[发明专利]围压条件下磨料射流割缝试验台

说明书

一种围压条件下磨料射流割缝试验台。该试验台包括增压装置、供水装置、粒子储存装置、粒子注入装置和围压切割装置；所述增压装置包括高压泵和高压管道，所述粒子储存装置包括大水箱、小水泵、小水箱以及过滤网，所述螺旋推进器包括高压粒子储存罐、压力表以及高压软管，所述粒子注入装置包括管线和1号步进电机，所述围压切割装置包括高压密封外壳、切割头、导轨、滑块、丝杠、支撑架、O型密封圈、节流管线以及2号步进电机。该种试验台能够模拟磨料射流在海底井下的切割环境、能测得磨料射流击穿套管的时间和磨料射流速度之间的关系、同时也能对切割后套管的性能参数进行分析，为分析磨料射流在井下切割套管的切割情况及相关影响因素提供了可靠的实验装置。

技术领域：

本发明涉及天然气水合物开采领域中的一种试验装置，具体的是一种围压条件下磨料射流割缝实验台。

背景技术：

磨料射流技术是一项新兴的加工技术，目前已成功应用在多个领域，在石油和天然气水合物开采过程中需要用磨料射流切割套管，同时切割地层，从而实现了石油和天然气水合物与套管的联通，通过后续工序便可实现资源的开采。由于天然气水合物是埋藏在海底地层，磨料射流切割套管也是在海底地层中完成的，所以磨料射流在海底压力影响的情况下何时能将套管击穿、击穿之后切割地层的距离、以及切割后套管工艺参数和力学性能的变化都是未知的，目前，磨料射流技术的理论和实验大多都是在无围压的条件下进行的，所以其很难用于分析上述的切割情况，通过查询磨料射流破岩和射流切割其他材料的文章可以知道，压力、射流速度、靶距、粒子浓度、喷嘴形状、粒子直径、喷嘴的直径以及围压等因素都会影响磨料射流的切割效果。所以，影响磨料射流切割效果的因素众多，单一的实验很难应用于其他情况，仅能作为参考而已，不同切割情况应有相应的实验和理论进行说明解释。

发明内容：

为了解决背景技术中所提到的技术问题，本发明提供了一种围压条件下磨料射流割缝试验台。该试验台可以模拟磨料射流在海底切割套管的各种情况，通过实验可以知道，磨料射流的参数，如压力、射流速度、粒子浓度、喷嘴直径、粒子直径和靶距在围压条件下与磨料射流击穿套管的时间之间的关系，同时也可以对切割后的套管进行工艺参数和力学性能分析。总体来说，本发明可以为模拟磨料射流在海底切割套管的实验研究提供一个可靠的实验装置。

本发明的技术方案是：该包括增压装置、供水装置、粒子储存装置、粒子注入装置和围压切割装置；

所述的增压装置包括高压泵、1号管线和抽水管；高压泵的入水口通过抽水管和大水箱进行连接，高压泵的出水口通过1号管线和4号管线进行连接；

所述的供水装置包括大水箱、小水箱、过滤层、小水泵、2号管线和3号管线，小水箱用于接收切割装置出水口的混合液体，过滤层安装在小水箱当中，用于过滤混合液体中的磨料，小水泵与2号管线和3号管线相连接，用于将小水箱中经过过滤的水抽到大水箱之中；

所述的粒子储存装置包括高压软管、1号压力表、粒子储存罐、1号开关、2号开关和固定架；其中，粒子储存罐放在固定架之中，并通过高压软管和4号管线相连接，以使得高压泵中的高压水流进入粒子储存罐，保证粒子储存罐中的压力；1号压力表与4号管线相连接，用以检测管线中的压力；1号开关安装在高压软管和粒子储存罐的连接处，用于控制高压水流进入粒子储存罐，2号开关安装在粒子储存罐的出口处，用于控制粒子进入水射流形成磨料射流；粒子储存罐的出口和螺旋推进器的入口相连接，以保证粒子可以进入所述粒子注入装置；

所述的粒子注入装置包括螺旋推进器、1号步进电机、固定底架和变速器；其中，螺旋推进器、1号步进电机以及变速器都固定在固定底架上，固定底架固定在底座上；螺旋推进器和1号步进电机通过变速器连接，以使得电机转动时便可带动螺旋推进器进行转动，螺旋推进器的入口和粒子储存罐的出口相连接，螺旋推进器的出口与5号管线相连接，而5号管线又与4号管线和入水管相连接，以使得混合后的磨料射流能够进入围压切割装置；