[发明专利]一种基于高压混合介质的射流破岩模拟实验装置及方法

权利要求书

1.一种基于高压混合介质的射流破岩模拟实验装置，其特征在于，所述装置包括：

分别与磨料库和液态介质箱连接的射流发生系统，其配置为对磨料及液态介质进行混合处理和加压处理，形成高压混合破岩流体经由射流输出结构作用于岩样；

岩样调控系统，其根据实验要求与所述射流发生系统相应设置，以接收形成的高压混合破岩流体，配置为夹持岩样及调控岩样相对于射流发生系统的位置；

破岩防护装置，其设置于所述射流输出结构和岩样的外部，将射流破岩能量隔离控制在安全空间；

物料循环系统，其输入端连接岩样调控系统，输出端连接磨料库和液态介质箱，配置为对作用于岩样后的磨料和液态介质进行回收循环处理。

2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述射流发生系统包括介质混合结构，用于对收到的磨料和液态介质进行充分混合；

所述磨料库经混砂车与所述介质混合结构连接，其中，磨料库与混砂车之间通过高压管线连接，所述磨料库的出口设置第一节流阀，以调节磨料的给料速度；

所述液态介质箱经高压泵车与介质混合结构连接，其中，液态介质箱与高压泵车之间通过高压管线连接，所述液态介质箱的输出端设置过滤网和第二节流阀，管线上依次设置第一控制阀和单向阀。

3.如权利要求2所述的装置，其特征在于，所述高压泵车和混砂车均通过高压管线与所述介质混合结构连接；

所述混砂车与介质混合结构的管线上设置有第一压力表，实时测量管线的压力；

所述高压泵车的输出端设置有第三节流阀，以调节液态介质的给料速度；

所述高压泵车与介质混合结构之间的高压管线上设置有第二控制阀和第二压力表。

4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，所述高压泵车的输出端通过溢流阀连接有排出管线，排出管线的输出端连接至物料循环系统，避免射流输出结构堵塞形成高压损坏管线。

5.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述射流产生系统中，介质混合结构通过井筒模拟管线与射流输出结构连接，所述井筒模拟管线为高压管线，用于模拟高压混合破岩流体在不同深度和不同斜度储井下的运动环境；

所述介质混合结构的输出端设置有第四节流阀，以控制输出高压混合射流的流量；。

6.如权利要求5所述的装置，其特征在于，所述射流输出结构采用内含旋转磨料射流喷头的外扩型破岩喷枪，由旋转磨料射流喷头对高压混合破岩流体进行加速后，再面向岩样喷出。

7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述岩样调控系统包括岩样台、夹持机构和位置调控结构；

其中，所述岩样台为相对于地面固定的稳固台架，所述位置调控结构包括丝杠组件和步进电机，所述夹持机构通过丝杠组件固定连接在岩样台上，由步进电机与丝杠组件组合控制夹持机构移动以实现对岩样位置的调控。

8.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述破岩防护装置采用撬装防护结构，其中包括承重底座和防护仓；

所述承重底座固定连接在地面，且所述承重底座预留有排出通道。

9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，所述破岩防护装置中还包括防护网和防护罩，所述防护网设置在射流输出结构外部，避免大体积岩块损坏射流输出结构；所述防护罩用于防护丝杠组件和步进电机。

10.如权利要求1所述的装置，其特征在于，所述物料循环系统包括依次连接的回收腔、第一过滤结构和第二过滤结构；所述回收腔的输入端连接岩样调控系统，输出端设置有加压泵，回收腔与第一过滤结构之间的管线上设有第四压力表；

所述第一过滤结构对作用于岩样后的磨料和液态介质进行一次过滤处理得到岩块，送至废料箱；

所述第二过滤结构进行二次过滤处理得到符合设定尺寸要求的磨料，送至磨料库，剩下的液体则送至液态介质箱。

11.一种基于高压混合介质的射流破岩模拟实验方法，其特征在于，所述方法包括：

利用岩样调控系统根据实验需求夹持岩样及调控岩样相对于射流发生系统的位置，所述岩样设置在破岩防护装置内；

通过射流发生系统分别对来自磨料库和液态介质箱的磨料及液态介质进行混合处理和加压处理，形成高压混合破岩流体经由射流输出结构输出；

由物料循环系统，对作用于岩样后的磨料和液态介质进行回收循环处理。