CN113021191B - 磨料水射流切割套管的实验系统 - Google Patents

磨料水射流切割套管的实验系统 Download PDF

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Abstract

本公开提供了一种磨料水射流切割套管的实验系统，属于磨料水射流技术领域。实验系统包括磨料混合装置、切割状态监控装置、泄流装置和切割装置；切割装置包括两端封闭的管体、喷嘴和套管片夹持件，喷嘴和套管片夹持件均设置在管体内，喷嘴与磨料混合装置连通，喷嘴的开口对向套管片夹持件；套管片夹持件用于装夹待实验套管片，且套管片夹持件沿管体的轴向可移动的设置在管体中；磨料混合装置用于向喷嘴提供射流；泄流装置用于使管体内的水压维持在设定压力；切割状态监控装置用于检测射流切割待实验套管片时产生的声发射信号，并根据声发射信号确定待实验套管片是否被切割贯穿。该实验系统以模拟套管在井底的围压环境，对套管进行切割实验。

Description

磨料水射流切割套管的实验系统
技术领域
本公开涉及磨料水射流切割技术领域，特别涉及一种磨料水射流切割套管的实验系统。
背景技术
随着部分气田开发进入后期、城市建设范围不断扩大，老井的数目也不断增加，大量天然气弃井需要进行永久性封闭，在进行永久性封闭时需要切割回收原井口装置，切割回收过程需要进行套管切割。
目前通常采用磨料水射流切割技术对套管进行切割。其中，水射流切割是将超高压水射流发生器与二维数控加工平台组合而成的一种平面切割机床。它将水流的压力提升到足够高(200MPa以上)，使水流具有极大的动能，可以穿透化纤、木材、皮革、橡胶等。磨料水射流切割即在高速水流中混合一定比例的磨料，则可以穿透几乎所有坚硬材料，如陶瓷、石材、玻璃、金属、合金等。在二维数控加工平台的引导下，按设定的轨迹以适当的速度移动，实现任意图形的平面切割加工。
然而在对弃井进行永久性封闭作业时，待切割的套管位于井底，其周围存在较大的围压，在围压作用下采用磨料水射流切割技术对套管进行切割，会影响切割效果。
发明内容
本公开实施例提供了一种磨料水射流切割套管的实验系统，可以模拟套管在井底的围压环境，对套管进行切割实验，研究在围压条件下，各个因素对套管切割效果的影响。所述技术方案如下：
本公开提供了一种磨料水射流切割套管的实验系统，所述实验系统包括磨料混合装置、切割状态监控装置、泄流装置和切割装置；
所述切割装置包括两端封闭的管体、喷嘴和套管片夹持件，所述喷嘴和所述套管片夹持件均设置在所述管体内，所述喷嘴与所述磨料混合装置连通，所述喷嘴的开口对向所述套管片夹持件；所述套管片夹持件用于装夹待实验套管片，且所述套管片夹持件沿所述管体的轴向可移动的设置在所述管体中；
所述磨料混合装置用于向所述喷嘴提供射流；
所述泄流装置与所述管体连通，所述泄流装置用于使所述管体内的水压维持在设定压力；
所述切割状态监控装置，用于检测所述射流切割所述待实验套管片时产生的声发射信号，并根据所述声发射信号确定所述待实验套管片是否被切割贯穿。
可选地，所述磨料混合装置包括水罐、第一高压泵、磨料罐、第二高压泵和混砂罐，所述第一高压泵的进水口与所述水罐连通，所述第一高压泵的出水口分别与所述混砂罐和所述喷嘴连通，所述第二高压泵的进料口与所述磨料罐连通，所述第二高压泵的出料口与所述混砂罐连通，所述混砂罐与所述喷嘴连通。
可选地，所述磨料混合装置还包括第一控制阀门、第二控制阀门、射流压力表和第三控制阀门，所述第一控制阀门的一端与所述第一高压泵的出水口连通，所述第一控制阀门的另一端与所述喷嘴连通，所述第二控制阀门的一端与所述混砂罐连通，所述第二控制阀门的另一端与所述切割装置连通，所述射流压力表设置在所述第一高压泵的出水口和所述混砂罐之间的管路上，所述第三控制阀门的一端与所述第二高压泵的出料口连通，所述第三控制阀门的另一端与所述混砂罐连通。
可选地，所述切割装置还包括设置在所述管体的一端的前端堵头、设置在所述管体的另一端的后端堵头，所述前端堵头和所述后端堵头分别与所述管体的两端可拆卸地密封连接。
可选地，所述切割装置还包括喷嘴管体，所述喷嘴管体插装固定在所述前端堵头上，所述喷嘴管体的一端位于所述管体内，所述喷嘴管体的另一端位于所述管体外，所述喷嘴与所述喷嘴管体的一端可拆卸连接。
可选地，所述套管片夹持件与所述管体同轴布置，所述管体的内壁上设有一圈限位凸台，所述套管片夹持件的外径小于所述限位凸台的内径，所述套管片夹持件的外壁上设有一圈环形凸起，所述环形凸起位于所述限位凸台的远离所述喷嘴的一侧，所述环形凸起在所述限位凸台所在平面的正投影与所述限位凸台至少部分重叠。
可选地，所述切割装置还包括靶距调节件，所述靶距调节件包括套筒和调节杆，所述套筒的一端设有开口，所述套筒的另一端密封，所述套筒的一端同轴套设在所述套管片夹持件的另一端外，且所述套筒的一端与所述套管片夹持件的另一端可拆卸连接，所述调节杆的一端与所述套筒的另一端固定连接，所述调节杆的另一端伸出所述管体。
可选地，所述套筒上开设有多个出液口。
可选地，所述切割装置还包括用于驱动所述套管片夹持件旋转的旋转驱动组件，所述旋转驱动组件与所述调节杆传动连接。
可选地，所述切割状态监控装置包括声发射信号传感器和处理器；
所述声发射信号传感器设置在所述管体内，用于检测所述射流切割待实验套管片时产生的声发射信号；
所述处理器用于根据检测到的所述声发射信号确定所述待实验套管片是否被切割贯穿。
可选地，所述泄流装置包括过滤器、围压压力表、围压调节阀和收集器，所述过滤器的进液口与所述管体连通，所述过滤器的出液口与所述围压调节阀的一端连通，所述围压调节阀的另一端与所述收集器连通，所述围压压力表设置在所述过滤器的出液口，用于检测所述过滤器的出液口的压力大小。
本公开实施例提供的技术方案带来的有益效果是：
通过设置该实验系统，在具体使用时，可以先将待实验套管片装夹在套管片夹持件中，然后由磨料混合装置向喷嘴提供射流，使管体内充满水，并使得管体内的水压为设定压力，以模拟套管在井底的围压环境。接着再由磨料混合装置向喷嘴提供射流，并调整套管片夹持件在管体中的位置，使水射流对待实验套管片进行切割，同时还可以采用切割状态监控装置检测射流切割待实验套管片时产生的声发射信号，并根据声发射信号确定待实验套管片是否被切割贯穿。且由于磨料混合装置向喷嘴提供射流的同时，管体内的水压会增大，通过采用泄流装置可以使得管体内的水压维持在设定压力。进一步地，采用该实验装置，还可以研究在围压条件下射流速度、横移速度、靶距、喷嘴直径、磨料质量分数及尺寸等因素对磨料射流切割效果的影响，从而对射流参数进行优选，避免实际切割作业中可能出现套管未切穿或损坏外层套管情况发生，为现场作业施工参数优选提供依据。
通过更换不同直径的喷嘴、或改变磨料混合装置提供的水射流的射流速度或移动套管片夹持片，改变喷嘴和待实验套管片之间的靶距，
附图说明
为了更清楚地说明本公开实施例中的技术方案，下面将对实施例描述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公开的一些实施例，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是本公开实施例提供的一种磨料水射流切割套管的实验系统的结构示意图；
图2是本公开实施例提供的一种磨料混合装置的结构示意图；
图3是本公开实施例提供的一种切割装置的结构示意图；
图4是本公开实施例提供的一种泄流装置的结构示意图。
具体实施方式
为使本公开的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本公开实施方式作进一步地详细描述。
图1是本公开实施例提供的一种磨料水射流切割套管的实验系统的结构示意图，如图1所示，该实验系统包括磨料混合装置1、切割状态监控装置2、泄流装置3和切割装置4。
切割装置4包括两端封闭的管体41、喷嘴42和套管片夹持件43。喷嘴42和套管片夹持件43均设置在管体41内，喷嘴42与磨料混合装置1连通，喷嘴42的开口对向套管片夹持件43。套管片夹持件43用于装夹待实验套管片200，且套管片夹持件43沿管体41的轴向可移动的设置在管体41中。
磨料混合装置1用于向喷嘴42提供射流。
泄流装置3与管体41连通，泄流装置3用于使管体41内的水压维持在设定压力。
切割状态监控装置2，用于检测射流切割待实验套管片200时产生的声发射信号，并根据声发射信号确定待实验套管片200是否被切割贯穿。
本公开实施例通过设置该实验系统，在具体使用时，可以先将待实验套管片装夹在套管片夹持件中，然后由磨料混合装置向喷嘴提供射流，使管体内充满水，并使得管体内的水压为设定压力，以模拟套管在井底的围压环境。接着再由磨料混合装置向喷嘴提供射流，并调整套管片夹持件在管体中的位置，使水射流对待实验套管片进行切割，同时还可以采用切割状态监控装置检测射流切割待实验套管片时产生的声发射信号，并根据声发射信号确定待实验套管片是否被切割贯穿。且由于磨料混合装置向喷嘴提供射流的同时，管体内的水压会增大，通过采用泄流装置可以使得管体内的水压维持在设定压力。进一步地，采用该实验装置，还可以研究在围压条件下射流速度、横移速度、靶距、喷嘴直径、磨料质量分数及尺寸等因素对磨料射流切割效果的影响，从而对射流参数进行优选，避免实际切割作业中可能出现套管未切穿或损坏外层套管情况发生，为现场作业施工参数优选提供依据。
例如，在本实施例中，可以通过改变磨料混合装置提供的射流的射流速度，研究在围压条件下射流速度对磨料射流切割效果的影响。通过改变套管片夹持件在管体中移动的移动速度，研究在围压条件下横移速度对磨料射流切割效果的影响。通过改变喷嘴和待实验套管片之间的靶距，研究在围压条件下靶距对磨料射流切割效果的影响。通过更换不同直径的喷嘴，研究在围压条件下喷嘴直径对磨料射流切割效果的影响。通过改变磨料混合装置提供的射流中磨料的质量分数和磨料的尺寸，研究在围压条件下磨料的质量分数和尺寸对磨料射流切割效果的影响。
示例性地，管体41可以为反应釜，喷嘴42可以采用金刚石材料制成。
图2是本公开实施例提供的一种磨料混合装置的结构示意图，如图2所示，磨料混合装置1包括水罐11、第一高压泵12、磨料罐13、第二高压泵14和混砂罐15。第一高压泵12的进水口与水罐11连通，第一高压泵12的出水口分别与混砂罐15和喷嘴42连通，第二高压泵14的进料口与磨料罐13连通，第二高压泵14的出料口与混砂罐15连通，混砂罐15与喷嘴42连通。
其中，第一高压泵12用于抽取水罐11中的水输出至混砂罐15或切割装置4。第二高压泵14用于抽取磨料罐13中的磨料至混砂罐15。
当需要向喷嘴42注入设定压力的纯水射流时，可以由第一高压泵12抽取水罐11中的水直接输出至喷嘴42。当需要向喷嘴42注入设定压力的掺有磨料的水射流时，可以由第一高压泵12抽取水罐11中的水至混砂罐15，由第二高压泵14抽取磨料罐13中的磨料至混砂罐15，使得水和磨料在混砂罐15中混合，然后输出至喷嘴42。
进一步地，磨料混合装置1还包括第一控制阀门16、第二控制阀门17、射流压力表18和第三控制阀门19。
第一控制阀门16的一端与第一高压泵12的出水口连通，第一控制阀门16的另一端与混砂罐15连通。第二控制阀门17的一端与混砂罐15连通，第二控制阀门17的另一端与喷嘴42连通。射流压力表18设置在第一高压泵12的出水口和混砂罐15之间的管路上。第三控制阀门19的一端与第二高压泵14的出料口连通，第三控制阀门19的另一端与混砂罐15连通。
其中，射流压力表18用于检测第一高压泵12和混砂罐15之间的管路上的压力大小。通过设置第一控制阀门16，可以控制注入混砂罐15中的水流的流量。通过设置第三控制阀门19，可以控制注入混砂罐15中的磨料的流量。通过设置第二控制阀门17可以控制混砂罐15输出的射流的流量。
当第二控制阀门17关闭时，磨料混合装置1直接向喷嘴42注入纯水射流。当第二控制阀门17开启时，则可以向喷嘴42注入掺有磨料的水射流。
在本实施例中，磨料混合装置1还包括用于连接各个部件的管道，各个管道均采用可以承受70Mpa压力的高强度钢材制成。
可选地，切割装置4还包括设置在管体41的一端的前端堵头44和设置在管体41的另一端的后端堵头45。前端堵头44和后端堵头45分别与管体41的两端可拆卸地密封连接。通过设置前端堵头44和后端堵头45可以实现管体41的密封，且前端堵头44和后端堵头45与管体41可拆卸连接，以便于将待实验套管设置在管体41中的套管片夹持件43上。
示例性地，前端堵头44和后端堵头45均通过螺纹与管体41连接，且前端堵头44与管体41之间，后端堵头45与管体41之间均通过O型圈密封连接。
可选地，切割装置4还包括喷嘴管体40，喷嘴管体40插装固定在前端堵头44上。喷嘴管体40的一端位于管体41内，喷嘴管体40的另一端位于管体41外，喷嘴42与喷嘴管体40的一端可拆卸连接。通过设置喷嘴管体40，可以起到支撑喷嘴42的作用，且喷嘴42与喷嘴管体40的一端可拆卸连接，以便于更换不同直径的喷嘴42，以研究在围压条件下采用不同直径的喷嘴42对套管切割效果的影响。
图3是本公开实施例提供的一种切割装置的结构示意图，如图3所示，在本实施例中，待实验套管片200包括第一套管片210、第二套管片220和连接件230，第一套管片210和第二套管片220通过连接件230同轴连接。通过设置两层套管片，可以模拟实际对井下套管进行切割时，井下套管的双层结构。且采用套管切片设计进行实验，缩小了实验系统的体积，显著降低实验系统的经济成本。
其中，第一套管片210和第二套管片220之间的距离可以根据实际情况进行调节。
可选地，连接件230可以包括螺杆和设置在螺杆两端的螺栓，螺杆穿过两个套管片，并通过螺栓限位。通过调整螺栓在螺杆上的位置，即可改变两个套管片之间的距离。
示例性地，第一套管片210和第二套管片220通过至少两个连接件230连接。
参见图3，套管片夹持件43为空心筒体结构，套管片夹持件43的直径小于管体41的内径，套管片夹持件43的一端设有用于安装套管片200的安装槽43a。
进一步地，管体41的内壁上设有一圈限位凸台411。套管片夹持件43的直径小于限位凸台411的内径，套管片夹持件43的外壁上设有一圈环形凸起431，环形凸起431位于限位凸台411的远离喷嘴的一侧，环形凸起431在限位凸台411所在平面的正投影与限位凸台411至少部分重叠。限位凸台411用于阻挡环形凸起411沿管体41的轴向朝向喷嘴42所在方向移动。同时，当套管片夹持件43位于限位凸台411中时，限位凸台411还可以起到支撑作用。
可选地，切割装置4还包括靶距调节件46，靶距调节件46包括套筒461和调节杆462。套筒461的一端设有开口，套筒461的另一端密封，套筒461的一端同轴套设在套管片夹持件43的另一端外，且套筒461的一端与套管片夹持件43的另一端可拆卸连接，调节杆462的一端与套筒461的另一端固定连接，调节杆462的另一端伸出管体41。
通过设置靶距调节件46，在具体使用时，可以手握调节杆462的伸出端，然后推动调节杆沿管体41轴向移动，带动套管片夹持件43沿管体41的轴向移动。
可选地，套筒461上开设有至少一个出液口461a，以便于喷嘴42喷出的射流切割贯穿待实验套管片，进入到套筒461中后，射流可以从出液口461a流出至管体41内。
示例性地，套筒461上开设有两个出液口461a，两个出液口461a直径均可以设置为2cm。
在本实施例中，后端堵头45上开设有一通孔，调节杆462的另一端可以穿过该通孔伸出管体41。
进一步地，切割装置4还包括用于驱动套管片夹持件43旋转的旋转驱动组件47。旋转驱动组件47与调节杆462传动连接。
旋转驱动组件47包括电动机471、驱动齿轮和传动齿轮472。电动机471用于驱动驱动齿轮转动，驱动齿轮与传动齿轮472啮合，传动齿轮472套设在调节杆462的另一端外，且传动齿轮472与调节杆462固定连接。通过设置旋转驱动组件47，可以带动调节杆462转动，从而带动套管片夹持件43和待实验套管片200转动。采用旋转套管片代替喷嘴42旋转的方式，降低了设计复杂度、简化结构保证装置的耐用性。
在本实施例中，可以控制套管片夹持件43的转动速率为1～30r/min。
进一步地，切割状态监控装置2包括声发射信号传感器21和处理器22。
声发射信号传感器21设置在管体41内，用于检测射流切割待实验套管片200时产生的声发射信号。
处理器22用于根据检测到的声发射信号确定待实验套管片200是否被切割贯穿。
示例性地，声发射信号传感器21可以固定设置在管体41的内壁上。处理器通过对检测到的声发射信号进行频谱特性分析，提取特征信息，从而能够判断套管是否被切断。
可选地，切割装置4还包括轴承48，轴承48设置在套管片夹持件43与管体41之间，可以起到导向和支撑作用。
可选地，切割装置4还包括设置在管体41上的安全阀49，用于防止管体41内的压力过大。
进一步地，管体41上开设有一磨料出口41a。
图4是本公开实施例提供的一种泄流装置的结构示意图，如图4所示，泄流装置3包括过滤器31、围压压力表32、围压调节阀33和收集器34，过滤器31的进液口与管体41连通，过滤器31的出液口与围压调节阀33的一端连通，围压调节阀33的另一端与收集器34连通，围压压力表32设置在过滤器31的出液口，用于检测过滤器31的出液口的压力大小。
通过设置过滤器31和收集器34，可以用于将射流中的磨料过滤，并收集过滤后的射流，根据收集过滤器11、收集器34和管体41中的磨料，即可计算磨料的消耗量。
示例性地，泄流装置3通过管道与磨料出口41a连通。管道与磨料出口41a通过密封螺纹加O圈密封。
当围压压力表32检测到压力大于围压值时，可以打开围压调节阀33，释放部分液体，使得管体41中的压力降低，以保持管体41中的压力稳定。
可选地，过滤器31为50L的可承受50MPa的圆柱形结构，过滤器31采用螺纹形式与磨料出口41a通过管道连通。
以下结合图1简要说明下本发明实施例提供的一种磨料水射流切割套管的实验方法：
第一步，取所需测试地实验套管样品，将样品加工成为合适装夹在套管片夹持件中的待实验套管片200。
第二步，将待实验套管片200安装在套管片夹持件43中，并通过靶距调节件46调整待实验套管片200，使得待实验套管片200位于目标位置。
第三步，将喷嘴42安装在前端堵头44上的喷嘴管体40上，将声发射信号传感器安装在管体41中，将前端堵头44和后端堵头45分别安装在管体41两端。
第四步，向水罐11中添加水，向磨料罐14中添加磨料，将磨料混合装置1与喷嘴42连通，并使磨料混合装置1向喷嘴42提供水射流，向管体41中注水，使得管体41内的压力等于目标围压，以模拟待实验套管片200在围压环境下。
此时，还需要检查管线及设备是否存在泄漏情况。
第五步，控制旋转驱动组件47转动，带动套管片夹持件43和待实验套管片200中的待实验套管片200转动。
其中，在控制旋转驱动组件47转动之前，还可以打开电动机设置目标速率，测试套管片夹持件43运作是否正常。
第六步，打开围压调节阀33，待围压压力表32升至目标围压的80％，增大第一高压泵12的功率至目标功率，由磨料混合装置1向喷嘴42提供设定压力的水射流或掺有磨料的水射流，对待实验套管片进行切割。
第七步，由切割状态监控装置2对待实验套管片200进行检测。
在本实施例中，切割状态监控装置2可以检测射流切割待实验套管片时产生的声发射信号，并根据声发射信号确定待实验套管片200是否被切割贯穿，从而可以判断待实验套管片的切割开始和完成时间。则切割状态监控装置2还可以记录整个切割过程所化的时间。
在本实施例中，当切割状态监控装置2检测到待实验套管片200切割完成时，还可以发出声光提示，提示实验人员切割完成。
在本实施例中，在切割作业完成后，实验人员还可以收集过滤器31、管体11和收集器34中的磨料，从而计算磨料消耗量。
如需进行下一组实验，则可以重复上述步骤。
以上所述仅为本公开的可选实施例，并不用以限制本公开，凡在本公开的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本公开的保护范围之内。

Claims (11)

1.一种磨料水射流切割套管的实验系统，其特征在于，所述实验系统包括磨料混合装置(1)、切割状态监控装置(2)、泄流装置(3)和切割装置(4)；
所述切割装置(4)包括两端封闭的管体(41)、喷嘴(42)和套管片夹持件(43)，所述喷嘴(42)和所述套管片夹持件(43)均设置在所述管体(41)内，所述喷嘴(42)与所述磨料混合装置(1)连通，所述喷嘴(42)的开口对向所述套管片夹持件(43)；所述套管片夹持件(43)用于装夹待实验套管片(200)，且所述套管片夹持件(43)沿所述管体(41)的轴向可移动的设置在所述管体(41)中，所述待实验套管片(200)包括第一套管片(210)、第二套管片(220)和连接件(230)，所述第一套管片(210)和所述第二套管片(220)通过所述连接件(230)同轴连接，且所述第一套管片(210)和所述第二套管片(220)之间的距离可调；
所述磨料混合装置(1)用于向所述喷嘴(42)提供射流；
所述泄流装置(3)与所述管体(41)连通，所述泄流装置(3)用于使所述管体(41)内的水压维持在设定压力；
所述切割状态监控装置(2)，用于检测所述射流切割所述待实验套管片(200)时产生的声发射信号，并根据所述声发射信号确定所述待实验套管片(200)是否被切割贯穿。
2.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述磨料混合装置(1)包括水罐(11)、第一高压泵(12)、磨料罐(13)、第二高压泵(14)和混砂罐(15)，所述第一高压泵(12)的进水口与所述水罐(11)连通，所述第一高压泵(12)的出水口分别与所述混砂罐(15)和所述喷嘴(42)连通，所述第二高压泵(14)的进料口与所述磨料罐(13)连通，所述第二高压泵(14)的出料口与所述混砂罐(15)连通，所述混砂罐(15)与所述喷嘴(42)连通。
3.根据权利要求2所述的实验系统，其特征在于，所述磨料混合装置(1)还包括第一控制阀门(16)、第二控制阀门(17)、射流压力表(18)和第三控制阀门(19)，所述第一控制阀门(16)的一端与所述第一高压泵(12)的出水口连通，所述第一控制阀门(16)的另一端与所述混砂罐(15)连通，所述第二控制阀门(17)的一端与所述混砂罐(15)连通，所述第二控制阀门(17)的另一端与所述喷嘴(42)连通，所述射流压力表(18)设置在所述第一高压泵(12)的出水口和所述混砂罐(15)之间的管路上，所述第三控制阀门(19)的一端与所述第二高压泵(14)的出料口连通，所述第三控制阀门(19)的另一端与所述混砂罐(15)连通。
4.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述切割装置(4)还包括设置在所述管体(41)的一端的前端堵头(44)、设置在所述管体(41)的另一端的后端堵头(45)，所述前端堵头(44)和所述后端堵头(45)分别与所述管体(41)的两端可拆卸地密封连接。
5.根据权利要求4所述的实验系统，其特征在于，所述切割装置(4)还包括喷嘴管体(40)，所述喷嘴管体(40)插装固定在所述前端堵头(44)上，所述喷嘴管体(40)的一端位于所述管体(41)内，所述喷嘴管体(40)的另一端位于所述管体(41)外，所述喷嘴(42)与所述喷嘴管体(40)的一端可拆卸连接。
6.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述套管片夹持件(43)与所述管体(41)同轴布置，所述管体(41)的内壁上设有一圈限位凸台(411)，所述套管片夹持件(43)的外径小于所述限位凸台(411)的内径，所述套管片夹持件(43)的外壁上设有一圈环形凸起(431)，所述环形凸起(431)位于所述限位凸台(411)的远离所述喷嘴的一侧，所述环形凸起(431)在所述限位凸台(411)所在平面的正投影与所述限位凸台(411)至少部分重叠。
7.根据权利要求1所述的实验系统，其特征在于，所述切割装置(4)还包括靶距调节件(46)，所述靶距调节件(46)包括套筒(461)和调节杆(462)，所述套筒(461)的一端设有开口，所述套筒(461)的另一端密封，所述套筒(461)的一端同轴套设在所述套管片夹持件(43)的另一端外，且所述套筒(461)的一端与所述套管片夹持件(43)的另一端可拆卸连接，所述调节杆(462)的一端与所述套筒(461)的另一端固定连接，所述调节杆(462)的另一端伸出所述管体(41)。
8.根据权利要求7所述的实验系统，其特征在于，所述套筒(461)上开设有至少一个出液口(461a)。
9.根据权利要求7所述的实验系统，其特征在于，所述切割装置(4)还包括用于驱动所述套管片夹持件(43)旋转的旋转驱动组件(47)，所述旋转驱动组件(47)与所述调节杆(462)传动连接。
10.根据权利要求7所述的实验系统，其特征在于，所述切割状态监控装置(2)包括声发射信号传感器(21)和处理器(22)；
所述声发射信号传感器(21)设置在所述管体(41)内，用于检测所述射流切割待实验套管片(200)时产生的声发射信号；
所述处理器(22)用于根据检测到的所述声发射信号确定所述待实验套管片(200)是否被切割贯穿。
11.根据权利要求1～10任一项所述的实验系统，其特征在于，所述泄流装置(3)包括过滤器(31)、围压压力表(32)、围压调节阀(33)和收集器(34)，所述过滤器(31)的进液口与所述管体(41)连通，所述过滤器(31)的出液口与所述围压调节阀(33)的一端连通，所述围压调节阀(33)的另一端与所述收集器(34)连通，所述围压压力表(32)设置在所述过滤器(31)的出液口，用于检测所述过滤器(31)的出液口的压力大小。
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Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114571373B (zh) * 2022-01-27 2023-04-25 大连理工大学 一种用于加工拐角结构的螺旋供料装置及磨料供给与轨迹协同调控加工拐角结构的方法

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1526511A (zh) * 2003-03-07 2004-09-08 上海理工大学 水下高围压后混合磨料射流模拟实验装置系统
CN202399152U (zh) * 2011-11-21 2012-08-29 中国矿业大学(北京) 矿用速接速换式前混合磨料水射流切割喷头
CN102672626A (zh) * 2012-05-28 2012-09-19 江苏大学 基于声音特征提取的超高压水射流速度优化控制方法
CN102767333A (zh) * 2011-05-06 2012-11-07 中国石油天然气集团公司 粒子冲击钻井模拟实验方法及其装置
CN104634687A (zh) * 2015-01-19 2015-05-20 中国矿业大学 一种高压多相射流切割性能测试系统及方法
CN204346884U (zh) * 2015-01-19 2015-05-20 中国矿业大学 一种高压多相射流切割性能测试系统
CN105234826A (zh) * 2015-09-28 2016-01-13 重庆大学 一种井下围压磨料射流模拟实验装置及方法
CN108412427A (zh) * 2018-02-09 2018-08-17 武汉理工大学 高围压水射流试验装置
CN109100248A (zh) * 2018-09-06 2018-12-28 中国海洋石油集团有限公司 一种环境压力、流速、含砂量可自动控制的冲蚀试验装置

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
GB1484866A (en) * 1974-02-20 1977-09-08 Ici Ltd Method of cleaning using a high pressure water jet
JP6125261B2 (ja) * 2013-02-12 2017-05-10 三菱重工業株式会社 ウォータジェットピーニング圧縮残留応力試験方法
CN208155915U (zh) * 2018-04-28 2018-11-27 长安大学 一种红外加热测试装置
CN208766060U (zh) * 2018-08-18 2019-04-19 佛山市班格混凝土有限公司 一种管片试验装置
CN110359871B (zh) * 2019-08-30 2024-03-12 金石钻探(唐山)股份有限公司 一种钻套管井内切断装置及其使用方法

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1526511A (zh) * 2003-03-07 2004-09-08 上海理工大学 水下高围压后混合磨料射流模拟实验装置系统
CN102767333A (zh) * 2011-05-06 2012-11-07 中国石油天然气集团公司 粒子冲击钻井模拟实验方法及其装置
CN202399152U (zh) * 2011-11-21 2012-08-29 中国矿业大学(北京) 矿用速接速换式前混合磨料水射流切割喷头
CN102672626A (zh) * 2012-05-28 2012-09-19 江苏大学 基于声音特征提取的超高压水射流速度优化控制方法
CN104634687A (zh) * 2015-01-19 2015-05-20 中国矿业大学 一种高压多相射流切割性能测试系统及方法
CN204346884U (zh) * 2015-01-19 2015-05-20 中国矿业大学 一种高压多相射流切割性能测试系统
CN105234826A (zh) * 2015-09-28 2016-01-13 重庆大学 一种井下围压磨料射流模拟实验装置及方法
CN108412427A (zh) * 2018-02-09 2018-08-17 武汉理工大学 高围压水射流试验装置
CN109100248A (zh) * 2018-09-06 2018-12-28 中国海洋石油集团有限公司 一种环境压力、流速、含砂量可自动控制的冲蚀试验装置

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