本发明涉及油井完井评价设备的实验装置领域，尤其涉及冲蚀装置以及试样冲蚀磨损速率测量设备。
背景技术：
冲蚀磨损是指材料受到松散的粒子冲击时，表面出现破坏的一类磨损现象。筛管是防砂完井中一个重要的井下部件，在长期使用过程中，由于受到含砂流体的作用，筛管局部会出现冲蚀破坏.导致筛管防砂功能失效。实际生产表明，冲蚀磨损是导致筛管防砂失败的重要原因。因此对防砂筛管冲蚀磨损研究，通过测量筛管磨损速率从而估计筛管的使用寿命，能够防止或减少实际生产中由于筛管失效出砂而造成的损失，具有重要意义。
在射孔完井作业中，流体携砂通过炮眼时会对筛管进行冲蚀。筛管的冲蚀破坏主要存在两种形式：一是筛管外未形成砂层时，高速流体携带砂粒从炮眼中直接喷射到筛管表面，将筛管冲破，称之为射流冲击；二是筛管外形成砂桥砂层后，部分过滤单元出现堵塞，流体携带细砂高速通过未堵塞的过滤单元的孔缝，对孔缝内壁进行冲蚀磨损，导致孔缝间隙变大，称之为孔缝冲蚀。实际工作过程中，上述两种冲蚀方式同时存在，故需要设计冲蚀装置测量试样的冲蚀性能。并且要求能改变不同的冲蚀条件。试样在实际生产中的冲蚀速率与砂砾速度、流体性质、砂砾尺寸、砂砾含量、冲蚀角度等因素有关。目前对筛管冲蚀装置设计研究尚为不足，现存的冲蚀装置大多数为针对某些特定材料条件下的冲蚀实验；并且不能同时模拟射流冲击与孔缝冲蚀。
技术实现要素：
本发明的目的在于克服上述技术不足，提出一种冲蚀装置以及试样冲蚀磨损速率测量设备，解决现有技术中实验设备不能同时模拟射流冲击与孔缝冲蚀的技术问题。
为了达到上述技术目的，本发明实施例提供了一种冲蚀装置以及试样冲蚀磨损速率测量设备，该一种冲蚀装置包括：外壳、台架及喷嘴，台架内置于外壳并将外壳内的冲蚀腔分隔形成第一冲蚀腔和第二冲蚀腔，且台架上设置有用于安装试样的的夹持槽，外壳上开设有分别与第一冲蚀腔和第二冲蚀腔连通的第一排液口和第二排液口，喷嘴连接于外壳的进液口且其出液端正对夹持槽；其中，台架活动连接于外壳并能够调节其与喷嘴的间距。
该试样冲蚀磨损速率测量设备包括：
储油罐；
权利要求1-4中任意一项的冲蚀装置；
泵，其进口连通储油罐，其出口连通喷嘴的进水口；
储砂罐，其连通泵与喷嘴之间的管路；
收集装置，其包括第一收集装置和第二收集装置，第一收集装置连通第一排液口，第二收集装置连通第二排液口，第一收集装置和第二收集装置的上部至少部分结构透明。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的试样冲蚀磨损速率测量设备不仅能模拟射流冲击与孔缝冲蚀两种冲蚀情况，而且能在这一套设备上，试验冲蚀速率与砂砾速度、流体性质、砂砾尺寸、砂砾含量、冲蚀角度等变量之间的关系，模拟不同的生产条件，具有更为广泛和全面的应用性能。
附图说明
图1是本发明提供的试样冲蚀磨损速率测量设备的结构示意图；
图2是图1中冲蚀装置的横剖面图；
图3是图2中台架的局部放大图；
图4是本发明提供的试样冲蚀磨损速率测量设备的计算模块与检测模块连接框图。
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。
请参见图1，图1是本发明提供的试样冲蚀磨损速率测量设备的结构示意图。
试样冲蚀磨损速率测量设备包括：储油罐1、泵2、冲蚀装置3、储砂罐4、收集装置5、油砂分离装置6、检测模块(未标示)以及计算模块9。
储油罐1内根据实验的不同需要，灌注不同种类的流体。
泵2的进口连通储油罐1，其出口连通冲蚀装置3。
请参见图2、图3，图2是图1中冲蚀装置的横剖面图；图3是图2中台架的局部放大图。
冲蚀装置3包括外壳本体31、喷嘴32、底座33、法兰盘34、台架35、密封圈36、观察窗37以及环形聚光灯38。
外壳本体31为管状结构，一端开设有进液口，另一端开口，开口端与法兰盘34固定连接，形成安装口，底座33部分嵌插于外壳本体31内，并与法兰盘34可拆卸连接，形成一个冲蚀腔，冲蚀腔内径朝底座33的方向均匀增大。喷嘴32穿过进液口且其出液端正对台架35上的夹持槽，其进液端位于冲蚀腔外，且与泵2的出口连通，喷嘴32与进液口之间通过密封圈36密封连接。喷嘴32为单口喷嘴，可更换不同尺寸或开口形状的冲蚀喷嘴来模拟井下套管上的炮眼及套管受不均匀地应力下变形的炮眼。底座33包括底座本体331、连接部332以及透板333。底座本体331为环状结构，四周与法兰盘34可拆卸连接。连接部332为筒状结构，一端与底座本体331同轴垂直连接，嵌插于冲蚀腔内。透板333与底座本体331的内环可拆卸密封连接，用于实验时更换试样100。台架35包括伸缩筒351、环本体352、夹持体353以及夹片354，其中伸缩筒351、环本体352以及夹持体353为一体成型结构。伸缩筒351为筒状，一端与连接部352活动连接，其连接方式包括但不限于螺纹啮合连接，滑槽配合连接，只要实现伸缩筒351能沿轴向运动即可。环本体352为环形，其内径小于伸缩筒351，同轴连接伸缩筒351另一端。夹持体353也为环形，其内径小于环本体352，同轴连接环本体352一端。夹片354一端连接环本体353另一端，环本体352、夹持体353以及夹片354配合形成夹持槽，试样100放置于夹持槽内，夹片354另一端与夹持体353配合夹紧试样100。台架35将冲蚀腔分割为第一冲蚀腔和第二冲蚀腔，第一冲蚀腔和第二冲蚀腔通过夹持槽连通。外壳本体31上设置有连通第一冲蚀腔的第一排液口311，第一排液口311上设置有单向开关312。连接部332上设置有连通第二冲蚀腔的第二排液口331。观察窗37设置于外壳本体31的中部，在实验进行时，实验员可以通过观察窗37观察试样100被冲蚀的情况。环形聚光灯38内置于冲蚀腔内，朝向台架35照射，使得观察人员观察的更加清楚。
储砂罐4连通泵2与喷嘴32之间的管路，内部根据实验需要放置不同材质，不同尺寸的砂砾。
收集装置5包括第一收集装置51和第二收集装置52。第一收集装置51连通第一排液口311，第二收集装置52连通第二排液口331。第一收集装置51和第二收集装置52的上部至少部分结构透明，在本实施例中，优选的采用全透明材料例如有机玻璃，制作收集装置5，便于实验人员观察第一收集装置51和第二收集装置52内的砂砾情况，也便于实验仪器采集第一收集装置51和第二收集装置52内的图像。
油砂分离装置6进口端分别连通第一收集装置51和第二收集装置52，其油路出口连通储油罐1，其砂路出口连通储砂罐4，形成一个闭合回路，使得流体和砂砾能够在实验设备内重复使用。
请参见图4，图4是本发明提供的试样冲蚀磨损速率测量设备的计算模块与检测模块连接框图。
检测模块包括第一流量计81、第二流量计82，压力监控装置83、质量传感器84、激光测粒度仪85、图像传感器86，测距仪87以及距离传感器88。
第一流量计81设置于泵2与喷嘴32之间的管路上，并位于连通储砂罐4的支路之前，用于采集泵2泵出流体的流速，当流速达到实验要求值之后，再打开储砂罐4上的阀门，利用流体流动产生的负压，将储砂罐4内的砂砾吸入到流体当中。第二流量计82设置于第二收集装置52与第二排液口331之间的管路上，用于采集流入第二收集装置52的含砂流体的流速。压力监控装置83为压力表、压力控制阀或者压力表和压力控制阀的组合，设置于第一流量计81与喷嘴32之间的管路上，并位于连通储砂罐4的支路之后，用于采集含砂流体的压力数值。
质量传感器84设置于第二收集装置52的底部，用于测量第二收集装置52质量的实时变化。第一收集装置51和第二收集装置52外均设置有一个激光测粒度仪85和图像传感器86，并朝向第一收集装置51和第二收集装置52的透明部分，透过透明部分采集内部砂砾的图像。激光测粒度仪85能根据散射光的分布推算砂砾颗粒的粒度，图像传感器86能观察砂砾分散状况、样品的大致粒度范围、以及是否存在低含量的大颗粒或小颗粒。测距仪87设置于外壳本体31内靠近喷嘴32的一端，距离传感器88分别设置于喷嘴32和台架35上，用于更加精确地调节喷嘴32和台架35的相对位置。
计算模块9收集检测模块内采集到的数据，并通过下列方法计算：
评价方法一，采用穿过试样100的流体平均含砂浓度η作为筛管试样100档砂性能评价参数，用来表征试样的冲蚀磨损情况：
评价方法二，激光测粒度仪85以及图像传感器86分别测量第一收集装置51的出砂粒度α1与第二收集装置52的出砂粒度α2，采集数据后记录不同时刻的α1与α2的比值，通过计算两者的相对变化，即λ＝α1/α2作为试样冲蚀磨损指标；
评价方法三，实验完成后，将试样冲洗晾干，记录并对比冲蚀前筛管试样100的质量m1与冲蚀后筛管试样片100的质量m2，计算出筛管试样片100的质量百分比减少θ＝1-m2/m1，作为评价试样100冲蚀磨损的指标。
在实际操作中，先根据需要模拟的现实条件，选取对应合适的流体和砂砾，并将流体灌注于储油罐1中，砂砾放置于储砂罐4内。然后根据需要模拟的喷嘴口形状以及俯仰角度选择合适的喷嘴32。打开透板333，穿过通孔安装试样100，并利用夹片36夹紧试样100。调节台架35使得试样100与喷嘴32之间的距离达到实验要求。最后将各个部件按照上述连接关系连接起来。
在实验过程中，调节泵2的功率改变流体的速率达到实验要求，当第一流量计81监测流速符合要求后，打开储砂罐4的阀门，通过阀门开闭大小，控制流体的含沙量符合实验要求。然后通过上述三种评价方法综合判断试样100的冲蚀情况。
当模拟射流冲击时，打开单向开关312，将泵2直接调整到实验所需功率，将含砂流体直接喷射到试样100上，测试试样的冲蚀情况。
当模拟孔缝冲蚀时，关闭单向开关312，现将泵2调整到一个安全功率，以一个不会磨损试样100的安全速率将含砂流体喷射到试样100上，当试样100上形成砂桥砂层后，再打开单向开关312，将泵2调整到实验所需功率，将含砂流体以实验所需的较高的速率喷射到试样100上，测试试样的冲蚀情况。
实施本发明实施例，具有如下有益效果：本发明的试样冲蚀磨损速率测量设备不仅能模拟射流冲击与孔缝冲蚀两种冲蚀情况，而且能在这一套设备上，试验冲蚀速率与砂砾速度、流体性质、砂砾尺寸、砂砾含量、冲蚀角度等变量之间的关系，模拟不同的生产条件，具有更为广泛和全面的应用性能。
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。