[发明专利]一种磁流变液暂堵性能评价实验装置和工作方法

权利要求书

1.一种磁流变液暂堵性能评价实验装置，其特征在于，包括压力注入单元、模拟单元；

所述的压力注入单元包括加压装置，加压装置通过注气管线连接至压力调节器，压力调节器通过注水管线连接至模拟单元底部，通过压力调节器为模拟单元提供稳定压力；

所述的模拟单元为模拟井筒或模拟裂缝；

所述的模拟单元外侧设有加磁装置，加磁装置用于提供均匀磁场；

所述的模拟单元顶部连接设有溢流观察管，溢流观察管用于观察从模拟单元中溢出的磁流变液；

所述的加压装置为高压氮气瓶；所述的注气管线材质为304不锈钢，内径为3～10mm，管线长度为1～4m；所述的压力调节器为高压减压装置；压力调节器上设有压力表；

模拟井筒侧壁设有可视化窗口；所述的模拟井筒材质为304不锈钢，长度为1.2～1.6m，壁厚3.2～11.4mm，模拟井筒内径范围为30～100mm；可视化窗口长度为0.4～1.2m，宽度为20～80mm；

所述的模拟井筒下端为饱和水的砂层；中部为磁流变液段塞，模拟井筒上端为溢流液层；所述的模拟井筒上设有磁流变液注入孔；所述的溢流液层的溢流液为彩色的液体；所述的砂层厚度为0.2～0.4m，磁流变液段塞的长度为0.1～0.8m，溢流液层长度为0.2～0.4m；磁流变液注入孔的直径为10～15mm。

2.根据权利要求1所述的磁流变液暂堵性能评价实验装置，其特征在于，注水管线中充满水，与压力调节器连接；

所述的注水管线内径为0.5～1.5mm，管长为0.2～1m。

3.根据权利要求1所述的磁流变液暂堵性能评价实验装置，其特征在于，所述的模拟井筒内壁两端有螺纹，模拟井筒内活动连接内衬；

所述的内衬厚度10～15mm。

4.根据权利要求3所述的磁流变液暂堵性能评价实验装置，其特征在于，所述的模拟裂缝材质为圆柱形钢化玻璃，圆柱形钢化玻璃内部轴向贯穿设有圆柱孔；

圆柱孔的数量为9-25个，圆柱孔的直径各不相同；

所述的圆柱形钢化玻璃两端有螺纹，长度为1.2～1.6m，圆柱孔的直径范围为6～15mm。

5.根据权利要求4所述的磁流变液暂堵性能评价实验装置，其特征在于，所述的加磁装置包括两个相对设置的电磁铁磁极，电磁铁磁极设于模拟单元两侧；

所述的加磁装置还包括承重箱轮、承重箱底座、进退手搬把、旋转手搬把，承重箱底座下设有承重箱轮，承重箱底座上设有滑轨，滑轨上设有两个支撑板，电磁铁磁极对称设于两个支撑板上，进退手搬把用于控制承重箱轮转动、从而带动加磁装置的移动，旋转手搬把用于控制支撑板的相互位移、从而控制两个电磁铁磁极之间的距离；

所述的加磁装置电磁铁磁极内部结构是铜线绕在铁芯外围，电磁铁磁极形状为矩形。

6.根据权利要求5所述的磁流变液暂堵性能评价实验装置，其特征在于，溢流观察管末端连接有溢流收集器，所述的溢流收集器为设有刻度的圆柱容器；

所述的溢流观察管为透明钢化玻璃管。

7.一种利用权利要求6所述磁流变液暂堵性能评价实验装置的工作方法，包括步骤如下：

①依次按照顺序将加压装置、注气管线、压力调节器、压力表、充满水的注水管线连接，组成压力注入单元；

②将模拟井筒与注水管线连接，检查磁流变液暂堵性能评价实验装置密封性，确保密封良好之后，分别向模拟井筒的下端、中部、上端加入饱和水的砂层、磁流变液、溢流液；

③将两个电磁铁磁极置于磁流变液段的模拟井筒外部，打开电磁铁磁极的电源，调节电源输出的电流大小，输出一定强度的磁场；

④从模拟井筒上端接入溢流观察管和溢流收集器；

⑤打开加压装置，通过压力调节器将压力调节至实验所需大小后，开始计时，并通过模拟井筒的可视化窗口观察磁流变液的变化；

⑥待模拟井筒上端的溢流液通过溢流观察管进入溢流收集器后，同时，压力表示数快速下降，说明磁流变液段塞被突破，记录此时压力表的示数和时间；

⑦改变模拟井筒的内径，重复步骤①-⑥，可进行管径对磁流变液暂堵性能影响的研究实验；改变模拟井筒中磁流变液段塞的长度，重复步骤①-⑥，可以研究磁流变液暂堵性能随段塞长度的变化规律；改变模拟井筒内衬的粗糙度，重复步骤①-⑥，可以研究管壁粗糙度对磁流变液暂堵性能的影响；

⑧将模拟井筒更换为模拟裂缝，重复步骤①-⑥，可以研究评价磁流变液在裂缝中的暂堵性能。