本發(fā)明涉及模擬顆粒運(yùn)移觀測(cè)技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種模擬水平井砂沉積下連續(xù)管作業(yè)的磨損原位觀測(cè)試驗(yàn)裝置。

背景技術(shù)：

隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，石油產(chǎn)品的消耗量越來(lái)越大，對(duì)于國(guó)外石油的進(jìn)口量也越來(lái)越多，而國(guó)內(nèi)部分油田的產(chǎn)量出現(xiàn)瓶頸，開(kāi)采原油的成本越來(lái)越大，開(kāi)采的難度不斷提高，隨著開(kāi)采的深入，高質(zhì)量的油田越來(lái)越少，因而大位移水平井作為提高鉆井效率中的重要方式不斷地受到大家的關(guān)注。

現(xiàn)階段，隨著石油開(kāi)采的逐漸深入，我國(guó)的石油開(kāi)采逐漸進(jìn)入后期階段，優(yōu)質(zhì)的石油儲(chǔ)藏越來(lái)越少，石油資源日益匱乏，開(kāi)采石油的難度也逐漸加大，油田開(kāi)采效率隨開(kāi)采的進(jìn)行越來(lái)越低，為提高原油的產(chǎn)量，提高油田單口井的開(kāi)采已經(jīng)成為必然的趨勢(shì)，當(dāng)前，國(guó)內(nèi)開(kāi)采的石油中百分之八十左右的原油產(chǎn)量來(lái)自于注水開(kāi)采，水驅(qū)油涉及的地質(zhì)儲(chǔ)量高達(dá)一百多億噸，高效率的驅(qū)油成為提高采收的必要手段，對(duì)于基數(shù)如此大的總體產(chǎn)油量，相對(duì)每提高一個(gè)百分點(diǎn)的采收率，對(duì)于實(shí)際的新增的原油采收將達(dá)到億噸的量，因而想要提高原油的采收，注水驅(qū)油是原油開(kāi)采高效率的關(guān)鍵所在，但是基本的注水開(kāi)采后，還有百分之七十左右的原油依舊在油區(qū)中間存在，這是一個(gè)非常大的原油儲(chǔ)藏量。

在進(jìn)行連續(xù)管作業(yè)時(shí)，連續(xù)管與井壁或者套管存在不同程度的摩擦，這一直是人們關(guān)注的重點(diǎn)，是一個(gè)長(zhǎng)久的研究熱點(diǎn)?，F(xiàn)階段連續(xù)管鉆井技術(shù)的使用并不十分廣泛。在對(duì)于其接觸區(qū)的顆粒運(yùn)移軌跡和規(guī)律及連續(xù)管外表面磨損的研究較少。所以對(duì)于管壁磨損的觀測(cè)以及在不同沖砂液、不同壓力、不同作業(yè)速度等條件下的顆粒運(yùn)移規(guī)律的研究是一個(gè)十分迫切的內(nèi)容。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明實(shí)施例提供了種模擬水平井砂沉積下連續(xù)管作業(yè)的磨損原位觀測(cè)試驗(yàn)裝置，以實(shí)現(xiàn)模擬在井下不同連續(xù)管砂沉積多種作業(yè)工況，原位地觀測(cè)在試樣接觸區(qū)顆粒運(yùn)移的軌跡和規(guī)律，便于對(duì)井下連續(xù)管清砂作業(yè)工藝的優(yōu)化。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明實(shí)施例提供了一種模擬水平井砂沉積下連續(xù)管作業(yè)的磨損原位觀測(cè)試驗(yàn)裝置，包括：

試驗(yàn)臺(tái)底座，所述試驗(yàn)臺(tái)底座上固定多根支撐柱；

試驗(yàn)操作臺(tái)，套設(shè)在所述支撐柱上，所述試驗(yàn)操作臺(tái)中部鏤空；

試驗(yàn)控制臺(tái)，套設(shè)在所述支撐柱上并固定；

下試樣運(yùn)動(dòng)組件，由第一伺服電機(jī)、試樣滾珠絲杠及試樣運(yùn)動(dòng)絲杠螺母組成，所述第一伺服電機(jī)固定在所述試驗(yàn)操作臺(tái)上，所述試樣滾珠絲杠的一端與所述第一伺服電機(jī)固定連接，所述試樣運(yùn)動(dòng)絲杠螺母套設(shè)在所述試樣滾珠絲杠上；

試樣安裝組件，包括：下試樣板、下試樣板擋板、加載系統(tǒng)下試樣運(yùn)動(dòng)組件、加載系統(tǒng)及試樣組；所述下試樣板設(shè)置在所述試樣運(yùn)動(dòng)絲杠螺母之上，所述下試樣板擋板在所述下試樣板上圍成試樣接觸區(qū)；所述加載系統(tǒng)下試樣運(yùn)動(dòng)組件包括：移運(yùn)導(dǎo)軌、第二伺服電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，設(shè)置在所述試驗(yàn)控制臺(tái)的下表面；所述加載系統(tǒng)包括：加載裝置及加載力傳感器，設(shè)置在所述加載系統(tǒng)下試樣運(yùn)動(dòng)組件的下部；所述試樣組包括：試樣夾具及上管體試樣，設(shè)置在所述加載系統(tǒng)的下部；

沖砂液循環(huán)組件，包括：變量泵、沖砂液配比站、測(cè)試傳感器及廢液回收器皿，所述測(cè)試傳感器設(shè)置在所述試驗(yàn)操作臺(tái)上，所述沖砂液配比站用于提供清水、含原油和多種濃度的洗井液，利用所述變量泵將所述沖砂液配比站中的沖砂液先后經(jīng)過(guò)測(cè)試傳感器和流道軟管輸入至所述下試樣板擋板的供液孔，進(jìn)入所述試樣接觸區(qū)，從所述試樣接觸區(qū)流出的沖砂液通過(guò)流道軟管返回所述廢液回收器皿；

觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)組件，包括：控制電機(jī)、聯(lián)軸器、顯微鏡運(yùn)動(dòng)絲杠及顯微鏡運(yùn)動(dòng)絲杠螺母；所述控制電機(jī)設(shè)置在所述試驗(yàn)臺(tái)底座上，所述顯微鏡運(yùn)動(dòng)絲杠的一端固定在所述控制電機(jī)上，所述顯微鏡運(yùn)動(dòng)絲杠螺母套設(shè)在所述顯微鏡運(yùn)動(dòng)絲杠上；

顯微觀測(cè)組件，包括：顯微鏡鏡頭、焦距微調(diào)旋鈕、顯微鏡移動(dòng)式夾具組件、豎直調(diào)節(jié)滑軌及圖像采集裝置，所述顯微鏡鏡頭、焦距微調(diào)旋鈕及圖像采集裝置固定在所述顯微鏡移動(dòng)式夾具組件上，所述顯微鏡移動(dòng)式夾具組件通過(guò)所述豎直調(diào)節(jié)滑軌固定在所述顯微鏡運(yùn)動(dòng)絲杠螺母上；

控制柜，設(shè)置在所述試驗(yàn)控制臺(tái)上，所述控制柜中設(shè)置處理器及控制器，

所述處理器連接所述加載力傳感器及顯微觀測(cè)組件，用于根據(jù)所述加載力傳感器的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行加載力-摩擦力的換算，并處理所述顯微觀測(cè)組件記錄的圖像；

所述控制器連接所述第一伺服電機(jī)、第二伺服電機(jī)、控制電機(jī)及變量泵，用于控制所述第一伺服電機(jī)與控制電機(jī)的多速同步運(yùn)動(dòng)及所述變量泵的流量，實(shí)現(xiàn)試樣接觸區(qū)的原位觀測(cè)。

一實(shí)施例中，所述下試樣板在所述試樣滾珠絲杠的帶動(dòng)下進(jìn)行多速調(diào)節(jié)的水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

一實(shí)施例中，所述觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)組件通過(guò)所述控制器的控制與所述下試樣運(yùn)動(dòng)組件的同步運(yùn)動(dòng)。

一實(shí)施例中，所述下試樣板為透明耐磨材料。

一實(shí)施例中，所述試驗(yàn)操作臺(tái)通過(guò)所述支撐柱上的調(diào)節(jié)固定螺母實(shí)現(xiàn)臺(tái)面高度的調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)顯微鏡鏡頭的焦距。

一實(shí)施例中，所述下試樣運(yùn)動(dòng)組件還包括：觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)組件，連接在所述顯微鏡運(yùn)動(dòng)絲杠另一端并設(shè)置在所述試驗(yàn)臺(tái)底座上。

一實(shí)施例中，還包括：顯示器，連接所述顯微觀測(cè)組件及處理器，所述顯示器用于顯示所述處理器的圖像處理結(jié)果，并顯示顯微鏡鏡頭實(shí)時(shí)觀測(cè)到的圖像。

一實(shí)施例中，所述試樣接觸區(qū)包括：平面接觸方式和不同曲率半徑的弧面接觸方式，以模擬不同強(qiáng)度、直徑和材料的上管體試樣在不同階段與井壁接觸的實(shí)際工況。

一實(shí)施例中，所述上管體試樣的接觸面可為多種不同紋路，以模擬不同井下作業(yè)磨損狀態(tài)下連續(xù)油管與井壁的接觸。

一實(shí)施例中，所述顯微鏡移動(dòng)式夾具組件還包括豎直調(diào)節(jié)滑軌，顯微鏡移動(dòng)式夾具在所述豎直調(diào)節(jié)滑軌上上下移動(dòng)，以調(diào)節(jié)所述顯微觀測(cè)組件的高度。

一實(shí)施例中，所述加載系統(tǒng)下試樣運(yùn)動(dòng)組件沿所述移運(yùn)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，以對(duì)所述下試樣板和上管體試樣進(jìn)行安裝與更換。

一實(shí)施例中，沉砂的顆粒的尺寸變化范圍為0.5mm-3mm。

利用本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)模擬在井下不同連續(xù)管砂沉積多種作業(yè)工況，操作方便。在試驗(yàn)過(guò)程中可以原位地觀測(cè)在試樣接觸區(qū)顆粒運(yùn)移的軌跡和規(guī)律，便于對(duì)井下連續(xù)管清砂作業(yè)工藝的優(yōu)化，同時(shí)可以觀測(cè)顆粒的破碎以及管體試樣磨損微觀結(jié)構(gòu)，做出合理的井下作業(yè)工具的壽命評(píng)價(jià)，降低安全隱患。

附圖說(shuō)明

為了更清楚地說(shuō)明本發(fā)明實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對(duì)實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖作簡(jiǎn)單地介紹，顯而易見(jiàn)地，下面描述中的附圖僅僅是本發(fā)明的一些實(shí)施例，對(duì)于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來(lái)講，在不付出創(chuàng)造性勞動(dòng)的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的模擬水平井砂沉積下連續(xù)管作業(yè)磨損原位觀測(cè)試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的顯微觀測(cè)組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖3為本發(fā)明一實(shí)施例的試樣接觸區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖4為本發(fā)明另一實(shí)施例的試樣接觸區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖5A至圖5C為本發(fā)明實(shí)施例試樣接觸區(qū)的接觸形式的類型示意圖；

圖6A及圖6B為本發(fā)明實(shí)施例上管體試樣接觸面的紋路示意圖；

圖7為本發(fā)明實(shí)施例的下試樣運(yùn)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖8為本發(fā)明實(shí)施例的加載系統(tǒng)下試樣運(yùn)動(dòng)組件的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖9為本發(fā)明基本控制示意圖。

具體實(shí)施方式

下面將結(jié)合本發(fā)明實(shí)施例中的附圖，對(duì)本發(fā)明實(shí)施例中的技術(shù)方案進(jìn)行清楚、完整地描述，顯然，所描述的實(shí)施例僅僅是本發(fā)明一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒景l(fā)明中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒(méi)有做出創(chuàng)造性勞動(dòng)前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本發(fā)明保護(hù)的范圍。

圖1為本發(fā)明實(shí)施例的模擬水平井砂沉積下連續(xù)管作業(yè)磨損原位觀測(cè)試驗(yàn)裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該系統(tǒng)主要包括：試驗(yàn)臺(tái)底座1，試驗(yàn)操作臺(tái)7，試驗(yàn)控制臺(tái)24，下試樣運(yùn)動(dòng)組件，試樣安裝組件，沖砂液循環(huán)組件，觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)組件，顯微觀測(cè)組件及控制柜。

試驗(yàn)臺(tái)底座1上固定多根支撐柱3，固定方式可以為螺紋連接或者焊接。一實(shí)施例中，如圖1所示，支撐柱3與試驗(yàn)臺(tái)底座1通過(guò)螺紋連接，然后通過(guò)固定螺母2將支撐柱3緊固在試驗(yàn)臺(tái)底座1上。支撐柱3的根數(shù)可以根據(jù)實(shí)際情況設(shè)置為3根、4根或者更多，本發(fā)明不以此為限。

試驗(yàn)操作臺(tái)7套設(shè)在支撐柱3上并固定。一實(shí)施例中，可以通過(guò)套設(shè)在固定支撐柱3上的調(diào)節(jié)螺母6進(jìn)行固定，每根支撐柱3可以在試驗(yàn)操作臺(tái)7的上下分別套設(shè)調(diào)節(jié)螺母6。通過(guò)調(diào)節(jié)螺母6可以實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)操作臺(tái)7的臺(tái)面高度調(diào)節(jié)。

試驗(yàn)控制臺(tái)24套設(shè)在所述支撐柱上并固定，所述試驗(yàn)控制臺(tái)24用于放置控制柜及顯示器20。

如圖1及圖7所示，下試樣運(yùn)動(dòng)組件主要包括：伺服電機(jī)25、試樣滾珠絲杠10及試樣運(yùn)動(dòng)絲杠螺母12等。伺服電機(jī)25固定在試驗(yàn)操作臺(tái)7上，試樣滾珠絲杠10的一端與伺服電機(jī)25固定連接，試樣運(yùn)動(dòng)絲杠螺母12套設(shè)在試樣滾珠絲杠10上。

如圖1所示，試樣安裝組件包括：下試樣板11、下試樣板擋板13、加載系統(tǒng)下試樣運(yùn)動(dòng)組件、19加載系統(tǒng)及試樣組。

其中，下試樣板11設(shè)置在試樣運(yùn)動(dòng)絲杠螺母12之上，下試樣板11在試樣滾珠絲杠10的帶動(dòng)下進(jìn)行多速調(diào)節(jié)的水平往復(fù)運(yùn)動(dòng)。

下試樣板擋板13在下試樣板11上圍成試樣接觸區(qū)。加載系統(tǒng)下試樣運(yùn)動(dòng)組件設(shè)置在試驗(yàn)控制臺(tái)24的下表面，如圖8所示，加載系統(tǒng)下試樣運(yùn)動(dòng)組件包括：移運(yùn)導(dǎo)軌23、扶正器21及設(shè)置在傳動(dòng)箱體19中第二伺服電機(jī)及傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，傳動(dòng)機(jī)構(gòu)可以是齒輪組或者絲杠。加載系統(tǒng)包括：加載裝置18及加載力傳感器17，設(shè)置在加載系統(tǒng)下試樣運(yùn)動(dòng)組件的下部。加載系統(tǒng)可以模擬不同加載力的條件，從而記錄顆粒形態(tài)特征和運(yùn)移軌跡及規(guī)律。試樣組包括：試樣夾具16及上管體試樣15，設(shè)置在加載系統(tǒng)的下部。

本發(fā)明具體實(shí)施時(shí)，加載系統(tǒng)下試樣運(yùn)動(dòng)組件可以沿移運(yùn)導(dǎo)軌運(yùn)動(dòng)，以方便對(duì)下試樣板和上管體試樣進(jìn)行安裝與更換。

如圖1所示，沖砂液循環(huán)組件包括：變量泵32、沖砂液配比站33、測(cè)試傳感器14及廢液回收器皿4，測(cè)試傳感器14設(shè)置在試驗(yàn)操作臺(tái)7上，沖砂液配比站33用于提供清水、含原油和多種濃度的洗井液，利用變量泵32將沖砂液配比站33中的沖砂液先后經(jīng)過(guò)測(cè)試傳感器和流道軟管5輸入至下試樣板擋板的供液孔，進(jìn)入試樣接觸區(qū)，從試樣接觸區(qū)流出的沖砂液通過(guò)流道軟管5返回所述廢液回收器皿。

沖砂液循環(huán)組件可以進(jìn)行清水、含原油液體以及不同濃度和種類的聚合物洗井液的循環(huán)，可以模擬不同工況下的顆粒運(yùn)移軌跡及規(guī)律。

如圖1所示，觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)組件包括：控制電機(jī)34、聯(lián)軸器35、顯微鏡運(yùn)動(dòng)絲杠36、顯微鏡運(yùn)動(dòng)絲杠螺母31及試樣支撐軸承37。34控制電機(jī)設(shè)置在所述試驗(yàn)臺(tái)底座上，顯微鏡運(yùn)動(dòng)絲杠36的一端固定在控制電機(jī)上，顯微鏡運(yùn)動(dòng)絲杠螺母套31設(shè)在顯微鏡運(yùn)動(dòng)絲杠36上，試樣支撐軸承37固定在試樣滾珠絲杠36的另一端并設(shè)置在試驗(yàn)操作臺(tái)7上。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例的顯微觀測(cè)組件的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖1及圖2所示，顯微觀測(cè)組件包括：顯微鏡鏡頭27、焦距微調(diào)旋鈕28、顯微鏡移動(dòng)式夾具組件29、豎直調(diào)節(jié)滑軌40及圖像采集裝置30，顯微鏡鏡頭27、焦距微調(diào)旋鈕28及圖像采集裝置30固定在一起，然后固定在顯微鏡移動(dòng)式夾具組件29上，顯微鏡移動(dòng)式夾具29組件固定在顯微鏡運(yùn)動(dòng)絲杠螺母31上。顯微鏡移動(dòng)式夾具29可以在豎直調(diào)節(jié)滑軌40上上下移動(dòng)，以調(diào)節(jié)所述顯微觀測(cè)組件的高度。

一實(shí)施例中，顯微鏡鏡頭27可以采集顆粒形態(tài)特征圖像，運(yùn)移軌跡和規(guī)律以及試樣外表面磨損特性等參數(shù)。顯微鏡鏡頭27可以選擇普通顯微鏡頭、熒光顯微鏡和高速顯微鏡鏡等。

一實(shí)施例中，顯微鏡移動(dòng)式夾具組件29設(shè)置有豎直調(diào)節(jié)滑軌，顯微鏡移動(dòng)式夾具29可以在豎直調(diào)節(jié)滑軌上上下移動(dòng)，以調(diào)節(jié)所述顯微觀測(cè)組件的高度。

如圖1所示，控制柜22設(shè)置在試驗(yàn)控制臺(tái)上，所述控制柜中設(shè)置處理器及控制器(圖中未示出)。

處理器連接加載力傳感器17及顯微觀測(cè)組件，用于根據(jù)加載力傳感器17的測(cè)試數(shù)據(jù)進(jìn)行加載力-摩擦力的換算，并處理顯微觀測(cè)組件記錄的圖像，完成數(shù)據(jù)的實(shí)時(shí)采集和對(duì)數(shù)據(jù)的分析與優(yōu)化。

控制器連接第一伺服電機(jī)25、第二伺服電機(jī)、控制電機(jī)34及變量泵32，用于控制第一伺服電機(jī)25與控制電機(jī)34的多速同步運(yùn)動(dòng)，使得觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)組件通過(guò)所述控制器的控制與下試樣運(yùn)動(dòng)組件的同步運(yùn)動(dòng)，控制器還可以變量泵32的流量，實(shí)現(xiàn)試樣接觸區(qū)的原位觀測(cè)。

觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)組件與顯微觀測(cè)組件的配合運(yùn)行狀態(tài)如下：控制電機(jī)34、滾珠絲杠36、絲杠螺母31和軸承座37綜合完成顯微鏡的基本線性運(yùn)動(dòng)?？梢允癸@微鏡觀測(cè)組件經(jīng)停在任意位置，隨后根據(jù)顯微鏡鏡頭與下試樣板的距離，通過(guò)調(diào)節(jié)顯微鏡移動(dòng)式夾具29找到合適的觀測(cè)位置，在調(diào)節(jié)焦距微調(diào)旋鈕28，得到清晰的圖像，傳輸?shù)綀D像采集裝置。此外可以通過(guò)控制柜實(shí)現(xiàn)顯微鏡組件和下試樣運(yùn)動(dòng)組件的多速同步運(yùn)動(dòng)。

一實(shí)施例中，如圖7所示，下試樣運(yùn)動(dòng)組件還包括：支撐軸承座9，支撐桿8及支撐座26，設(shè)置在試驗(yàn)操作臺(tái)7上，連接試樣滾珠絲杠10的另一端，用于支撐試樣滾珠絲杠10。

一實(shí)施例，試驗(yàn)操作臺(tái)7中間鏤空，并且下試樣板為透明耐磨的硬質(zhì)材料，便于顯微觀測(cè)組件對(duì)試樣接觸區(qū)進(jìn)行觀測(cè)記錄，并且可以承受中載荷條件下的磨損。同時(shí)下試樣板可更換不同形式，過(guò)度磨損后可直接更換新板。

一實(shí)施例中，試驗(yàn)操作臺(tái)的臺(tái)面高度可以進(jìn)行調(diào)節(jié)，以調(diào)節(jié)顯微鏡鏡頭的焦距，具體地，可以通過(guò)所述支撐柱上的調(diào)節(jié)固定螺母實(shí)現(xiàn)臺(tái)面高度。

一實(shí)施例中，下試樣運(yùn)動(dòng)組件還包括：軸承座，連接在顯微鏡運(yùn)動(dòng)絲杠36另一端并設(shè)置在試驗(yàn)臺(tái)底座1上。

顯示器20連接顯微觀測(cè)組件及處理器，顯示器20可以用于顯示處理器的圖像處理結(jié)果，并顯示顯微鏡鏡頭實(shí)時(shí)觀測(cè)到的圖像。調(diào)節(jié)顯微鏡鏡頭位置是，可以通過(guò)顯示器20顯示的圖像進(jìn)行調(diào)節(jié)。

圖3為本發(fā)明實(shí)施例的試樣接觸區(qū)的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖3所示，31為試樣接觸區(qū)，32為供液口。圖3中試樣接觸區(qū)31為平面，另一實(shí)施例中，如圖4所示，試樣接觸區(qū)31還可以為不同曲率半徑的弧面。兩種不同的試驗(yàn)臺(tái)面可以根據(jù)不同的實(shí)際工況進(jìn)行多種組合的模擬試驗(yàn)，從而更好的對(duì)接觸區(qū)的顆粒移運(yùn)和磨損情況進(jìn)行分析和對(duì)比。

試樣接觸區(qū)的接觸形式可以分為多種類型，包括：弧面-弧面接觸、平面和平面接觸及弧面和平面接觸等。如圖5A至圖5C所示，試樣接觸區(qū)的接觸形式可以分為其中，圖5A為弧面-弧面接觸，圖5B為平面和平面接觸，圖5C為弧面和平面接觸。

除了試樣接觸區(qū)的接觸形式可以分為多種類型，上管體試樣的接觸面可為多種不同紋路，以模擬不同井下作業(yè)磨損狀態(tài)下連續(xù)油管與井壁的接觸，例如圖6A及圖6B所示。

圖9為本發(fā)明實(shí)施例的控制示意圖，如圖9所示，所述運(yùn)動(dòng)控制系統(tǒng)主要完成對(duì)加載系統(tǒng)下試樣運(yùn)動(dòng)組件、下試樣板運(yùn)動(dòng)組件、觀測(cè)系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)組件以及沖砂液循環(huán)組件中變量泵的控制；所述數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)主要實(shí)現(xiàn)對(duì)實(shí)驗(yàn)過(guò)程中加載力數(shù)據(jù)，沖砂液參數(shù)(速度、粘度等)和顆粒形態(tài)和運(yùn)移軌跡的采集；所述數(shù)據(jù)處理分析主要進(jìn)行上管體試樣受力分析、顆粒運(yùn)移分析、沖砂液優(yōu)化以及管體磨損評(píng)價(jià)。

利用本發(fā)明，可以模擬水平井砂沉積條件下連續(xù)管作業(yè)時(shí)的在不同沖砂液、原油等情況下與套管之間的顆粒移運(yùn)和管體磨損規(guī)律，顆粒的尺寸變化范圍可以為0.5mm-3mm。

綜上所述，本發(fā)明可以通過(guò)完成對(duì)接觸區(qū)顆粒在不同條件下的顆粒的形態(tài)特征、運(yùn)移軌跡和規(guī)律和試樣表面磨損情況的觀測(cè)，用于分析井下連續(xù)管或井下作業(yè)工具在各種工況下表面的磨損過(guò)程和進(jìn)一步優(yōu)化井下清砂工藝。在試驗(yàn)進(jìn)行中，首先，試驗(yàn)之前先加工好不同的接觸區(qū)上管體試樣和下試樣板，接觸區(qū)試樣可以為平面狀或者不同曲率半徑的弧面，同時(shí)根據(jù)需要在表面光刻或激光加工出不同的紋路，模擬實(shí)際磨損時(shí)顆粒的運(yùn)移過(guò)程，由于需要對(duì)圖像進(jìn)行采集和記錄，下試樣板選擇為透明耐磨材料的硬質(zhì)板。將下試樣板11調(diào)節(jié)到合適的位置，同時(shí)通過(guò)調(diào)節(jié)電機(jī)調(diào)整加載裝置和顯微鏡的位置，控制加載裝置輸出所需的加載力，隨后開(kāi)啟顯微鏡，通過(guò)顯示器確定最佳的位置，然后通過(guò)調(diào)節(jié)顯微鏡的夾具實(shí)現(xiàn)粗調(diào)并緊固，進(jìn)而，還需要通過(guò)調(diào)節(jié)微調(diào)旋鈕來(lái)調(diào)整顯微鏡聚焦。若僅進(jìn)行干燥狀態(tài)下的試驗(yàn)，通過(guò)控制柜依次完成加載過(guò)程，接觸區(qū)運(yùn)動(dòng)過(guò)程(單向或者往復(fù))，顯微鏡圖像采集過(guò)程，最后完成相應(yīng)的圖像和數(shù)據(jù)處理。若進(jìn)行模擬存在液體狀態(tài)下的試驗(yàn)，需要在試驗(yàn)中根據(jù)需要準(zhǔn)備不同的沖砂液(包括清水、含原油沖砂液、不同濃度的洗井液等)，用變量泵來(lái)驅(qū)動(dòng)沖砂液，在顯示屏幕上觀測(cè)到有液體進(jìn)入過(guò)程時(shí)開(kāi)啟伺服電機(jī)25運(yùn)轉(zhuǎn)，此操作可通過(guò)單一按鈕完成。試驗(yàn)完成后則關(guān)停變量泵和電機(jī)，并將得到的壓力數(shù)據(jù)，錄像處理數(shù)據(jù)等存儲(chǔ)。清理廢液。最后，關(guān)閉所有帶電設(shè)備。

利用本發(fā)明，可以實(shí)現(xiàn)模擬在井下不同連續(xù)管砂沉積多種作業(yè)工況，操作方便。在試驗(yàn)過(guò)程中可以原位地觀測(cè)在試樣接觸區(qū)顆粒運(yùn)移的軌跡和規(guī)律，便于對(duì)井下連續(xù)管清砂作業(yè)工藝的優(yōu)化，同時(shí)可以觀測(cè)顆粒的破碎以及管體試樣磨損微觀結(jié)構(gòu)，做出合理的井下作業(yè)工具的壽命評(píng)價(jià)，降低安全隱患。

本領(lǐng)域內(nèi)的技術(shù)人員應(yīng)明白，本發(fā)明的實(shí)施例可提供為方法、系統(tǒng)、或計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品。因此，本發(fā)明可采用完全硬件實(shí)施例、完全軟件實(shí)施例、或結(jié)合軟件和硬件方面的實(shí)施例的形式。而且，本發(fā)明可采用在一個(gè)或多個(gè)其中包含有計(jì)算機(jī)可用程序代碼的計(jì)算機(jī)可用存儲(chǔ)介質(zhì)(包括但不限于磁盤(pán)存儲(chǔ)器、CD-ROM、光學(xué)存儲(chǔ)器等)上實(shí)施的計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的形式。

本發(fā)明是參照根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的方法、設(shè)備(系統(tǒng))、和計(jì)算機(jī)程序產(chǎn)品的流程圖和/或方框圖來(lái)描述的。應(yīng)理解可由計(jì)算機(jī)程序指令實(shí)現(xiàn)流程圖和/或方框圖中的每一流程和/或方框、以及流程圖和/或方框圖中的流程和/或方框的結(jié)合?？商峁┻@些計(jì)算機(jī)程序指令到通用計(jì)算機(jī)、專用計(jì)算機(jī)、嵌入式處理機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器以產(chǎn)生一個(gè)機(jī)器，使得通過(guò)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備的處理器執(zhí)行的指令產(chǎn)生用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的裝置。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可存儲(chǔ)在能引導(dǎo)計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備以特定方式工作的計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中，使得存儲(chǔ)在該計(jì)算機(jī)可讀存儲(chǔ)器中的指令產(chǎn)生包括指令裝置的制造品，該指令裝置實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能。

這些計(jì)算機(jī)程序指令也可裝載到計(jì)算機(jī)或其他可編程數(shù)據(jù)處理設(shè)備上，使得在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行一系列操作步驟以產(chǎn)生計(jì)算機(jī)實(shí)現(xiàn)的處理，從而在計(jì)算機(jī)或其他可編程設(shè)備上執(zhí)行的指令提供用于實(shí)現(xiàn)在流程圖一個(gè)流程或多個(gè)流程和/或方框圖一個(gè)方框或多個(gè)方框中指定的功能的步驟。

本發(fā)明中應(yīng)用了具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的原理及實(shí)施方式進(jìn)行了闡述，以上實(shí)施例的說(shuō)明只是用于幫助理解本發(fā)明的方法及其核心思想；同時(shí)，對(duì)于本領(lǐng)域的一般技術(shù)人員，依據(jù)本發(fā)明的思想，在具體實(shí)施方式及應(yīng)用范圍上均會(huì)有改變之處，綜上所述，本說(shuō)明書(shū)內(nèi)容不應(yīng)理解為對(duì)本發(fā)明的限制。