一种钻屑输送微循环单元试验方法及试验装置的制造方法
【专利摘要】本发明提供一种钻屑输送微循环单元试验方法及试验装置，属于试验机领域。利用钻屑输送微循环单元试验装置，在一定温度和压力下，通过全过程实时采集钻屑输送微循环单元转速、流量、漏失量、扭矩、扬程等运行环境和状态参数，得到精准的钻屑输送微循环单元运行工况。研究钻屑输送微循环单元输送不同配比试验物料，得出钻屑输送微循环单元固相颗粒最大含量。本试验装置操作简单，试验物料可循环利用，可获得较真实的试验数据，利用试验数据能够对钻屑输送微循环单元进行优化设计和改善输送性能；利用试验装置可以对钻屑输送微循环单元做出厂评估，应用前景广阔。
【专利说明】
一种钻屑输送微循环单元试验方法及试验装置
技术领域
[0001]本发明属于试验机领域，尤其涉及一种输送多相且固相颗粒粒径不大于3mm，一定温度和压力下钻肩输送微循环单元试验方法及试验装置。
【背景技术】
[0002]钻肩输送微循环单元是石油探测设备重要组成部分，其内置螺杆栗、输送管路和密封装置，钻肩输送微循环单元主要性能指标温度、压力、转速、流量、漏失量、扭矩、扬程等运行环境和状态参数。现有钻肩输送微循环单元试验装置主要由电机驱动钻肩输送微循环单元，人工填料，试验数据不真实。通过所述的试验装置研究测试一定温度和压力下钻肩输送装置运行状况，全过程实时采集钻肩输送微循环单元温度、压力、转速、流量、漏失量、扭矩等运行环境和状态参数。
[0003]现有技术中没有可参考的钻肩输送微循环单元的真实性能数据，更没有输送不同配比固体物料时，钻肩输送微循环单元工作数据。
【发明内容】
[0004]本发明提供一种钻肩输送微循环单元试验方法及试验装置，以监测真实钻肩输送微循环单元的真实性能参数指标，以及不同配比固体物料时，钻肩输送微循环单元数据，利用试验数据对钻肩输送微循环单元进行优化设计和改善输送性能;利用试验装置对钻肩输送微循环单元做出厂评估。
[0005]本发明所采用的技术方案是:由高温环境模拟模块、填料模块、传动加载模块、安装模块和检测模块组成，钻肩输送微循环单元置于高温环境模拟模块中，高温环境模拟模块对其提供真实工作环境，填料模块用于为钻肩输送微循环单元提供输送的试验物料，传动加载模块为钻肩输送微循环单元提供加载与卸载;高温环境模拟模块I置于填料模块和传动加载模块之间，通过T型块固定安装在模块之上，检测模块与传动加载模块连接；
所述的高温环境模拟模块是由压力筒、进料接管、钻肩输送微循环单元、传动输送空心轴、角接触轴承、进出口法兰、密封环、锁紧压盘、密封端盖、锁紧螺钉、锁母、温度传感器、压力传感器、进水管路、出水管路、安全阀、出料接管、旋转输送接管、密封座、水压栗、感应加热装置第一段电阻丝、感应加热装置第二段电阻丝、感应加热装置第三段电阻丝组成;将钻肩输送微循环单元存放置压力筒中心，与压力筒、进料接管、传动输送空心轴组成围压腔，双列角接触轴承为钻肩输送微循环单元提供支撑，利用进出口法兰、密封环、锁紧压盘、密封端盖、锁紧螺钉、锁母对围压腔密封;感应加热装置第一段电阻丝、感应加热装置第二段电阻丝和感应加热装置第三段电阻丝间隔均匀置于围压腔外围；将水压栗置于围压腔后方;将温度传感器、压力传感器、进水管路、出水管路置于感应加热装置第一段电阻丝与感应加热装置第二段电阻丝之间，分布于上下前后方位，安全阀设置在感应加热装置第二段电阻丝与感应加热装置第三段电阻丝之间上方;传动输送空心轴、出料接管和旋转输送接管利用密封座固定； 所述的填料模块由加热搅拌罐、输送栗、第一阀门、第二阀门、第三阀门、进料座、第一电磁流量计、第一连接管路、第二连接管路、输送管路、感应加热装置第四段电阻丝、安装支撑架和移动底座、加热搅拌罐第一出料口、加热搅拌罐第二出料口、加热搅拌罐第三出料口组成。加热搅拌罐第一出料口与第一阀门通过第一连接管路与进料座相连，经第一电磁流量计与输送管路与高温环境模拟模块中出料接管相连;加热搅拌罐第二出料口与第二阀门通过第二连接管路与输送栗相连再经进料座、第一电磁流量计、输送管路与高温环境模拟模块中出料接管相连;加热搅拌罐第三出料口与第三阀门相连;加热搅拌罐外围安装感应加热装置第四段电阻丝，利用安装支撑架将加热搅拌罐固定于移动底座上；
所述的传动加载模块由电机、减速器、联轴器、带传动主动轴、带传动空心轴、同步带、密封接管、键、连接法兰盘、第四阀门、第五阀门、压力表、三通、扭矩传感器组成。电机通过联轴器与减速器相连，经扭矩传感器后，采用键连接将减速器和同步带主动轴串联，经同步带、带传动空心轴和连接法兰盘与钻肩输送微循环单元相连，同时带传动空心轴与压力表、密封接管相连，同时密封接管与三通相连，三通分别与第四阀门、第五阀门相连；
所述的安装模块由底座、T型块、限位块、地脚螺栓、锁紧螺钉和底板组成。将3块底座利用锁紧螺钉串联，T型块内置于底座T型槽内，限位块安装在底座两侧，底板与串联后的底座配合紧密，利用锁紧螺钉串联，同时利用地脚螺栓将安装模块固定于地面上；
所述的检测模块由第一物料循环管路、第二物料循环管路、第二电磁流量计、扬程检测管路、位置传感器组成。第二电磁流量计置于第一物料循环管路和第二物料循环管路之间，第一物料循环管路与所述的传动加载模块中第四阀门相连;扬程检测管路经位置传感器与所述的传动加载模块中第五阀门相连。
[0006]所述的带传动空心轴作为输送试验物料管道经加热搅拌罐，利用第一物料循环管路和第二物料循环管路形成钻肩输送微循环单元输送物料形成闭环。
[0007]所述的利用钻肩输送微循环单元试验装置，在一定温度和压力下，通过全过程实时采集钻肩输送微循环单元转速、流量、漏失量、扭矩、扬程等运行环境和状态参数，得到精准的钻肩输送微循环单元运行工况。利用钻肩输送微循环单元输送不同配比试验物料，得出钻肩输送微循环单元固相颗粒最大含量。
[0008]—种钻肩输送微循环单元试验方法，包括下列步骤:
步骤一:利用水压栗使高温环境模拟模块中的围压腔内水压满足试验所需，利用感应加热装置对围压腔进行加热至试验所需温度；
步骤二:加热搅拌罐将试验物料搅拌均匀，得到一定配比的试验物料，经过输送栗将物料输送至高温环境模拟模块；
步骤三:打开第四阀门，关闭第五阀门试验物料经第一电磁流量计进入钻肩输送微循环单元，经过第二电磁流量计最终回到加热搅拌罐，利用扭矩传感器得出扭矩和转速，第一电磁流量计测出进流口量、第二电磁流量计测出出口流量，得出漏失率；
步骤四:重复步骤一、二后，打开第五阀门，关闭第四阀门，利用扭矩传感器得出扭矩和转速，利用位置传感器，得出扬程。
[0009]本发明的有益效果是:设有高温环境模拟模块，全过程实时采集钻肩输送微循环单元转速、流量、漏失量、扭矩、扬程等运行环境和状态参数，得到精准的钻肩输送微循环单元运行工况;利用试验数据能够对钻肩输送微循环单元进行优化设计和改善输送性能;利用试验装置可以对钻肩输送微循环单元做出厂评估，更加实际、科学合理。
【附图说明】
[0010]图1是本发明的主机总成立体结构示意图；
图2是本发明的主机试验过程示意图；
图3是本发明的高温环境模拟模块剖视示意图；
图4是本发明的高温环境模拟模块立体结构示意图；
图5是本发明的填料模块模块主视示意图；
图6是本发明的传动加载模块俯视示意图；
图7是图6的A-A剖视示意图；
图8是本发明的安装模块立体结构示意图；
图9是本发明的检测模块立体结构示意图。
【具体实施方式】
[0011 ]由高温环境模拟模块1、填料模块2、传动加载模块3、安装模块4和检测模块5组成，钻肩输送微循环单元103置于高温环境模拟模块I中，高温环境模拟模块I对其提供真实工作环境，填料模块2用于为钻肩输送微循环单元103提供输送的试验物料，传动加载模块3为钻肩输送微循环单元103提供加载与卸载;高温环境模拟模块I置于填料模块2和传动加载模块3之间，通过T型块402固定安装在模块4之上，检测模块5与传动加载模块3连接；
所述高温环境模拟模块I是由压力筒101、进料接管102、钻肩输送微循环单元103、传动输送空心轴104、角接触轴承105、进出口法兰106、密封环107、锁紧压盘108、密封端盖109、锁紧螺钉110、锁母111、温度传感器112、压力传感器113、进水管路114、出水管路115、安全阀116、出料接管117、旋转输送接管118、密封座119、水压栗120、感应加热装置第一段电阻丝121、感应加热装置第二段电阻丝122、感应加热装置第三段电阻丝123组成；将钻肩输送微循环单兀103存放置压力筒101中心，与压力筒101、出料接管117、传动输送空心轴104组成围压腔，双列角接触轴承105为钻肩输送微循环单元103提供支撑，利用进出口法兰106、密封环107、锁紧压盘108、密封端盖109、锁紧螺钉110、锁母111对围压腔密封;感应加热装置第一段电阻丝121、感应加热装置第二段电阻丝122和感应加热装置第三段电阻丝123间隔均匀置于围压腔外围；将水压栗120置于围压腔后方;将温度传感器112、压力传感器113、进水管路114、出水管路115置于感应加热装置第一段电阻丝121与感应加热装置第二段电阻丝122之间，分布于上下前后方位，安全阀116设置在感应加热装置第二段电阻丝122与感应加热装置第三段电阻丝123之间上方;传动输送空心轴104、进料接管102和旋转输送接管118利用密封座119固定；
所述填料模块2由加热搅拌罐201、输送栗202、第一阀门203、第二阀门204、第三阀门205、进料座206、第一电磁流量计207、第一连接管路208、第二连接管路209、输送管路210、感应加热装置第四段电阻丝211、安装支撑架212和移动底座213、加热搅拌罐第一出料口214、加热搅拌罐第二出料口 215、加热搅拌罐第三出料口 216组成;加热搅拌罐第一出料口214与第一阀门203通过第一连接管路208与进料座206相连，经第一电磁流量计207与输送管路210与高温环境模拟模块I中进料接管102相连;加热搅拌罐第二出料口 215与第二阀门204通过第二连接管路209与输送栗202相连再经进料座206、第一电磁流量207、输送管路210与高温环境模拟模块I中进料接管102相连;加热搅拌罐第三出料口 216与第三阀门205相连;加热搅拌罐201外围安装感应加热装置第四段电阻丝211，利用安装支撑架212将加热搅拌罐201固定于移动底座213上。
[0012]所述传动加载模块3由电机301、减速器302、联轴器303、带传动主动轴304、带传动空心轴305、同步带306、密封接管307、键308、连接法兰盘309、第四阀门310、第五阀门311、压力表312、三通313和扭矩传感器314组成，电机301通过联轴器303与减速器302相连，经扭矩传感器314后，采用键308连接将减速器302和同步带主动轴304串联，经同步带306、带传动空心轴305和连接法兰盘309与钻肩输送微循环单元103相连，同时带传动空心轴305与压力表312、密封接管307相连，同时密封接管307与三通313相连，三通313分别与第四阀门310、第五阀门311相连。
[0013]所述安装模块4由底座401、T型块402、限位块403、地脚螺栓404、锁紧螺钉405和底板406组成;将3块底座401利用锁紧螺钉405串联，T型块402内置于底座401Τ型槽内，限位块403安装在底座401两侧，底板406与串联后的底座401配合紧密，利用锁紧螺钉405串联，同时利用地脚螺栓404将安装模块4固定于地面上。
[0014]所述检测模块5由第一物料循环管路501、第二物料循环管路502、第二电磁流量计503、扬程检测管路504、位置传感器505组成；第二电磁流量计503置于第一物料循环管路501和第二物料循环管路502之间，第一物料循环管路501与所述的传动加载模块3中第四阀门310相连;扬程检测管路504经位置传感器505与所述的传动加载模块3中第五阀门311相连。
[0015]所述带传动空心轴305作为输送试验物料管道经加热搅拌罐201、利用第一物料循环管路501和第二物料循环管路502形成钻肩输送微循环单元103输送物料形成闭环。
[0016]利用钻肩输送微循环单元103试验装置，在一定温度和压力下，通过全过程实时采集钻肩输送微循环单元103转速、流量、漏失量、扭矩、扬程等运行环境和状态参数，得到精准的钻肩输送微循环单元103运行工况。利用钻肩输送微循环单元103输送不同配比试验物料，得出钻肩输送微循环单元103固相颗粒最大含量。
[0017]一种钻肩输送微循环单元试验方法，包括下列步骤:
步骤一:利用水压栗120使高温环境模拟模块I中的围压腔内水压满足试验所需，利用感应加热装置对围压腔进行加热至试验所需温度；
步骤二:加热搅拌罐201将试验物料搅拌均匀，得到一定配比的试验物料，经过输送栗202将物料输送至高温环境模拟模块I;
步骤三:打开第四阀门310，关闭第五阀门311试验物料经第一电磁流量计207进入钻肩输送微循环单元103，经过第二电磁流量计503最终回到加热搅拌罐201，利用扭矩传感器314得出扭矩和转速，第一电磁流量计207测出进流口量、第二电磁流量计503测出出口流量，得出漏失率；
步骤四:重复步骤一、二后，打开第五阀门311，关闭第四阀门310，利用扭矩传感器314得出扭矩和转速，利用位置传感器505，得出扬程。
[0018]具体举例:
利用水压栗120使高温环境模拟模块I中的围压腔内水压达到2MPa，利用感应加热装置对围压腔进行加热至200°C ；
加热搅拌罐201将含固量50%试验物料搅拌均匀，得到试验物料，经过输送栗202将物料输送至高温环境模拟模块I;
打开第四阀门310，关闭第五阀门311试验物料经第一电磁流量计207进入钻肩输送微循环单元103，经过第二电磁流量计503最终回到加热搅拌罐201，利用扭矩传感器314得出扭矩0.8kN.m和转速260r/min，第一电磁流量计207测出进流口量30L/min、第二电磁流量计503测出出口流量28.8L/min，得出漏失率4% ；
重复步骤一、二后，打开第五阀门311，关闭第四阀门310，利用扭矩传感器314得出扭矩
0.8kN.111和26(^/1^11，利用位置传感器505，得出扬程26.8111。
【主权项】
1.一种钻肩输送微循环单元试验装置，其特征在于:由高温环境模拟模块、填料模块、传动加载模块、安装模块和检测模块组成，钻肩输送微循环单元置于高温环境模拟模块中，高温环境模拟模块对其提供真实工作环境，填料模块用于为钻肩输送微循环单元提供输送的试验物料，传动加载模块为钻肩输送微循环单元提供加载与卸载;高温环境模拟模块I置于填料模块和传动加载模块之间，通过T型块固定安装在模块之上，检测模块与传动加载模块连接； 所述的高温环境模拟模块是由压力筒、进料接管、钻肩输送微循环单元、传动输送空心轴、角接触轴承、进出口法兰、密封环、锁紧压盘、密封端盖、锁紧螺钉、锁母、温度传感器、压力传感器、进水管路、出水管路、安全阀、出料接管、旋转输送接管、密封座、水压栗、感应加热装置第一段电阻丝、感应加热装置第二段电阻丝、感应加热装置第三段电阻丝组成;将钻肩输送微循环单元存放置压力筒中心，与压力筒、进料接管、传动输送空心轴组成围压腔，双列角接触轴承为钻肩输送微循环单元提供支撑，利用进出口法兰、密封环、锁紧压盘、密封端盖、锁紧螺钉、锁母对围压腔密封;感应加热装置第一段电阻丝、感应加热装置第二段电阻丝和感应加热装置第三段电阻丝间隔均匀置于围压腔外围；将水压栗置于围压腔后方;将温度传感器、压力传感器、进水管路、出水管路置于感应加热装置第一段电阻丝与感应加热装置第二段电阻丝之间，分布于上下前后方位，安全阀设置在感应加热装置第二段电阻丝与感应加热装置第三段电阻丝之间上方;传动输送空心轴、出料接管和旋转输送接管利用密封座固定； 所述的填料模块由加热搅拌罐、输送栗、第一阀门、第二阀门、第三阀门、进料座、第一电磁流量计、第一连接管路、第二连接管路、输送管路、感应加热装置第四段电阻丝、安装支撑架和移动底座、加热搅拌罐第一出料口、加热搅拌罐第二出料口、加热搅拌罐第三出料口组成，加热搅拌罐第一出料口与第一阀门通过第一连接管路与进料座相连，经第一电磁流量计与输送管路与高温环境模拟模块中出料接管相连;加热搅拌罐第二出料口与第二阀门通过第二连接管路与输送栗相连再经进料座、第一电磁流量计、输送管路与高温环境模拟模块中出料接管相连;加热搅拌罐第三出料口与第三阀门相连;加热搅拌罐外围安装感应加热装置第四段电阻丝，利用安装支撑架将加热搅拌罐固定于移动底座上； 所述的传动加载模块由电机、减速器、联轴器、带传动主动轴、带传动空心轴、同步带、密封接管、键、连接法兰盘、第四阀门、第五阀门、压力表、三通、扭矩传感器组成，电机通过联轴器与减速器相连，经扭矩传感器后，采用键连接将减速器和同步带主动轴串联，经同步带、带传动空心轴和连接法兰盘与钻肩输送微循环单元相连，同时带传动空心轴与压力表、密封接管相连，同时密封接管与三通相连，三通分别与第四阀门、第五阀门相连； 所述的安装模块由底座、T型块、限位块、地脚螺栓、锁紧螺钉和底板组成，将3块底座利用锁紧螺钉串联，T型块内置于底座T型槽内，限位块安装在底座两侧，底板与串联后的底座配合紧密，利用锁紧螺钉串联，同时利用地脚螺栓将安装模块固定于地面上； 所述的检测模块由第一物料循环管路、第二物料循环管路、第二电磁流量计、扬程检测管路、位置传感器组成，第二电磁流量计置于第一物料循环管路和第二物料循环管路之间，第一物料循环管路与所述的传动加载模块中第四阀门相连;扬程检测管路经位置传感器与所述的传动加载模块中第五阀门相连。2.根据权利要求1所述的一种钻肩输送微循环单元试验装置，其特征在于:所述的带传动空心轴作为输送试验物料管道经加热搅拌罐，利用第一物料循环管路和第二物料循环管路形成钻肩输送微循环单元输送物料形成闭环。3.一种钻肩输送微循环单元试验方法，其特征在于:包括下列步骤: 步骤一:利用水压栗使高温环境模拟模块中的围压腔内水压满足试验所需，利用感应加热装置对围压腔进行加热至试验所需温度； 步骤二:加热搅拌罐将试验物料搅拌均匀，得到一定配比的试验物料，经过输送栗将物料输送至高温环境模拟模块； 步骤三:打开第四阀门，关闭第五阀门试验物料经第一电磁流量计进入钻肩输送微循环单元，经过第二电磁流量计最终回到加热搅拌罐，利用扭矩传感器得出扭矩和转速，第一电磁流量计测出进流口量、第二电磁流量计测出出口流量，得出漏失率； 步骤四:重复步骤一、二后，打开第五阀门，关闭第四阀门，利用扭矩传感器得出扭矩和转速，利用位置传感器，得出扬程。
【文档编号】G01M99/00GK105928724SQ201610254464
【公开日】2016年9月7日
【申请日】2016年6月2日
【发明人】孙宝瑞, 李光泽, 刘利强
【申请人】长春机械科学研究院有限公司