一种清洗便捷可视化组合式恒温颗粒沉降实验装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种清洗便捷可视化组合式恒温颗粒沉降实验装置，主要由三大系统组成：承载系统，包括固定不可动坐地外支架和可旋转内支架；主沉降系统，包括上部和下部半固定可旋转沉降桶、中间多组可拆卸组合沉降桶、上方盖板，可旋转沉降桶通过螺纹连接在承载内支架上，可旋转可拆卸；颗粒轨迹捕捉及计时系统，包括相互垂直的两部高清摄像仪器。该装置可以有效的考虑沉降通道形状影响，根据每一次实验需求选择不同形状不同尺寸的沉降通道进行组合；可以准确进行壁面效应的影响实验，最大程度减少人为误差；可以模拟不同倾斜角度下的颗粒沉降；可以记录颗粒沉降轨迹及时间，可反复观察沉降过程；装置可拆卸，实验结束后便于清洗。实验结束后便于清洗。实验结束后便于清洗。

【技术实现步骤摘要】
一种清洗便捷可视化组合式恒温颗粒沉降实验装置


[0001]本申请涉及油气田开发
，特别涉及一种清洗便捷可视化组合式恒温颗粒沉降实验装置。

技术介绍

[0002]颗粒沉降现象在各种工程实际中普遍存在的，尤其是石油与天然气开发领域中，颗粒沉降规律的正确认识往往对于工程的成败起着至关重要的作用。比如在水力压裂改造中，为了形成有效的高导流能力裂缝系统，需要将一定浓度的支撑剂顺利输送到裂缝系统并铺置在预定的理想位置上，铺置状态直接影响裂缝的有效导流能力及整个压裂施工的有效性。支撑剂在压裂过程中和压后裂缝闭合过程中的悬浮状况及沉降特性，不仅影响到压裂施工过程中压裂液的有效携砂、施工过程中砂液比的提高等，而且影响支撑剂在裂缝系统中的铺置及最终分布情况、裂缝系统的支撑效率及压后裂缝导流能力的有效性。又如在水平井砾石充填中，充填过程分为两个过程：α充填阶段以及β充填阶段。α充填即水平井筒底部的“平衡堤”正向充填。砾石砂浆进入水平井筒后，部分砾石颗粒在环空底部沉积，沉积床前沿不断向前推进，如果充填过程中沉积砂床还没有达到水平段末端，砂床顶部便接触到井筒上壁便会造成充填效率低，导致达不到理想的防砂效果，从而施工失败。而单颗粒及颗粒群的自由沉降是研究支撑剂(防砂颗粒)在垂直井筒中流动、在水平井筒中沉降、在裂缝中输送沉降的基础，只有正确认识了颗粒及颗粒群的自由沉降规律，对于情况更加实际工程问题的分析及规律研究才更有意义，分析结果才能更精确。
[0003]目前用于颗粒沉降的实验装置，普遍存在如下问题：
[0004]①/>没有考虑沉降通道形状影响：现有装置沉降通道全部是单一圆筒状，且长度直径均固定不可变；
②
没有考虑壁面效应的影响：现有装置未将初始沉降位置定量化，主观性强。如颗粒从中心处开始沉降的场景中，多通过人为感觉及观察中心位置，极易造成人为误差。
③
没有考虑倾斜角度效应的影响：现有装置多为垂直与地面，固定不可动装置；
④
无法记录颗粒沉降轨迹：现有装置仅仅记录下降时间，无法进行颗粒沉降轨迹规律的研究；
⑤
装置清洗难度高：现有装置均为一体式装置，因装置沉降通道较小，当液体为胶液或其他高分子溶液时，装置难以清洗干净；
[0005]针对上述装置所存在的问题，设计了一种清洗便捷可视化组合式恒温颗粒沉降实验装置，该装置至少可用于颗粒自由沉降速度规律、沉降轨迹研究以及携砂液的悬砂性能研究。

技术实现思路

[0006]本专利技术针对现有装置所忽略的问题，提供一种清洗便捷可视化组合式恒温颗粒沉降实验装置。该装置可以有效的考虑沉降通道形状影响，根据每一次实验需求选择不同形状不同尺寸的沉降通道进行组合；可以准确进行壁面效应的影响实验，最大程度减少人为误差；可以模拟不同倾斜角度下的颗粒沉降；可以记录颗粒沉降轨迹以及沉降时间，并且可
反复观察沉降过程；可拆卸装置，实验完毕后便于清洗。
[0007]清洗便捷可视化组合式恒温颗粒沉降实验装置部件组成特征，主要包括：
[0008]承载系统，包括固定不可动坐地外支架和可旋转内支架。
[0009]主沉降系统，包括上部和下部半固定可旋转沉降桶、中间多组可拆卸组合沉降桶、上方盖板；所述可旋转沉降桶通过螺纹连接在承载内支架上，可旋转可拆卸。
[0010]颗粒轨迹捕捉及计时系统，包括相互垂直的两部高清摄像仪器。
[0011]所述的承载系统内、外支架由耐腐蚀、坚固材料组成，其中外支架接地不可动，内支架悬于外支架内部且可旋转，在内支架四周标有刻度。内外支架底部有可伸缩角度测量仪器连接，内支架最大旋转角度为90
°
，且内支架旋转后可固定。
[0012]所述主沉降系统中半固定可旋转沉降桶和可拆卸组合沉降为一体化两层结构，且每一级可拆卸组合沉降桶内外层间的上下两端固定位置有四个过水间隔，上部半固定可旋转沉降桶的下端和下部半固定可旋转沉降桶上端固定位置有四个过水间隔。
[0013]所述主沉降系统中上下半固定可旋转沉降桶部分由螺纹结构连接于内支架上，且连接在内支架上的部分为可上下滑动结构，即上下可旋转沉降桶相对距离可变。
[0014]所述上方半固定可旋转沉降桶外层上端连接水浴循环流体入口，其内层上端连接实验流体入口；下方半固定可旋转沉降桶外层下端连接水浴循环流体出口，其内层下端连接实验流体出口。下方半固定可旋转沉降桶内层下端连接实验出口处放置过滤网，其直径略大于出口直径，过滤网材质为耐酸碱腐蚀耐高温金属材料制成。
[0015]所述的主沉降系统中，中间可拆卸组合沉降桶外径相同，每一级内层沉降桶形状根据需要自由组合；各级可拆卸组合沉降桶之间以及其与上下半固定可旋转沉降桶之间均由螺纹连接，每一级螺纹连接处放置透明硅胶环进行密封。可拆卸组合沉降桶组合级数最少为一级，最多为四级，每一级可拆卸组合沉降桶长度一致。
[0016]所述主沉降系统的半固定可旋转沉降桶、可拆卸组合沉降桶及上方盖板均由耐腐蚀、耐高温透明聚乙烯制成。
[0017]所述主沉降系统中，上方盖板为活动的固定位置上有定位孔眼的平板，外径略大于上方半固定可旋转沉降桶。
[0018]所述颗粒轨迹捕捉及计时系统，由两部高清摄影仪组成。两摄影仪由支架承载固定不可动，成垂直状摆放，拍摄范围包括内支架以及沉降桶。
[0019]综上所述，本专利技术具有以下有益效果：
[0020]该装置有效的考虑了沉降通道形状影响，根据每一次实验需求选择不同形状不同尺寸的沉降通道进行组合，一组实验中可以得到不同长度、不同直径、不同形状下的颗粒沉降速度，省时省材；可以准确进行壁面效应的影响实验，最大程度减少人为误差，提高实验的精确性；可以模拟不同倾斜角度下的颗粒沉降；可以记录颗粒沉降轨迹以及沉降时间，分析颗粒的沉降轨迹的规律，并且可反复查看沉降过程；该装置由多个可拆卸部件组合而成装置，实验完毕后便于清理颗粒物及清洗沉降桶。
附图说明
[0021]图1是本专利技术完整装置主视示意图。
[0022]图2是本专利技术承载支架与半固定可旋转沉降桶主视示意图。
[0023]图3a是本专利技术可拆卸组合沉降桶构造1主视示意图。
[0024]图3b是本专利技术可拆卸组合沉降桶构造1俯视示意图。
[0025]图4是本专利技术可拆卸组合沉降桶构造2俯视示意图。
[0026]图5是本专利技术可拆卸组合沉降桶构造3俯视示意图。
[0027]图6a是本专利技术上方盖板主视示意图。
[0028]图6b是本专利技术上方盖板俯视示意图。
[0029]以上附图各标记说明：
[0030]1、外支架；2内支架；3、盖板；4、实验流体入口；5、水浴流体入口；6、上方半固定可旋转沉降桶；7、滑动结构；8、连接杆；9、可拆卸组合沉降桶；10、过滤网；11、可伸缩角度测量仪；12、接地支架；13、支架连接结构；14、下方半固定可旋转沉降桶；15、水浴流体出口；16、实验流体出口；17、颗粒轨迹捕捉及计本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种清洗便捷可视化组合式恒温颗粒沉降实验装置，其特征在于，包括：承载系统，包括固定不可动坐地外支架和可旋转内支架；主沉降系统，包括上部和下部半固定可旋转沉降桶、中间多组可拆卸组合沉降桶、上方盖板；可旋转沉降桶连接在承载内支架上；颗粒轨迹捕捉及计时系统，包括相互垂直的两部高清摄像仪器。2.根据权利要求1所述的清洗便捷可视化组合式恒温颗粒沉降实验装置，其特征在于，所述承载系统内、外支架由耐腐蚀、坚固金属材料组成；外支架接地不可动，内支架悬于外支架内部且可旋转，且内支架四周标有刻度；内外支架底部有可伸缩角度测量仪器连接，内支架最大旋转角度为90
°
，且内支架旋转后可固定。3.根据权利要求1所述的清洗便捷可视化组合式恒温颗粒沉降实验装置，其特征在于，所述主沉降系统中沉降桶为外径统一的一体化两层结构，且每一级可拆卸组合沉降桶内外层间的上下两端固定位置有四个过水间隔，上部半固定可旋转沉降桶的下端和下部半固定可旋转沉降桶上端固定位置有四个过水间隔。4.根据权利要求1所述的清洗便捷可视化组合式恒温颗粒沉降实验装置，其特征在于，所述主沉降系统中上下半固定可旋转沉降桶部分由螺纹结构连接于内支架上，且连接在内支架上的部分为可上下滑动结构。5.根据权利要求1所述的清洗便捷可视化组合式恒温颗粒沉降实验装置，其特征在于，所述上方半固定可旋转沉降桶外层上端连...

【专利技术属性】
技术研发人员：李海涛，聂松，崔小江，杨刘，李颖，罗红文，
申请(专利权)人：西南石油大学，
类型：发明
国别省市：