[发明专利]颗粒堆积物力链测量装置及测量方法

说明书

一、     技术领域：

本发明涉及的是描述颗粒堆积体内部力链形态的装置，具体涉及的是颗粒堆积物力链测量装置及测量方法。

二、背景技术：  

在石油钻井施工中产生大量岩屑颗粒物质，井眼中颗粒物在水平井段及斜井段堆积形成岩屑床，会造成卡钻、蹩泵，井底岩屑净化不完善，以及钻头重复破岩，增大钻头无用功磨损及破岩能耗，同时可能引起井下复杂情况，影响优快钻井。现有对于粉体力链网络形态的研究主要采用压痕法、光弹实验法。光弹原理力链研究装置只适用于透光性颗粒，压痕法只能测量颗粒与容器壁面接触点的受力大小，用于粒径较大的颗粒物的流动能力、力链网络形态研究设备很少，无法对预防岩屑颗粒堆积情况及有效清除井眼中的岩屑沉积床提供指导。

三、发明内容：

本发明的目的是提供颗粒堆积物力链测量装置，本发明的另一个目的是提供颗粒堆积物力链测量装置的测量方法，它用于解决目前缺乏对岩屑颗粒堆积物内部力链形态进行测量的设备的问题。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：这种颗粒堆积物力链测量装置由压力感应容器、荧光光谱检测仪、空气压缩机、半球形压头及其给进装置，半球形压头伸入透明的压力感应容器中，给进装置与空气压缩机连接，压力感应容器的侧面放置有荧光光谱检测仪，压力感应容器其中一个壁面与荧光光谱检测仪相对应，压力感应容器盖子带有激发光源，盖子上还有电源接头。

上述方案中压力感应容器其它三个壁面及底面上布满紧密的压电感应片；半球形压头上布满紧密的压电感应片。

上述方案中给进装置为倒U型杆，倒U型杆为空心的，倒U型杆连接在平台下方的空气压缩机上，倒U型杆的另一端与半球形压头连接，具体为，U型杆的端部设置可伸缩的推杆,推杆与倒U型杆通过滑槽连接，推杆与倒U型杆之间还设置有弹簧，推杆与半球形压头固定。

上述颗粒物力链测量装置的测量方法为：

一、将颗粒物浸泡在压敏涂料中，反复提放数次，使颗粒表面均匀粘上压敏涂料，晾干后将颗粒物装入压力感应容器并进行整平，将压头调整到颗粒堆积物上方，盖上容器盖，打开空气压缩机及荧光光谱检测仪；

二、连接容器盖上的激发光源，打开荧光光谱检测仪及压电感应片的信号采集处理装置，调节空气压缩机推动压头向颗粒物加压，这样颗粒物与压头、颗粒物与容器壁面及底面产生压力作用，压电感应片将接触点产生的压力大小信号传输给计算机，在激发光源照射下，气动力压敏涂料经过压力的作用，氧分子浓度发生变化，压力大小不同氧分子浓度变化不同，在激发光源的作用下产生不同强度的荧光光谱，通过荧光光谱检测仪检测颗粒物内部各点的荧光光谱，表示各个点的压力大小，再根据边界接触点的压力，综合分析，从而描述出颗粒物内部的力链的传递方式。

有益效果：

1、本发明有效预防颗粒物堆积的发生，清楚了解颗粒堆积物力链的传递方式，能够为如何有效清除井眼中的岩屑沉积床提供指导。

2、本发明采用内壁及底部布满紧密排放细小压电感应片的压力感应容器，压头上布满紧密排放细小压电感应片，这些压电感应片可以测量颗粒与压感容器、颗粒与压头的接触点压力大小，在压感容器上部是带有激发光源的盖子、压感容器右侧设计了荧光光谱检测仪，检测时使用激发光源照射浸泡过颗粒物，气动力压敏涂料在激发光源的作用下产生不同强度的荧光光谱，通过荧光光谱检测仪检测颗粒物内部各点的荧光光谱，测得各个点的压力大小，再根据边界接触点的压力综合分析，从而描述出颗粒物内部力链的传递方式，为不透明的颗粒物内部压力变化的检测提供了可行的方法，解决了已有光弹原理力链测量装置只适用于透光性颗粒、压痕法只能测量颗粒与容器壁面接触点的受力大小的局限性。

四、附图说明：

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明颗粒物力链测量装置的外形图；

图3为本发明中压力感应容器内壁的结构示意图；

图4为本发明中压力感应容器盖子的结构示意图；

图5为本发明压力感应容器中压头的结构示意图。

1压力感应容器  2荧光光谱检测仪  3空气压缩机  4半球形压头  5倒U型杆  6压电感应片  7盖子。

五、具体实施方式：

下面结合附图对本发明做进一步的说明：

实施例1：