[发明专利]一种重力流流体性质转换参数测定装置

说明书

技术领域

本发表涉及一种用于实验教学及科学研究中室内模拟重力流流体在浓度连续变化条件下流体颗粒运动形态的观察与测量装置，可实现不同类型的重力流流体运动参数的定量化测定及重力流流体性质转换的定量化识别。

背景技术

国内外重力流沉积理论的研究主要集中在重力流运动-沉积机制和沉积物成因解释两个方面，而对重力流流体性质转换机理对重力流运动与沉积物形成影响的研究不够深入，缺乏对不同类型重力流在流变学、流态、流体颗粒支撑机制、不同类型重力流相互转换过程中各项流体参数的定量化表征，这直接导致了目前对重力流分类方案的争议和重力流沉积物多解性等问题。因此加强重力流流体性质转换形式和转换机理的研究，明确重力流沉积物成因解释的方法对完善重力流理论和指导油气勘探有着重要的理论价值和应用前景。

目前，重力流运动机理的研究主要采用管道实验，即将特定浓度的含砂浆体在泥浆泵的推动下在管道中进行特定速度下运动参数的测定。上述模拟实验的最大缺点是无法进行重力流流体浓度连续变化时流体运动参数的测定，也无法建立重力流流体性质转换的相关理论的数学模型。

因此，如何建立实现流体浓度变化时运动参数的事实观察的测定是重力流流体性质转换机理研究亟待解决的问题。

发明内容

（一）要解决的技术问题

本发明的目的在于提供一套直观、真实模拟重力流流体在浓度连续变化条件下流体颗粒运动形态的观察与测量装置，以克服现有模型不实现重力流流体性质转换过程中运动参数的测定及转换机理分析的缺点。

（二）技术方案

本发明的装置实现重力流流体性质转换过程中运动参数的测定及转换机理分析主要基于以下原理：

重力流流体性质和运动理论的数学表征参数主要体现在在重力流的流态参数、流变学参数和沉积物支撑机制参数这三个方面，测定不同浓度流体在不同流速下固体颗粒的垂向浓度分布，明确不同类型流体碎屑颗粒的输移特征表征方法、流体物质组成与浓度及上限粒径的关系可以实现重力流流体数学表征，同时通过流体实验明确重力流在不同浓度及流速变化下的流体性质转换形式和流体转换过程中的碎屑颗粒交换形式，在流体运动稳定性力学分析的基础上，可明确流体垂向和横向流体性质变化与流体动力学的关系。

附图说明

图1中所示为一种重力流流体性质转换参数测定装置；

图1中1-泥浆池，2-阀门，3-泵控系统，4-阀门，5-清水泵，6-混合器，7-矩形截面管道，8-废料池，9-阀门，10-阀门，11-毕托管系统，12-高速摄像系统，13-多普勒流速仪，14-染色系统，15-泥浆泵，16-管路。

具体实施方式：

1.选用粒度从800目到50目的石英砂与粘土按一定比例与水配制成体积容重90%的浆体放入泥浆池中备用。

2.通过计算机控制泥浆泵和清水泵的泵出量和转速，从而确定经过混合器后流出流体的的浓度和速度。

3.通过染色系统对流体进行染色，观察流体流线特征，从而判断流体流态。

4.通过测速仪测定流体流动速度。

5.通过高速摄像系统对运动流体进行高速连续拍照，根据高速照片之间的时间间距和照片中颗粒运动方向和距离，进行颗粒动力学分析。

6.毕托管系统可测定管道内不同位置的流体速度变化特征。