一种环境压力、流速、含砂量可自动控制的冲蚀试验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种环境压力、流速、含砂量可自动控制的冲蚀试验装置，包括高压泵、磨料供给系统、冲蚀试验压力仓、沉砂池、控制系统；高压泵的出水口与磨料供给系统的入口相连，高压泵的水与磨料罐的磨料在混砂器中混合，混合后的携砂液进入冲蚀试验压力仓中的喷枪内，再从喷嘴喷出对试件进行冲蚀试验。喷嘴出来的试验液汇集在压力仓内，并通底部的自动调压阀流出，自动调节压力仓内的环境压力。试验后的废液收集在沉砂池中，对水和磨料进行分离。分离出的水进入高压泵中循环使用，分离出的磨料充填进入磨料罐中继续使用。本发明专利技术能够进行高环境压力、高流速下的冲蚀试验，且实验过程中环境压力、流速、含砂量可以准确控制，磨料和水可以循环利用。

【技术实现步骤摘要】
一种环境压力、流速、含砂量可自动控制的冲蚀试验装置
本专利技术涉及试验分析
，特别涉及一种环境压力、流速、含砂量可自动控制的冲蚀试验装置。
技术介绍
油气井在开发过程中，大多数井下工具都会受到固体颗粒的冲蚀，例如，钻井液中砂粒对钻井工具的冲蚀；采油生产过程中出砂的砂粒对油管、采油泵、开关滑套等采油工具的冲蚀；砾石充填防砂和压裂增产，高速的砾石和压裂支撑剂对压裂工具的冲蚀等。井下设备的冲蚀，一直伴随着海洋石油开采的全过程，工具的防冲蚀能力一直是关注的重点，是海洋石油开发过程中的技术难题。为了增强井下工具的抗冲蚀能力，大都对工具进行强化处理，这些处理工艺和方法对工具的防冲蚀都起到了一定的效果，但是工具的冲蚀机理复杂，受磨料、工具本体材质和工具工作环境的影响较大，很难直观判断工具能否达到防冲蚀要求。针对流程型工业中普遍性存在的冲蚀引发的管道损伤及设备损坏问题，现已有一系列的冲蚀磨损试验装置。例如旋转式冲蚀试验装置，优点是投资小，占地面积小，缺点是与真实工业中的流动存在较大的偏差；管流式冲蚀试验装置只能进行低环境压力、低流速、低砂比情况下的冲蚀试验。针对海洋工程中环境压力高、冲蚀流速高、砂比高的特点，现有冲蚀试验装置无法满足。
技术实现思路
本专利技术的目的是克服现有技术中的不足，提供一种环境压力、流速、含砂量可自动控制的冲蚀试验装置，能够进行高环境压力、高流速下的冲蚀试验，能够自动控制冲蚀试验的环境压力、流速、含砂量和冲蚀时间，循环利用磨料和水，减少资源浪费，同时可对管路中的压力进行实时状态监控，提高试验的安全性能。本专利技术所采用的技术方案是：一种环境压力、流速、含砂量可自动控制的冲蚀试验装置，包括高压泵、第一磨料供给系统、冲蚀试验压力仓、沉砂池和控制系统；所述第一磨料供给系统包括第一磨料罐和第一混砂器；所述高压泵的出口分别连接所述第一磨料罐、第一混砂器的高压水入口，所述第一磨料罐的携砂液出口连接所述第一混砂器的砂液入口；所述第一混砂器的携砂液出口连接至所述冲蚀试验压力仓的喷枪；所述冲蚀试验压力仓内固定有试件；所述冲蚀试验压力仓的出口连接至所述沉砂池；从所述沉砂池分离的磨料通过管线连接至所述第一磨料罐的磨料入口，从所述沉砂池分离的水通过管线连接至所述高压泵的入口，实现磨料和水循环利用；所述控制系统包括控制电脑和与所述控制电脑相连接的第一流量变送器、第三流量变送器、第一流量控制阀，所述第一流量变送器和第一流量控制阀设置在所述第一磨料罐的高压水入口管线上，所述第三流量变送器设置在所述高压泵的出口管线上。进一步的，本专利技术冲蚀试验装置还包括第二磨料供给系统，所述第二磨料供给系统与所述第一磨料供给系统并联连接在所述高压泵和所述冲蚀试验压力仓之间，以实现不间断循环工作；所述第二磨料供给系统包括第二磨料罐和第二混砂器；所述高压泵的出口分别连接所述第二磨料罐、第二混砂器的高压水入口，所述第二磨料罐的携砂液出口连接所述第二混砂器的砂液入口；所述第二混砂器的携砂液出口连接至所述冲蚀试验压力仓的喷枪；从所述沉砂池分离的磨料通过另一管线连接至所述第二磨料罐的磨料入口。进一步的，所述高压泵的出口经过第三流量变送器后分为两路，一路经过第一开关阀后连接所述第一磨料供给系统，另一路经过第四开关阀后连接所述第二磨料供给系统。进一步的，所述第一混砂器包括混砂腔Ⅰ和混砂腔Ⅱ；所述混砂腔Ⅰ为四通结构，分别为一个高压水入口、一个砂液入口、两个内部携砂液出口；所述混砂腔Ⅱ为三通结构，分别为两个内部携砂液入口、一个携砂液出口；所述混砂腔Ⅰ的两个内部携砂液出口分别与所述混砂腔Ⅱ的两个内部携砂液入口相连接；所述混砂腔Ⅰ的高压水入口与所述高压泵相连接，所述混砂腔Ⅰ的砂液入口与所述第一磨料罐相连接；所述混砂腔Ⅱ的携砂液出口与所述喷枪相连接。进一步的，所述第二混砂器包括混砂腔Ⅰ和混砂腔Ⅱ；所述混砂腔Ⅰ为四通结构，分别为一个高压水入口、一个砂液入口、两个内部携砂液出口；所述混砂腔Ⅱ为三通结构，分别为两个内部携砂液入口、一个携砂液出口；所述混砂腔Ⅰ的两个内部携砂液出口分别与所述混砂腔Ⅱ的两个内部携砂液入口相连接；所述混砂腔Ⅰ的高压水入口与所述高压泵相连接，所述混砂腔Ⅰ的砂液入口与所述第二磨料罐相连接；所述混砂腔Ⅱ的携砂液出口与所述喷枪相连接。进一步的，所述冲蚀试验压力仓包括相互连接的压力仓本体和仓盖，能相互配合调节试件冲蚀角度的试件夹和喷枪，能够根据试验需要自动调节仓内压力的自动调压阀，实时监控仓内环境参数变化的流量控制阀和温度压力传感器；所述喷枪穿过所述仓盖伸入至所述压力仓本体内，所述试件夹将所述试件固定在所述压力仓本体内，所述自动调压阀设置在所述冲蚀试验压力仓的出口。进一步的，所述沉砂池包括保护壳、沉砂池本体、V型槽、水箱；所述沉砂池本体内设置有用于过滤大颗粒杂质的粗过滤网；所述V型槽和水箱并列连接在所述沉砂池本体的底部，所述水箱与所述V型槽相连接的一侧壁高出所述V型槽的斜侧壁，高出部分与所述V型槽上部空间相连通并设置有用于过滤磨料的第一细过滤网，V型槽上部空间的水经过所述第一细过滤网进入所述水箱；所述V型槽底部通过管线分别连接所述第一磨料罐和第二磨料罐；所述水箱底部通过管线连接所述高压泵。其中，为增大进入所述水箱的水流量，所述V型槽上部空间连接有方形槽，所述方形槽的入水口设置有用于过滤磨料的第二细过滤网、出水口与所述水箱相连接。进一步的，所述控制系统还包括与所述控制电脑相连接的第二流量变送器、第三流量变送器，所述第二流量变送器和第二流量控制阀设置在所述第二磨料罐的高压水入口管线上。进一步的，所述控制系统还包括与所述控制电脑相连接的第一开关阀、第二开关阀、第三开关阀、第四开关阀、第五开关阀、第六开关阀；所述第一开关阀设置在所述高压泵连接所述第一磨料供给系统的出口管线上；所述第二开关阀设置在所述沉砂池连接所述第一磨料罐的磨料入口管线上；所述第三开关阀设置在所述第一混砂器的携砂液出口管线上；所述第四开关阀设置在所述高压泵连接所述第二磨料供给系统的出口管线上；所述第五开关阀设置在所述沉砂池连接所述第二磨料罐的磨料入口管线上；所述第六开关阀设置在所述第二混砂器的携砂液出口管线上。本专利技术的有益效果是：1、本专利技术冲蚀试验装置由高压泵、冲蚀试验压力仓、磨料供给系统、沉砂池和控制系统构成，能够进行高环境压力下和高流速下的冲蚀试验，且在实验过程中环境压力、流速、含砂量可以准确控制，磨料和水可以循环利用。2、本专利技术冲蚀试验装置采用泵后混砂技术(即磨料供给系统连接在高压泵之后)，实现在加砂的情况下，高压泵能在泵后端憋起来较高的压力，实现高环境压力和高流速下的冲蚀试验。3、本专利技术中，冲蚀试验压力仓出口的自动调压阀能够根据试验需要自动调节仓内压力。冲蚀试验压力仓内的压力、温度等传感器，可以实时监控仓内环境参数变化，喷枪与试件的角度可以通过试件夹进行调节。4、本专利技术中，磨料供给系统通过砂泵和开关阀的开关，实现磨料罐为冲蚀试验装置自动提供磨料，当磨料罐中磨料使用完毕后，自动关闭与实验装置连接的开关阀，对磨料罐进行磨料充填。5、本专利技术中，设计有两套独立的磨料供给系统，控制系统通过控制阀门的开关，控制两套磨料系统功能的切换，实现磨料的循环使用。6、本专利技术中，沉砂池槽底采用锥形设计，将试验后本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种环境压力、流速、含砂量可自动控制的冲蚀试验装置，其特征在于，包括高压泵、第一磨料供给系统、冲蚀试验压力仓、沉砂池和控制系统；所述第一磨料供给系统包括第一磨料罐和第一混砂器；所述高压泵的出口分别连接所述第一磨料罐、第一混砂器的高压水入口，所述第一磨料罐的携砂液出口连接所述第一混砂器的砂液入口；所述第一混砂器的携砂液出口连接至所述冲蚀试验压力仓的喷枪；所述冲蚀试验压力仓内固定有试件；所述冲蚀试验压力仓的出口连接至所述沉砂池；从所述沉砂池分离的磨料通过管线连接至所述第一磨料罐的磨料入口，从所述沉砂池分离的水通过管线连接至所述高压泵的入口，实现磨料和水循环利用；所述控制系统包括控制电脑和与所述控制电脑相连接的第一流量变送器、第三流量变送器、第一流量控制阀，所述第一流量变送器和第一流量控制阀设置在所述第一磨料罐的高压水入口管线上，所述第三流量变送器设置在所述高压泵的出口管线上。

【技术特征摘要】
1.一种环境压力、流速、含砂量可自动控制的冲蚀试验装置，其特征在于，包括高压泵、第一磨料供给系统、冲蚀试验压力仓、沉砂池和控制系统；所述第一磨料供给系统包括第一磨料罐和第一混砂器；所述高压泵的出口分别连接所述第一磨料罐、第一混砂器的高压水入口，所述第一磨料罐的携砂液出口连接所述第一混砂器的砂液入口；所述第一混砂器的携砂液出口连接至所述冲蚀试验压力仓的喷枪；所述冲蚀试验压力仓内固定有试件；所述冲蚀试验压力仓的出口连接至所述沉砂池；从所述沉砂池分离的磨料通过管线连接至所述第一磨料罐的磨料入口，从所述沉砂池分离的水通过管线连接至所述高压泵的入口，实现磨料和水循环利用；所述控制系统包括控制电脑和与所述控制电脑相连接的第一流量变送器、第三流量变送器、第一流量控制阀，所述第一流量变送器和第一流量控制阀设置在所述第一磨料罐的高压水入口管线上，所述第三流量变送器设置在所述高压泵的出口管线上。2.根据权利要求1所述的一种环境压力、流速、含砂量可自动控制的冲蚀试验装置，其特征在于，还包括第二磨料供给系统，所述第二磨料供给系统与所述第一磨料供给系统并联连接在所述高压泵和所述冲蚀试验压力仓之间，以实现不间断循环工作；所述第二磨料供给系统包括第二磨料罐和第二混砂器；所述高压泵的出口分别连接所述第二磨料罐、第二混砂器的高压水入口，所述第二磨料罐的携砂液出口连接所述第二混砂器的砂液入口；所述第二混砂器的携砂液出口连接至所述冲蚀试验压力仓的喷枪；从所述沉砂池分离的磨料通过另一管线连接至所述第二磨料罐的磨料入口。3.根据权利要求2所述的一种环境压力、流速、含砂量可自动控制的冲蚀试验装置，其特征在于，所述高压泵的出口经过第三流量变送器后分为两路，一路经过第一开关阀后连接所述第一磨料供给系统，另一路经过第四开关阀后连接所述第二磨料供给系统。4.根据权利要求1所述的一种环境压力、流速、含砂量可自动控制的冲蚀试验装置，其特征在于，所述第一混砂器包括混砂腔Ⅰ和混砂腔Ⅱ；所述混砂腔Ⅰ为四通结构，分别为一个高压水入口、一个砂液入口、两个内部携砂液出口；所述混砂腔Ⅱ为三通结构，分别为两个内部携砂液入口、一个携砂液出口；所述混砂腔Ⅰ的两个内部携砂液出口分别与所述混砂腔Ⅱ的两个内部携砂液入口相连接；所述混砂腔Ⅰ的高压水入口与所述高压泵相连接，所述混砂腔Ⅰ的砂液入口与所述第一磨料罐相连接；所述混砂腔Ⅱ的携砂液出口与所述喷枪相连接。5.根据权利要求2所述的一种环境压力、流速、含砂量可自动控制的冲蚀试验装置，其特征在于，所述第二混砂器包括混砂腔Ⅰ和混砂腔Ⅱ；所述混砂腔Ⅰ为四通结构，分别为一个高压水入口、一个砂液入口、两个内部携砂液出口；所述混砂腔...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓，鞠少栋，王俊姬，王世强，王丙刚，邢洪宪，
申请(专利权)人：中国海洋石油集团有限公司，中海油能源发展股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11