一种研究高静水压下冲击波特性及致裂特性的模拟装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种工作于高静水压下的冲击波产生装置，属于脉冲功率技术领域。包括同轴状负载及设置在其末端的能量转换器，能量转换器浸没于流体介质中，流体介质充满于由实验样品与保护组件构成的密闭空间中；保护组件通过连接件连接有增压装置，保护组件上还设有电气连接口，通过该电气连接口连接同轴电缆的一端，同轴电缆的另一端与脉冲电流源相连；还包括与脉冲电流源、同轴状负载及增压装置分别相连的测量与控制系统。该装置结构设计合理，操作简单，可控性强，对于模拟高静水压下的冲击波行为具有十分重要的意义。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于脉冲功率
，具体涉及一种研究高静水压下冲击波特性及致裂特性的模拟装置。
技术介绍
随着脉冲功率技术的发展，脉冲放电等离子体取得了广泛的应用。不同于气体中的放电，液体中的放电能够产生幅值更强、衰减更缓慢的冲击波。相关研究表明，对于微秒脉冲电流(幅值几十kA)作用下的水间隙或金属丝，源区附近的峰值压强可达GPa级。利用电脉冲作用于水间隙、金属丝或含能材料，产生冲击波完成对储层的改造，是一种较为新颖的油气开采技术。对高静水压下冲击波行为的研究有重要意义。然而，实际环境中的储层处于高温高压状态，难以实现实验室模拟。因此，亟需一种实验室模拟装置，能够较为全面的模拟高水压下冲击波的特性以及其对储层的致裂效果。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种研究高静水压下冲击波特性及致裂特性的模拟装置，该模拟装置结构设计合理，操作简单，可控性强，对于模拟高静水压下的冲击波行为具有十分重要的意义。本专利技术是通过以下技术方案来实现：一种研究高静水压下冲击波特性及致裂特性的模拟装置，包括同轴状负载及设置在其末端的能量转换器，能量转换器浸没于流体介质中，流体介质充满于由实验样品与保护组件构成的密闭空间中；保护组件通过连接件连接有增压装置，保护组件上还设有电气连接口，通过该电气连接口连接同轴电缆的一端，同轴电缆的另一端与脉冲电流源相连；还包括与脉冲电流源、同轴状负载及增压装置分别相连的测量与控制系统。测量与控制系统通过测量/控制线分别与脉冲电流源、同轴状负载及增压装置相连。实验样品与保护组件通过密封圈实现密封。保护组件与连接件通过螺纹连接。增压装置实现0～30MPa压力输出。实验样品为岩石、混凝土或金属材料。脉冲电流源参数可调，能量转换器类型可调。测量与控制系统通过无线或有线方式实现对信号的采集与对系统的控制。与现有技术相比，本专利技术具有以下有益的技术效果：本专利技术公开的研究高静水压下冲击波特性及致裂特性的模拟装置，是一种全新的实验室模拟装置，在同轴状负载的末端设置了能量转换器，并且该能量转换器浸没于流体介质中，脉冲大电流经过同轴电缆到达负载末端的能量转换器，放电产生等离子体，能够与周围水介质发生作用产生冲击波。由于流体介质充满由实验样品与保护组件构成的密闭空间，保护组件与增压装置相连，因此能够通过调节增压装置，使得水介质的压强发生变化，此时通过测量与控制系统可以研究冲击波的参数，通过参数反馈高水压下冲击波的特性以及其对储层的致裂效果。该模拟装置结构设计合理，操作简单，可控性强，能够模拟不同负载在不同压力环境下的行为，具有十分重要的意义。附图说明图1为本专利技术工作于高静水压下的冲击波产生装置示意图。图中，1为脉冲电流源，2为同轴电缆，3为保护组件，4为连接件，5为增压装置，6为实验样品，7为同轴状负载，8为能量转换器，9为流体介质，10为测量/控制线，11为测量与控制系统。具体实施方式下面结合具体的实施例对本专利技术做进一步的详细说明，所述是对本专利技术的解释而不是限定。参见图1，本专利技术公开的工作于高静水压下的冲击波产生装置，包括同轴状负载7及设置在其末端的能量转换器8，能量转换器8浸没于流体介质9中，流体介质9充满于由实验样品6与保护组件3构成的密闭空间中；保护组件3通过连接件4连接有增压装置5，保护组件3上还设有电气连接口，通过该电气连接口连接同轴电缆2的一端，同轴电缆2的另一端与脉冲电流源1相连；还包括与脉冲电流源1、同轴状负载7及增压装置5分别相连的测量与控制系统11。其中，测量与控制系统11通过测量/控制线10分别与脉冲电流源1、同轴状负载7及增压装置5相连。优选地，实验样品6与保护组件3通过密封圈实现密封。保护组件3与连接件4通过螺纹连接。增压装置5实现0～30MPa压力输出。优选地，实验样品6为岩石、混凝土或金属材料。脉冲电流源1参数可调，能量转换器8类型可调。优选地，测量与控制系统11通过无线或有线方式实现对信号的采集与对系统的控制。本专利技术的工作于高静水压下的冲击波产生装置的工作原理为：脉冲大电流经过同轴电缆到达负载末端的能量转换器，放电产生等离子体，与周围水介质发生作用产生冲击波。通过调节增压装置，使得水介质的压强发生变化，此时通过测量与控制系统可以研究冲击波的参数。综上所述，本专利技术的工作于高静水压下的冲击波产生装置包括一定程度上可控的脉冲电流源，不同类型的能量转换负载，密封与增压系统。通过脉冲电容器与气体开关完成脉冲成型，脉冲电流沿同轴电缆输出至负载；负载参考实际应用场合，可制作为不同尺寸的同轴结构；负载末端为能量转换器，是将电脉冲转换为冲击波的器件；通过密封与增压系统，使得能量转换器周围充满高静压的水介质，以完成高静水压下的冲击波产生。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种研究高静水压下冲击波特性及致裂特性的模拟装置，其特征在于，包括同轴状负载(7)及设置在其末端的能量转换器(8)，能量转换器(8)浸没于流体介质(9)中，流体介质(9)充满于由实验样品(6)与保护组件(3)构成的密闭空间中；保护组件(3)通过连接件(4)连接有增压装置(5)，保护组件(3)上还设有电气连接口，通过该电气连接口连接同轴电缆(2)的一端，同轴电缆(2)的另一端与脉冲电流源(1)相连；还包括与脉冲电流源(1)、同轴状负载(7)及增压装置(5)分别相连的测量与控制系统(11)。

【技术特征摘要】
1.一种研究高静水压下冲击波特性及致裂特性的模拟装置，其特征在于，包括同轴状负载(7)及设置在其末端的能量转换器(8)，能量转换器(8)浸没于流体介质(9)中，流体介质(9)充满于由实验样品(6)与保护组件(3)构成的密闭空间中；保护组件(3)通过连接件(4)连接有增压装置(5)，保护组件(3)上还设有电气连接口，通过该电气连接口连接同轴电缆(2)的一端，同轴电缆(2)的另一端与脉冲电流源(1)相连；还包括与脉冲电流源(1)、同轴状负载(7)及增压装置(5)分别相连的测量与控制系统(11)。2.根据权利要求1所述的研究高静水压下冲击波特性及致裂特性的模拟装置，其特征在于，测量与控制系统(11)通过测量/控制线(10)分别与脉冲电流源(1)、同轴状负载(7)及增压装置(5)相连。3.根据权利要求1所述的研究高静水压下冲击波特性及...

【专利技术属性】
技术研发人员：张永民，韩若愚，吴佳玮，周海滨，丁卫东，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：陕西;61