[發明專利]一種環境壓力、流速、含砂量可自動控制的沖蝕試驗裝置

在審

• 申請號: 201811038449.1
• 申請日: 2018-09-06
• 公開（公告）號: CN109100248A
• 公開（公告）日: 2018-12-28
• 發明（設計）人: 王曉;鞠少棟;王俊姬;王世強;王丙剛;邢洪憲
• 申請（專利權）人: 中國海洋石油集團有限公司;中海油能源發展股份有限公司
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N3/02
• 代理公司: 天津市北洋有限責任專利代理事務所 12201
• 代理人: 劉玥

本發明公開了一種環境壓力、流速、含砂量可自動控制的沖蝕試驗裝置，包括高壓泵、磨料供給系統、沖蝕試驗壓力倉、沉砂池、控制系統；高壓泵的出水口與磨料供給系統的入口相連，高壓泵的水與磨料罐的磨料在混砂器中混合，混合后的攜砂液進入沖蝕試驗壓力倉中的噴槍內，再從噴嘴噴出對試件進行沖蝕試驗。噴嘴出來的試驗液匯集在壓力倉內，并通底部的自動調壓閥流出，自動調節壓力倉內的環境壓力。試驗后的廢液收集在沉砂池中，對水和磨料進行分離。分離出的水進入高壓泵中循環使用，分離出的磨料充填進入磨料罐中繼續使用。本發明能夠進行高環境壓力、高流速下的沖蝕試驗，且實驗過程中環境壓力、流速、含砂量可以準確控制，磨料和水可以循環利用。

技術領域

本發明涉及試驗分析技術領域，特別涉及一種環境壓力、流速、含砂量可自動控制的沖蝕試驗裝置。

背景技術

油氣井在開發過程中，大多數井下工具都會受到固體顆粒的沖蝕，例如，鉆井液中砂粒對鉆井工具的沖蝕；采油生產過程中出砂的砂粒對油管、采油泵、開關滑套等采油工具的沖蝕；礫石充填防砂和壓裂增產，高速的礫石和壓裂支撐劑對壓裂工具的沖蝕等。井下設備的沖蝕，一直伴隨著海洋石油開采的全過程，工具的防沖蝕能力一直是關注的重點，是海洋石油開發過程中的技術難題。為了增強井下工具的抗沖蝕能力，大都對工具進行強化處理，這些處理工藝和方法對工具的防沖蝕都起到了一定的效果，但是工具的沖蝕機理復雜，受磨料、工具本體材質和工具工作環境的影響較大，很難直觀判斷工具能否達到防沖蝕要求。

針對流程型工業中普遍性存在的沖蝕引發的管道損傷及設備損壞問題，現已有一系列的沖蝕磨損試驗裝置。例如旋轉式沖蝕試驗裝置，優點是投資小，占地面積小，缺點是與真實工業中的流動存在較大的偏差；管流式沖蝕試驗裝置只能進行低環境壓力、低流速、低砂比情況下的沖蝕試驗。

針對海洋工程中環境壓力高、沖蝕流速高、砂比高的特點，現有沖蝕試驗裝置無法滿足。

發明內容

本發明的目的是克服現有技術中的不足，提供一種環境壓力、流速、含砂量可自動控制的沖蝕試驗裝置，能夠進行高環境壓力、高流速下的沖蝕試驗，能夠自動控制沖蝕試驗的環境壓力、流速、含砂量和沖蝕時間，循環利用磨料和水，減少資源浪費，同時可對管路中的壓力進行實時狀態監控，提高試驗的安全性能。

本發明所采用的技術方案是：一種環境壓力、流速、含砂量可自動控制的沖蝕試驗裝置，包括高壓泵、第一磨料供給系統、沖蝕試驗壓力倉、沉砂池和控制系統；

所述第一磨料供給系統包括第一磨料罐和第一混砂器；

所述高壓泵的出口分別連接所述第一磨料罐、第一混砂器的高壓水入口，所述第一磨料罐的攜砂液出口連接所述第一混砂器的砂液入口；所述第一混砂器的攜砂液出口連接至所述沖蝕試驗壓力倉的噴槍；所述沖蝕試驗壓力倉內固定有試件；所述沖蝕試驗壓力倉的出口連接至所述沉砂池；從所述沉砂池分離的磨料通過管線連接至所述第一磨料罐的磨料入口，從所述沉砂池分離的水通過管線連接至所述高壓泵的入口，實現磨料和水循環利用；

所述控制系統包括控制電腦和與所述控制電腦相連接的第一流量變送器、第三流量變送器、第一流量控制閥，所述第一流量變送器和第一流量控制閥設置在所述第一磨料罐的高壓水入口管線上，所述第三流量變送器設置在所述高壓泵的出口管線上。

進一步的，本發明沖蝕試驗裝置還包括第二磨料供給系統，所述第二磨料供給系統與所述第一磨料供給系統并聯連接在所述高壓泵和所述沖蝕試驗壓力倉之間，以實現不間斷循環工作；所述第二磨料供給系統包括第二磨料罐和第二混砂器；所述高壓泵的出口分別連接所述第二磨料罐、第二混砂器的高壓水入口，所述第二磨料罐的攜砂液出口連接所述第二混砂器的砂液入口；所述第二混砂器的攜砂液出口連接至所述沖蝕試驗壓力倉的噴槍；從所述沉砂池分離的磨料通過另一管線連接至所述第二磨料罐的磨料入口。