動態模擬試驗裝置測控系統設計

    水平井分段壓裂技術是非常規油氣資源開發增產的重要手段;分段壓裂技術技術含量高,用到的井下工具種類多、數量大,技術風險高;因此這類工具在下井前應進行嚴格檢測。本課題是針對壓裂完井工具動態模擬試驗裝置進行的測控系統設計。本測控系統采用DCS和Fieldbus相結合的方式設計,由電控柜、操作臺、測量傳感器、采集處理單元、控制計算機和測控軟件組成;主要完成現場動態模擬試驗、靜態試驗、零部件測試試驗、泵房、司鉆房的參數檢測及相關控制功能;控制所有試驗設備的供電、啟停,準確控制試驗溫度、試驗壓力,以便滿足試驗要求。試驗參數通過數據總線傳送到一層控制室和二層監測室,進行數據存儲、曲線動態顯示、歷史數據查詢、超限報警等功能,一層控制室進行具體試驗操作,可進行閉環控制和緊急停車等功能,二層監測室進行相關數據顯示及存儲。由于該裝置模擬現場壓裂施工工況,需要對高壓高流速的攜砂液進行檢測,實現對試驗過程中壓力、流量和砂比等相關參數的檢測,并對固液兩相的攜砂液測量中的問題進行了探討。
    動態模擬試驗裝置可以替代實際**的發射裝置和實彈，搭載引信進行引信的靶場試驗，這種模擬試驗方法加快了引信研制進度，節約了試驗經費，為引信的研制提供了新的思路。 本文研究了動態模擬試驗彈的發動機設計問題，推導了固體火箭推進劑燃燒的內彈道數學模型，進行了內彈道理論計算。分析了動態模擬試驗彈發動機的壓力曲線尖峰過高這一工程問題，發現其主要原因是單孔管狀藥的裝藥設計受通氣參量的制約所導致的。為此，提出了一種新型設計方案，采用兩節式裝藥的兩室一推發動機結構減小了初始壓力峰值和發動機燃燒通氣參量，同時提高了發動機推力，滿足了動態模擬試驗彈對發動機的要求。 搭載引信的靶場試驗結果表明：所設計的模擬實驗裝置達到了設計要求。