[发明专利]一种清洗便捷可视化组合式恒温颗粒沉降实验装置

说明书

本发明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。

技术领域

本申请涉及油气田开发技术领域，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。

背景技术

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。

目前用于颗粒沉降的实验装置，普遍存在如下问题：

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；

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。

发明内容

本发明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。

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：

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；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。

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。