申请/专利权人：北京海德利森科技有限公司

申请日：2018-12-03

公开（公告）日：2023-12-26

公开（公告）号：CN109520876B

主分类号：G01N3/56

分类号：G01N3/56

优先权：

专利状态码：有效-授权

法律状态：2023.12.26#授权;2019.04.19#实质审查的生效;2019.03.26#公开

摘要：本发明公开了一种模拟井下冲蚀环境的系统，包括集成在一号集装箱内的增压模块和集成在二号集装箱内的磨料试验模块，一号集装箱和二号集装箱上分别设有两个接口，增压模块和磨料试验模块均通过高压软管二和高压软管三穿过相应接口连接。本发明实现连续供料，系统可进行连续作业，提高试验效率；解决了人工操作问题，系统可实现远程自动控制，高压区域操作区分离，提高操作人员安全系数；解决了需要人工加料问题，射流水实现可循环使用，减少不必要的浪费，提高了生产效率，降低了工人的劳动强度；解决了原有系统需要现场安装问题，系统设置为标准化模块，通用性强，组装方便，只需两组模块间用软管连接。

主权项：1.一种模拟井下冲蚀环境的系统，其特征在于，包括集成在一号集装箱内的增压模块和集成在二号集装箱内的磨料试验模块，所述一号集装箱和二号集装箱上分别设有两个接口，所述增压模块和磨料试验模块均通过高压软管二（32）和高压软管三（33）穿过相应接口连接；所述增压模块包括搅拌罐（1），所述搅拌罐（1）的出口通过球阀一（141）连接有管道泵一（41），所述的管道泵一（41）连接有过滤器，所述的过滤器连接有电动泵（39），所述电动泵（39）连接有高压软管二（32）的一端，所述搅拌罐（1）的入口连接有球阀二（142），所述球阀二（142）与所述高压软管三（33）的一端连接；所述电动泵（39）与高压软管一（32）之间的管路上设有压力变送器一（291）；所述磨料试验模块包括旋流除砂器（6），所述旋流除砂器（6）的一个出口通过球阀三（143）与所述高压软管二（33）的另一端连接，所述旋流除砂器（6）的另一个出口通过排污阀一（161）连接有软管一（341），所述旋流除砂器（6）的入口通过管道泵二（42）和调节阀（21）连接有球阀四（144），所述的球阀四（144）连接沉砂池（7）的一个出口，所述沉砂池（7）的另一个出口通过排污阀二（162）连接有软管二（342），所述沉砂池（7）的一个入口连接有球阀一（171）和压力舱（40），所述压力舱（40）通过球阀二（172）连接有气动球阀一（181）和气动球阀二（182），所述沉砂池（7）的另一个入口连接三通一（201）的一端，所述三通一（201）的第二端通过气动球阀三（19）、安全阀（24）连接高压罐（5）的入口和调节阀（21），所述三通一（201）的第三端与磨料槽（8）的入口连接，所述磨料槽（8）的出口连接三通二（202）的第一端，所述三通二（202）的第二端与所述沉砂池（7）的另一个入口连接，所述三通二（202）的第三端通过隔膜泵（3）和气动球阀四（191）与高压罐（5）的入口连接，所述高压罐（5）的入口通过调节阀（21）和流量计（28）连接单向阀一（221）的出口，所述单向阀一（221）的入口连接气动球阀五（185），所述气动球阀五（185）通过流量计（27）和高压球阀（17）与所述高压软管二（32）的另一端连接，所述气动球阀五（185）通过气动球阀六（186）连接单向阀二（222）的入口和单向阀三（223）的入口，所述单向阀三（223）的出口通过限流阀二（232）与三通三（71）的第一端连接，所述三通三（71）的第二端与所述气动球阀二（182）连接，所述单向阀一（221）的入口连接单向阀四（224）的入口，所述单向阀四（224）的出口通过限流阀一（231）连接三通四（72）的第一端，所述三通四（72）的第二端与高压罐（5）的出口连接，所述三通四（72）的第三端与所述气动球阀一（181）连接，所述三通三（71）的第三端与高压罐一（51）的出口连接，所述高压罐一（51）的入口通过调节阀一（21）和流量计一（28）与所述单向阀二（222）的出口连接，所述高压罐一（51）的入口通过安全阀一（241）和气动球阀五（195）连接三通五（205）的一端，所述三通五（205）的第二端与所述沉砂池（7）的另一个入口连接，所述三通五（205）的第三端与磨料槽一（81）的入口连接，所述磨料槽一（81）的出口连接三通六（206）的一端，所述三通六（206）的第二端与所述沉砂池（7）的另一个入口连接，所述三通六（206）的第三端通过隔膜泵一（31）和气动球阀六（196）与所述高压罐一（51）的入口连接。

全文数据：一种模拟井下冲蚀环境的系统技术领域本发明涉及井下冲蚀环境模拟技术领域，具体来说，涉及一种模拟井下冲蚀环境的系统。背景技术模拟井下冲蚀环境大多采用前混合磨料水射流方法，但是随着时代的进步和发展，对于系统的连续作业、物料循环使用，自动化控制程度要求也越来越高。目前，现有的前混合磨料水射流系统及方法，通常存在以下问题：（1）系统连续作业能力不强，不能进行连续供料，且无法控制磨料在水中比例，因此不能保证连续的形成稳定的前混合磨料水射流；（2）系统大多需要手动进行调节，操作便捷性不高，需要更多的人力，且不能实现高压作业区与控制区分离，没有安全保障；（3）系统物料不能循环利用，造成资源浪费；（4）井下环境复杂，模拟难度高，试验效果、效率低；（5）系统压力低，通常低于100MPa；（6）系统不能形体标准模块，再次进行试验时仍需根据现场条件重新进行设计，通用性不强。发明内容针对相关技术中的上述技术问题，本发明提出一种模拟井下冲蚀环境的系统，能够克服现有技术的上述不足。为实现上述技术目的，本发明的技术方案是这样实现的：一种模拟井下冲蚀环境的系统，包括集成在一号集装箱内的增压模块和集成在二号集装箱内的磨料试验模块，所述一号集装箱和二号集装箱上分别设有两个接口，所述增压模块和磨料试验模块均通过高压软管二和高压软管三穿过相应接口连接。进一步的，所述增压模块包括搅拌罐，所述搅拌罐的出口通过球阀一连接有管道泵一，所述的管道泵一连接有过滤器，所述的过滤器连接有电动泵，所述电动泵连接有高压软管二的一端，所述搅拌罐的入口连接有球阀二，所述球阀二与所述高压软管三的一端连接。进一步的，所述电动泵与高压软管一之间的管路上设有压力变送器一。进一步的，所述磨料试验模块包括旋流除砂器，所述旋流除砂器的一个出口通过球阀三与所述高压软管二的另一端连接，所述旋流除砂器的另一个出口通过排污阀一连接有软管一，所述旋流除砂器的入口通过管道泵二和调节阀连接有球阀四，所述的球阀四连接沉砂池的一个出口，所述沉砂池的另一个出口通过排污阀二连接有软管二，所述沉砂池的一个入口连接有球阀一和压力舱，所述压力舱通过球阀二连接有气动球阀一和气动球阀二，所述沉砂池的另一个入口连接三通一的一端，所述三通一的第二端通过气动球阀三、安全阀连接高压罐的入口和调节阀，所述三通一的第三端与磨料槽的入口连接，所述磨料槽的出口连接三通二的第一端，所述三通二的第二端与所述沉砂池的另一个入口连接，所述三通二的第三端通过隔膜泵和气动球阀四与高压罐的入口连接，所述高压罐的入口通过调节阀和流量计连接单向阀一的出口，所述单向阀一的入口连接气动球阀五，所述气动球阀五通过流量计和高压球阀与所述高压软管二的另一端连接，所述气动球阀五通过气动球阀六连接单向阀二的入口和单向阀三的入口，所述单向阀三的出口通过限流阀二与三通三的第一端连接，所述三通三的第二端与所述气动球阀二连接，所述单向阀一的入口连接单向阀四的入口，所述单向阀四的出口通过限流阀一连接三通四的第一端，所述三通四的第二端与高压罐的出口连接，所述三通四的第三端与所述气动球阀一连接，所述三通三的第三端与高压罐一的出口连接，所述高压罐一的入口通过调节阀一和流量计一与所述单向阀二的出口连接，所述高压罐一的入口通过安全阀一和气动球阀五连接三通五的一端，所述三通五的第二端与所述沉砂池的另一个入口连接，所述三通五的第三端与磨料槽一的入口连接，所述磨料槽一的出口连接三通六的一端，所述三通六的第二端与所述沉砂池的另一个入口连接，所述三通六的第三端通过隔膜泵一和气动球阀六与所述高压罐一的入口连接。进一步的，所述沉砂池和球阀一之间的管道为高压软管一，所述高压软管一上设有压力变送器二。进一步的，所述球阀二和气动球阀一之间的管道上设有密度传感器。进一步的，所述气动球阀三和安全阀之间的管道上与安全阀一和气动球阀五之间的管道上均设有压力变送器三。进一步的，所述安全阀和高压罐之间的管道上和高压罐一与安全阀一之间的管道上均设有压力表。进一步的，所述隔膜泵和隔膜泵一均连接有电磁阀。进一步的，所述压力舱内设有喷枪、十字滑台和试验件固定装置。本发明的有益效果：本发明解决了原有系统供料不足问题，实现连续供料，系统可进行连续作业，提高试验效率；解决了人工操作问题，系统可实现远程自动控制，高压区域操作区分离，提高操作人员安全系数；解决了需要人工加料问题，射流水实现可循环使用，减少不必要的浪费，提高了生产效率，降低了工人的劳动强度；解决了原有系统需要现场安装问题，系统设置为标准化模块，通用性强，组装方便，只需两组模块间用软管连接。附图说明为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1是根据本发明实施例所述的一种模拟井下冲蚀环境的系统的结构示意图。具体实施方式下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。如图1所示，根据本发明实施例所述的一种模拟井下冲蚀环境的系统，包括集成在一号集装箱内的增压模块和集成在二号集装箱内的磨料试验模块，所述一号集装箱和二号集装箱上分别设有两个接口，所述增压模块和磨料试验模块均通过高压软管二32和高压软管三33穿过相应接口连接。在一具体实施例中，所述增压模块包括搅拌罐1，所述搅拌罐1的出口通过球阀一141连接有管道泵一41，所述的管道泵一41连接有过滤器，所述的过滤器连接有电动泵39，所述电动泵39连接有高压软管二32的一端，所述搅拌罐1的入口连接有球阀二142，所述球阀二142与所述高压软管三33的一端连接。在一具体实施例中，所述电动泵39与高压软管一32之间的管路上设有压力变送器一291。在一具体实施例中，所述磨料试验模块包括旋流除砂器6，所述旋流除砂器6的一个出口通过球阀三143与所述高压软管二33的另一端连接，所述旋流除砂器6的另一个出口通过排污阀一161连接有软管一341，所述旋流除砂器6的入口通过管道泵二42和调节阀21连接有球阀四144，所述的球阀四144连接沉砂池7的一个出口，所述沉砂池7的另一个出口通过排污阀二162连接有软管二342，所述沉砂池7的一个入口连接有球阀一171和压力舱40，所述压力舱40通过球阀二172连接有气动球阀一181和气动球阀二182，所述沉砂池7的另一个入口连接三通一201的一端，所述三通一201的第二端通过气动球阀三19、安全阀24连接高压罐5的入口和调节阀21，所述三通一201的第三端与磨料槽8的入口连接，所述磨料槽8的出口连接三通二202的第一端，所述三通二202的第二端与所述沉砂池7的另一个入口连接，所述三通二202的第三端通过隔膜泵3和气动球阀四191与高压罐5的入口连接，所述高压罐5的入口通过调节阀21和流量计28连接单向阀一221的出口，所述单向阀一221的入口连接气动球阀五185，所述气动球阀五185通过流量计27和高压球阀17与所述高压软管二32的另一端连接，所述气动球阀五185通过气动球阀六186连接单向阀二222的入口和单向阀三223的入口，所述单向阀三223的出口通过限流阀二232与三通三71的第一端连接，所述三通三71的第二端与所述气动球阀二182连接，所述单向阀一221的入口连接单向阀四224的入口，所述单向阀四224的出口通过限流阀一231连接三通四72的第一端，所述三通四72的第二端与高压罐5的出口连接，所述三通四72的第三端与所述气动球阀一181连接，所述三通三71的第三端与高压罐一51的出口连接，所述高压罐一51的入口通过调节阀一21和流量计一28与所述单向阀二222的出口连接，所述高压罐一51的入口通过安全阀一241和气动球阀五195连接三通五205的一端，所述三通五205的第二端与所述沉砂池7的另一个入口连接，所述三通五205的第三端与磨料槽一81的入口连接，所述磨料槽一81的出口连接三通六206的一端，所述三通六206的第二端与所述沉砂池7的另一个入口连接，所述三通六206的第三端通过隔膜泵一31和气动球阀六196与所述高压罐一51的入口连接。在一具体实施例中，所述沉砂池7和球阀一171之间的管道为高压软管一34，所述高压软管一34上设有压力变送器二292。在一具体实施例中，所述球阀二172和气动球阀一181之间的管道上设有密度传感器400。在一具体实施例中，所述气动球阀三19和安全阀24之间的管道上与安全阀一241和气动球阀五195之间的管道上均设有压力变送器三293。在一具体实施例中，所述安全阀24和高压罐5之间的管道上和高压罐一51与安全阀一241之间的管道上均设有压力表30。在一具体实施例中，所述隔膜泵3和隔膜泵一31均连接有电磁阀35。在一具体实施例中，所述压力舱40内设有喷枪、十字滑台26和试验件固定装置。为了方便理解本发明的上述技术方案，以下通过具体使用方式上对本发明的上述技术方案进行详细说明。根据本发明所述的一种模拟井下冲蚀环境的系统，本系统是由搅拌罐1进行供水，搅拌罐1中可以添加化学原料，模拟井下真实工况，再通过管道泵一41、过滤器由进水路进入到变频电动泵39中进行增压，变频电动泵39后设有压力变送器一291，将压力信号传送到控制单元中，实时监控出口压力，保证压力处于试验要求范围内。高压水通过高压软管二32进入到磨料试验模块中，入口处接高压球阀17用来控制系统开关，流量计27来确定试验所需高压水流量。高压水进入磨料试验模块后分两路，分别供给两组磨料系统，进入到高压罐5、磨料槽8及沉砂池7中，连接气动球阀一181和气动球阀二182，用于远程自动控制高压水流向。高压水经过流量计28、调节阀21，调节所需高压水比例。之后分为两支路，一路进入高压罐5，一路经由压力表30，安全阀24，压力变送器三293，气动球阀三19后，通过三通一201后再次分为两条支路，流入到沉砂池与磨料槽8中，压力表检测入口压力，安全阀保护系统管路防止系统超压，压力变送器实时传输压力信号，保证试验压力可靠，气动阀组远程控制。磨料槽8中物料通过隔膜泵3，气动球阀四191进入到高压罐5中，与高压水进行混合。隔膜泵连接有电磁阀35，可实现远程控制，待磨料与高压水混合后通过密度传感器400和球阀二172进入压力舱40中。压力舱40设置压力，并配有高压喷枪，利用压力舱40与喷枪压差进行输出，模拟井下真实工况。密度传感器400控制磨料在水中比例，根据密度传感器400传输信号，控制三通六206和三通二202，来调整进入高压罐5或者高压罐51中磨料比例，达到试验所需模拟条件，两组高压罐5或者高压罐51用于混合磨料及高压水，由气动球阀一181或气动球阀二182分别控制高压罐5或者高压罐51加料，再由磨料槽8进行实时补充，实现系统连续运行。打开球阀一171，系统开始冲蚀试验，压力变送器二292记录冲蚀压力，保证试验环境。混合后的磨料水射流由喷枪射出，作用在试验工件上，工件固定装置可旋转，调整工件所需角度。喷枪固定在压力舱40十字滑台上，用于调整喷枪高度，达到更好的试验效果。沉砂池7水槽设有排水机构及滤网，过滤试验中多余的砂，在沉砂池7排水槽上方设有排水口，将已经沉砂后的水排出。试验完毕后，打开球阀四144将水排出，经过管道泵二42，旋流除砂器6通过高压软管三33返回到搅拌罐1中，实现水循环利用。并打开排污阀一161通过软管一341将多余磨料排出，通过处理后继续循环利用。这样系统便完成一组循环，只要保证磨料足够，系统即进行循环作业。综上所述，本发明解决了原有系统供料不足问题，实现连续供料，系统可进行连续作业，提高试验效率；解决了人工操作问题，系统可实现远程自动控制，高压区域操作区分离，提高操作人员安全系数；解决了需要人工加料问题，射流水实现可循环使用，减少不必要的浪费，提高了生产效率，降低了工人的劳动强度；解决了原有系统需要现场安装问题，系统设置为标准化模块，通用性强，组装方便，只需两组模块间用软管连接。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

权利要求：1.一种模拟井下冲蚀环境的系统，其特征在于，包括集成在一号集装箱内的增压模块和集成在二号集装箱内的磨料试验模块，所述一号集装箱和二号集装箱上分别设有两个接口，所述增压模块和磨料试验模块均通过高压软管二（32）和高压软管三（33）穿过相应接口连接。2.根据权利要求1所述的一种模拟井下冲蚀环境的系统，其特征在于，所述增压模块包括搅拌罐（1），所述搅拌罐（1）的出口通过球阀一（141）连接有管道泵一（41），所述的管道泵一（41）连接有过滤器，所述的过滤器连接有电动泵（39），所述电动泵（39）连接有高压软管二（32）的一端，所述搅拌罐（1）的入口连接有球阀二（142），所述球阀二（142）与所述高压软管三（33）的一端连接。3.根据权利要求2所述的一种模拟井下冲蚀环境的系统，其特征在于，所述电动泵（39）与高压软管一（32）之间的管路上设有压力变送器一（291）。4.根据权利要求1所述的一种模拟井下冲蚀环境的系统，其特征在于，所述磨料试验模块包括旋流除砂器（6），所述旋流除砂器（6）的一个出口通过球阀三（143）与所述高压软管二（33）的另一端连接，所述旋流除砂器（6）的另一个出口通过排污阀一（161）连接有软管一（341），所述旋流除砂器（6）的入口通过管道泵二（42）和调节阀（21）连接有球阀四（144），所述的球阀四（144）连接沉砂池（7）的一个出口，所述沉砂池（7）的另一个出口通过排污阀二（162）连接有软管二（342），所述沉砂池（7）的一个入口连接有球阀一（171）和压力舱（40），所述压力舱（40）通过球阀二（172）连接有气动球阀一（181）和气动球阀二（182），所述沉砂池（7）的另一个入口连接三通一（201）的一端，所述三通一（201）的第二端通过气动球阀三（19）、安全阀（24）连接高压罐（5）的入口和调节阀（21），所述三通一（201）的第三端与磨料槽（8）的入口连接，所述磨料槽（8）的出口连接三通二（202）的第一端，所述三通二（202）的第二端与所述沉砂池（7）的另一个入口连接，所述三通二（202）的第三端通过隔膜泵（3）和气动球阀四（191）与高压罐（5）的入口连接，所述高压罐（5）的入口通过调节阀（21）和流量计（28）连接单向阀一（221）的出口，所述单向阀一（221）的入口连接气动球阀五（185），所述气动球阀五（185）通过流量计（27）和高压球阀（17）与所述高压软管二（32）的另一端连接，所述气动球阀五（185）通过气动球阀六（186）连接单向阀二（222）的入口和单向阀三（223）的入口，所述单向阀三（223）的出口通过限流阀二（232）与三通三（71）的第一端连接，所述三通三（71）的第二端与所述气动球阀二（182）连接，所述单向阀一（221）的入口连接单向阀四（224）的入口，所述单向阀四（224）的出口通过限流阀一（231）连接三通四（72）的第一端，所述三通四（72）的第二端与高压罐（5）的出口连接，所述三通四（72）的第三端与所述气动球阀一（181）连接，所述三通三（71）的第三端与高压罐一（51）的出口连接，所述高压罐一（51）的入口通过调节阀一（21）和流量计一（28）与所述单向阀二（222）的出口连接，所述高压罐一（51）的入口通过安全阀一（241）和气动球阀五（195）连接三通五（205）的一端，所述三通五（205）的第二端与所述沉砂池（7）的另一个入口连接，所述三通五（205）的第三端与磨料槽一（81）的入口连接，所述磨料槽一（81）的出口连接三通六（206）的一端，所述三通六（206）的第二端与所述沉砂池（7）的另一个入口连接，所述三通六（206）的第三端通过隔膜泵一（31）和气动球阀六（196）与所述高压罐一（51）的入口连接。5.根据权利要求4所述的一种模拟井下冲蚀环境的系统，其特征在于，所述沉砂池（7）和球阀一（171）之间的管道为高压软管一（34），所述高压软管一（34）上设有压力变送器二（292）。6.根据权利要求5所述的一种模拟井下冲蚀环境的系统，其特征在于，所述球阀二（172）和气动球阀一（181）之间的管道上设有密度传感器（400）。7.根据权利要求6所述的一种模拟井下冲蚀环境的系统，其特征在于，所述气动球阀三（19）和安全阀（24）之间的管道上与安全阀一（241）和气动球阀五（195）之间的管道上均设有压力变送器三（293）。8.根据权利要求7所述的一种模拟井下冲蚀环境的系统，其特征在于，所述安全阀（24）和高压罐（5）之间的管道上和高压罐一（51）与安全阀一（241）之间的管道上均设有压力表（30）。9.根据权利要求8所述的一种模拟井下冲蚀环境的系统，其特征在于，所述隔膜泵（3）和隔膜泵一（31）均连接有电磁阀（35）。10.根据权利要求9所述的一种模拟井下冲蚀环境的系统，其特征在于，所述压力舱（40）内设有喷枪、十字滑台（26）和试验件固定装置。

百度查询： 北京海德利森科技有限公司 一种模拟井下冲蚀环境的系统

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