底壁上的噴射口。
[0011]較佳的，所述噴射口的內徑為所述運送通道的內徑的0.08至0.5倍。當該待測流體從噴射口處噴射至腔體組件的底壁上時，因噴射口的內徑為所述運送通道的內徑的0.08至0.5倍，使得待測流體從噴射口處噴出時因具有較大的速度而具有較大的壓力，從而作用在該腔體組件的底壁上的沖擊力較大，進而，在沖擊力較大的情況下，去測試該實驗流體的成分所占該實驗流體的比例會更加精確，從而實現對試該實驗流體密度的測量，并將該實驗流體的密度與待測流體的密度進行比較得出結論。
[0012]較佳的，所述實驗裝置還包括測量所述待測流體的密度以及測量所述實驗流體的密度的密度計。
[0013]根據本實用新型，所述實驗裝置具有操作簡單、安全性高的優點以及能夠準確測試出在高速噴射狀態下，該待測流體中的中空微珠的抗沖擊能力以及破碎率的優點。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0014]在下文中將基于實施例并參考附圖來對本實用新型進行更詳細的描述。在圖中:
[0015]圖1為本實用新型用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置的整體結構示意圖。
[0016]圖2為本實用新型用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置的腔體組件的整體結構示意圖。
[0017]在附圖中，相同的部件使用相同的附圖標記。附圖并未按照實際的比例描繪。
【具體實施方式】
[0018]下面將結合附圖對本實用新型作進一步說明。
[0019]請參閱圖1和圖2，其分別為本實用新型用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置的整體結構示意圖和本實用新型用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置的腔體組件的整體結構示意圖。如圖所示，所述實驗裝置包括腔體組件1、儲液罐2以及集液灌3。
[0020]如圖2所示，腔體組件I包括腔體外蓋11，該腔體外蓋11設置在該腔體組件I的端口位置。在本申請的實施例中，該腔體外蓋11為硬質合金鋼制造而成。由于該硬質合金鋼具有較好的耐沖擊性以及耐腐蝕性，因此，使得該腔體外蓋11的強度較強，能夠較好地承受腔體組件I內部的惡劣環境。此外，該腔體外蓋11的設置，能夠有效地防止進入腔體組件I中的如下所述的待測流體或者實驗流體從該腔體組件I的端口位置噴出，提高了操作人的安全系數。該腔體外蓋11上設置有進入口 111和排出口 112。在一個優選的實施例中，該腔體組件I包括腔體外殼12，該腔體外殼12為高硬度材質的硬質合金制造而成，具有較好的耐沖擊性和耐腐蝕性，能夠較好地抵御井下的惡劣環境，從而延長了該腔體組件I的工作壽命。在一個優選的實施例中，該腔體組件I還包括管線13，該管線13的一端與進入口 111相連通，另一端伸入該腔體組件I的內部并接近該腔體組件I的底壁121，比如可以距離該腔體組件I的底壁121為3厘米到5厘米。該管線13的內部具有運送通道131，該運送通道131用來運送通過如下所述的射流泵41 (見圖1)泵送進該腔體組件I中的待測流體。前述將位于腔體組件I中的管線13的端部距離腔體組件I的底壁121為3厘米到5厘米，使得當如下所述的待測流體能夠保持以在允許的范圍內的最大速度去沖擊腔體組件I的底壁121，這樣測出的待測流體中的中空微珠的抗沖擊能力會更加準確。
[0021]如圖2所示，在一個優選的實施例中，位于腔體組件I中的該管線13的端部設置有噴頭14。該噴頭14上設置有噴射口 141，該噴射口 141使得待測流體噴出至腔體組件I的底壁121上。該噴射口 141的內徑小于運送通道131的內徑,該噴射口 141的內徑為運送通道131的內徑的0.08至0.5倍。這樣就使得在該待測流體的流量以及壓強一定的情況下，流經運送通道131中的待測流體在流至噴射口 141處時，由于該待測流體流經的截面積減小，使得該待測流體的速度增大。當該待測流體從噴射口 141處噴射至腔體組件I的底壁121上時，因具有較大的速度而具有較大的壓力，從而作用在該腔體組件I的底壁121上的沖擊力較大，進而在沖擊力較大的情況下，去測試該實驗流體的成分所占該實驗流體的比例會更加精確，從而實現對該實驗流體密度的測量，并將該實驗流體的密度與待測流體的密度進行比較得出結論。
[0022]如圖1所示，在本申請的實施例中，儲液罐2用來存放待測流體，集液灌3用來收集實驗流體。其中，儲液罐2的端口設置有第一密封蓋21，該第一密封蓋21上設置有出液口 22，該集液灌3的端口設置有第二密封蓋31，該第二密封蓋31上設置有進液口 32。該待測流體主要由液體和中空微珠按照需求比例配置而成。其中，中空微珠為細小的顆粒，其直徑較小為微米級，其內部為空腔結構并存有稀薄的氣體，具有密度較低以及質量輕的優點。該待測流體用來模擬低密度的鉆井液，并通過在該待測流體中配置適量的中空微珠，來達到減小該待測流體的密度的目的。該中空微珠在待測流體中充當了密度減輕劑。
[0023]實驗流體中的成分與待測流體中的成分相同，但實驗流體中的中空微珠的比重可能會比待測流體中的中空微珠的比重大或者相同。若前者(即實驗流體)中的中空微珠的比重比后者(即待測流體)的比重大，則表明后者中的中空微珠有破碎現象，該待測流體的密度會增大，該中空微珠的破碎能力強。若前者中的中空微珠的比重與后者相同，則表明后者中的中空微珠沒有發生破碎的現象，該待測流體的密度未發生變化，該中空微珠的破碎能力弱，即抗沖擊能力強。在本申請的實施例中上述第一密封蓋21的設置，能夠有效地防止存放在儲液罐2中的待測流體溢出到該儲液罐2的外部，從而避免對操作人員造成傷害，這樣就提高了操作人員的安全系數。該第二密封蓋31的設置，其起到的作用與第一密封蓋21起到的作用相同，為避免贅述，此處不再詳述。
[0024]如圖1所示，所述實驗裝置還包括至少兩個管路，分別為第一管路4和第二管路5。該第一管路4的一端與儲液罐2的出液口 22相連通，另一端與進入口 111相連通。該第二管路5的一端與集液灌3的進液口 32相連通，另一端與排出口 112相連通。在一個優選的實施例中，第一管路4上設置有射流泵41，該射流泵41使得存放在儲液罐2中的待測流體被泵送進入腔體組件I中。
[0025]在一個優選的實施例中，在第一管路4上還設置有測量待測流體的壓力的壓力計42以及還設置有測量待測流體的流量的流量計43。該壓力計42用來設定好測試前待測流體的壓力，使操作者便于確定該壓力是否滿足高壓條件。在該第一管路4上還設置有調節閥門44，該調節閥門44在開始測試前，能夠調解待測流體的流量，并將該流量控制在符合要求的范圍內。當測試結束后，通過該調節閥門44對該第一管路4中的待測流體進行切斷。
[0026]在本申請的實施例中，所述實驗裝置還包括密度計，該密度計用來測量待測流體的密度以及測量實驗流體的密度，通過對比前后密度的差異，來判斷該中空微球的破碎率，從而判斷出該中空微球的抗沖擊能力。
[0027]所述實驗裝置模擬待測流體在5m/s到150m/s的速度下，待測流體中的中空微珠沖擊井底巖石情況的具體測試過程為:配置好待測流體，即含有一定比例的中空微珠。配置好后，通過密度計對該待測流體進行密度測量，即測量該待測流體中的中空微珠所占整個待測流體的比例，并記錄下該待測流體的密度值。在射流泵41的作用下，將含有中空微珠的待測流體噴送至腔體組件I中，并經由管線13中的運送通道131被噴送至腔體組件I的底壁121上。由于位于腔體組件I中的管線13的端部設置有噴頭14，并在噴頭上設置有噴射口 141，且該噴射口 141的內徑為運送通道131內徑的0.08至0.5倍。這樣，該運送通道131中的待測流體在一定的流量的情況下，噴出噴射口 141后，待測流體的噴出速度要大于在運送通道131中運送的速度，從而使得待測流體具有較大的壓力，作用在腔體組件I的底壁121上的沖擊力也較大。該待測流體完成沖擊腔體組件I的底壁121后，轉化成實驗流體。該實驗流體沿著第二管路5進入集液罐3中。通過密度計對該實驗流體進行密度測量，即測量該實驗流體中的中空微珠所占整個實驗流體的比例，并記錄下該實驗流體的密度值。
[0028]通過將實驗流體中的密度值與該待測流體中的密度值進行比較，若前者的密度值大于后者的密度值，則表明待測流體中的中空微珠在一定流量的情況下，從噴射口 141中噴射到腔體組件I的底壁121上后，該中空微珠發生了破碎現象。從而說明該中空微珠的抗沖擊能力較弱，破碎率較高，進而無法保證由該中空微珠配置成的鉆井液的密度的穩定性。此外，若前者的密度值越大于后者的密度值，則表明該中空微珠的抗沖擊能力越弱，越無法保證由該中空微珠配置成的鉆井液的密度的穩定性。若前者的密度值與后者的密度值相同，則表明該待測流體中的中空微珠在一定流量的情況下，從噴射口 141中噴射到腔體組件I的底壁121上后，該中空微珠未發生破碎現象。從而說明該中空微珠的抗沖擊能力較強，破碎率較低甚至是趨近于零，進而能夠保證由該中空微珠配置成的鉆井液的密度的穩定性。測試結束后，對實驗中的儀器進行清洗，完成整個實驗。
[0029]所述實驗裝置具有操作簡單、安全性高的優點以及能夠準確、方便地測試出在高速噴射狀態下，該待測流體中的中空微珠的抗沖擊能力以及破碎率的優點。
[0030]雖然已經參考優選實施例對本實用新型進行了描述，但在不脫離本實用新型的范圍的情況下，可以對其進行各種改進并且可以用等效物替換其中的部件。尤其是，只要不存在結構沖突，各個實施例中所提到的各項技術特征均可以任意方式組合起來。本實用新型并不局限于文中公開的特定實施例，而是包括落入權利要求的范圍內的所有技術方案。
【權利要求】
1.一種用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置，其特征在于，其包括: 腔體組件，所述腔體組件的端口設置有具有進入口和排出口的腔體外蓋； 用于存放待測流體的儲液罐； 用于收集實驗流體的集液灌； 至少兩個管路，第一管路的一端與所述儲液罐的出液口相連通，另一端與所述進入口相連通；第二管路的一端與所述集液灌的進液口相連通，另一端與所述排出口相連通，所述第一管路上設置有泵送所述實驗流體進入所述腔體組件內部的射流泵。
2.根據權利要求1所述的用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置，其特征在于，所述第一管路上還設置有測量所述待測流體的壓力的壓力計以及還設置有測量所述待測流體的流量的流量計。
3.根據權利要求2所述的用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置，其特征在于，所述第一管路上還設置有調節所述待測流體的流量的調節閥。
4.根據權利要求2所述的用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置，其特征在于，所述腔體組件包括腔體外殼。
5.根據權利要求4所述的用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置，其特征在于，所述腔體組件還包括一端與所述進入口相連通，另一端伸入所述腔體組件的內部并接近所述腔體組件的底壁的管線。
6.根據權利要求5所述的用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置，其特征在于，所述管線的內部具有運送所述待測流體進入所述腔體組件的內部的運送通道。
7.根據權利要求6所述的用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置，其特征在于，所述管線的端部設置有噴頭，所述噴頭上設置有使得所述待測流體噴出至所述腔體組件的底壁上的噴射口。
8.根據權利要求7所述的用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置，其特征在于，所述噴射口的內徑為所述運送通道的內徑的0.08至0.5倍。
9.根據權利要求1所述的用于測試中空微珠抗沖擊的實驗裝置，其特征在于，所述實驗裝置還包括測量所述待測流體的密度以及測量所述實驗流體的密度的密度計。
【文檔編號】G01M7/08GK204214630SQ201420549319
【公開日】2015年3月18日 申請日期:2014年9月23日 優先權日:2014年9月23日
【發明者】石秉忠, 唐文泉, 高書陽, 趙素麗, 王建宇, 陳鋮 申請人:中國石油化工股份有限公司, 中國石油化工股份有限公司石油工程技術研究院