[发明专利]钢粒射流冲击破岩综合实验装置

摘要

本发明属于石油钻井领域，特别涉及一种钢粒射流冲击破岩的综合实验装置，包括储水罐、高压泵、高压管线、压力表、高压球罐、螺旋输送装置、高压阀、试验架、高压实验井筒、岩石、砂浆泵、射吸漏斗、液压工作站、液压管线、质量流量计、高压分流阀等。螺旋输送装置可控制高压水流中的粒子浓度。质量流量计可测量判断钢粒是否注入完毕。调压喷嘴可调节钢粒射流破岩的围压。两个高压球罐交替工作实现了钢粒不间断的注入到高压管线中。粒子采用液体携带输送的方式。系统驱动由液压马达完成。该装置可进行水力、岩性、射流等各种参数对破岩效率的影响规律实验分析，为粒子冲击钻井技术的推广应用提供理论指导和装备支撑。

主权项

一种钢粒射流冲击破岩的综合实验装置，其特征在于：包括储水罐(1)、1#蝶阀(2)、高压泵入口管线(3)、高压泵(4)、高压管线(5)、高压管线压力表(6)、1#高压球罐(7)、2#高压球罐(8)、1#螺旋输送装置(9)、2#螺旋输送装置(10)、1#高压阀(11)、2#高压阀(12)、3#高压阀(13)、4#高压阀(14)、5#高压阀(15)、6#高压阀(16)、高压实验井筒入口管线(17)、高压实验井筒入口压力表(18)、试验架(19)、高压实验井筒(20)、岩石(21)、调压喷嘴(22)、高压实验井筒出口管线(23)、砂浆泵入口管线(24)、2#蝶阀(25)、射吸漏斗(26)、砂浆泵(27)、1#高压转低压阀门(28)、2#高压转低压阀门(29)、常压溢流管线(30)、3#高压转低压阀门(31)、4#高压转低压阀门(32)、液压工作站(33)、液压管线(34)、质量流量计(35)、支撑面(36)、高压分流阀(37)；储水罐(1)为长方体储罐，储水罐(1)各出口均安装有过滤装置；高压泵(4)通过高压泵入口管线(3)与储水罐(1)连接，高压泵入口管线(3)安装有1#蝶阀(2)，可控制高压泵进水；高压泵(4)泵出高压水后，通过高压管线(5)输送至1#高压球罐(7)底部的1#螺旋输送装置(9)，高压管线(5)由1#高压阀(11)、2#高压阀(12)、3#高压阀(13)、4#高压阀(14)、5#高压阀(15)、6#高压阀(16)控制，高压管线(5)压力由高压管线压力表(6)测量；1#高压球罐(7)、2#高压球罐(8)为球形高压罐，由T型支撑腿支撑；1#高压球罐(7)、2#高压球罐(8)下部出料口分别连接1#螺旋输送装置(9)、2#螺旋输送装置(10)；1#螺旋输送装置(9)、2#螺旋输送装置(10)由五星液压马达(20‑9)驱动，动力来自液压工作站(33)；1#螺旋输送装置(9)、2#螺旋输送装置(10)的螺杆在五星液压马达(20‑9)驱动下旋转，将1#高压球罐(7)、2#高压球罐(8)的粒子旋转到高压管线(5)中，钢粒和高压泵(4)泵出的水混合，形成钢粒和高压水混合液，混合液流量、钢粒浓度通过质量流量计(35)测量；混合液继续通过高压实验井筒入口管线(17)，达到高压实验井筒(20)中，高压实验井筒(20)由试验架(19)固定，高压实验井筒(20)的入口压力由高压实验井筒入口压力表(18)测量；混合液进入高压实验井筒(20)中，依次通过高压钢管(20‑13)、调节接头(20‑12)，最终从高压喷嘴(20‑11)喷出，形成钢粒射流，钢粒射流冲击到岩石(21)上，完成钢粒射流破岩过程；高压实验井筒(20)的上部连接调压喷嘴(22)，通过调节调压喷嘴(22)的内径，可以调节高压实验井筒内的压力，即可以调节系统的围压；流体从调压喷嘴(22)流出后，通过高压实验井筒出口管线(23)输送至储水罐(1)中，砂浆泵入口管线(24)分别与储水罐(1)和2#蝶阀(25)连接，砂浆泵(27)通过管线与2#蝶阀(25)连接，射吸漏斗(26)通过管线与砂浆泵(27)连接，砂浆泵(27)可将储水罐(1)中液体输送至射吸漏斗(26)，1#高压转低压阀门(28)通过管线与1#高压球罐(7)连接，2#高压转低压阀门(29)通过管线与2#高压球罐(8)连接，常压溢流管线(30)通过3#高压转低压阀门(31)与1#高压球罐(7)连接，常压溢流管线(30)通过4#高压转低压阀门(32)与2#高压球罐(8)连接，常压溢流管线(30)可将1#高压球罐(7)和2#高压球罐(8)溢流出的液体输送至储水罐(1)，液压管线(34)分别与1#螺旋输送装置(9)、2#螺旋输送装置(10)和五星液压马达(20‑9)连接，液压管线(34)可输送液压工作站(33)输出的液压动力液，支撑面(36)设置在试验架(19)下部，起支撑作用，高压分流阀(37)与高压管线(5)连接，可控制高压管线(5)内流体的流量。