火藥爆燃加載應力分布規(guī)律測試系統(tǒng)的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種火藥爆燃加載應力分布規(guī)律測試系統(tǒng)，包括：密閉爆發(fā)器；壓力傳感測試部，用于檢測密閉爆發(fā)器在火藥爆燃的應力；點火裝置，用于引爆密閉爆發(fā)器內(nèi)的火藥；充壓裝置，用于使密閉爆發(fā)器充滿設計壓力的氣體環(huán)境；抽真空裝置，用于對密閉爆發(fā)器的密閉空間抽真空；緩沖裝置，用于爆燃后燃氣的泄壓排出。本發(fā)明可近似模擬井筒條件下的高能氣體壓裂環(huán)境，并依此分析模擬礦場高能氣體壓裂過程中，火藥燃氣沖擊應力在沿井筒上的動態(tài)分布規(guī)律，可描述沖擊力大小、垂向分布，從而指導壓裂彈結(jié)構(gòu)設計、投放位置、射孔參數(shù)等，以提高措施成功率。
【專利說明】火藥爆燃加載應力分布規(guī)律測試系統(tǒng)

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及火藥測試領(lǐng)域，特別是涉及一種火藥爆燃加載應力分布規(guī)律測試系 統(tǒng)。

【背景技術(shù)】
[0002] 高能氣體壓裂（HEGF)又被稱為爆燃壓裂，它是在爆炸壓裂的基礎上逐步發(fā)展起 來的，并在上世紀90年代興起的一項技術(shù)。它是把推進劑或者火藥放在井底迅速爆燃，爆 燃過程會生成大量的高溫高壓燃氣，燃氣沿著射孔進入地層，形成了多條徑向裂縫，并且溝 通了天然的裂縫。在HEGF過程中，會產(chǎn)生脈沖作用、酸化作用、機械作用以及熱化學作用 等，這些作用可以清除近井帶由于射孔、鉆井等施工措施所造成的污染和堵塞，達到了改善 近井帶滲流能力以及油氣田增產(chǎn)注水井增注的目的。
[0003] 高能氣體壓裂技術(shù)在國內(nèi)已有幾十年的發(fā)展歷程，當前隨著石油工業(yè)的發(fā)展，尤 其是一些低產(chǎn)低壓井、超深高破裂壓裂井及地面環(huán)境惡劣井開始進入大面積開發(fā)，一些常 規(guī)的水力壓裂等措施由于其成本、設備、環(huán)境污染等因素，在此類井中應用時受到很大限 制，而此時高能氣體壓裂由于其成本低、操作簡單、對環(huán)境適應性強，且可輕松壓裂高破裂 壓力地層，越來越受到重視。
[0004] 但當前對于該技術(shù)現(xiàn)場應用的較多，其相關(guān)機理研究相對滯后，嚴重制約了該技 術(shù)的進一步推廣。其中壓裂彈爆燃后沖擊應力在井筒內(nèi)的分布規(guī)律認識不清就屬于其中關(guān) 鍵機理之一，由于該認識不清，因此一方面在設計火藥用量時存在盲目性，致使要么藥量過 大炸壞套管，要么藥量不足壓不開儲層；另一方面，由于沖擊壓力峰值在井筒內(nèi)分布不清， 致使壓裂彈相對于目的層的投放位置無法確定，致使能量造成浪費，同時也對套管產(chǎn)生威 脅，也容易壓裂隔夾層。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0005] 本發(fā)明的目的是提供一種結(jié)構(gòu)簡單、安裝布設方便、工作性能可靠且模擬效果好、 適用面廣的可模擬長井筒環(huán)境、不同初始壓力環(huán)境下的火藥爆燃加載應力分布規(guī)律測試系 統(tǒng)，同時也可用于單獨火藥燃燒性能的測試。
[0006] 為解決上述技術(shù)問題，作為本發(fā)明的一個方面，提供了一種火藥爆燃加載應力分 布規(guī)律測試系統(tǒng)，包括：密閉爆發(fā)器；壓力傳感測試部，用于檢測密閉爆發(fā)器在火藥爆燃的 應力；點火裝置，用于引爆密閉爆發(fā)器內(nèi)的火藥；充壓裝置，用于使密閉爆發(fā)器充滿設計壓 力的氣體環(huán)境；抽真空裝置，用于對密閉爆發(fā)器的密閉空間抽真空；緩沖裝置，用于爆燃后 燃氣的泄壓排出。
[0007] 進一步地，密閉爆發(fā)器包括：本體，呈中空的圓筒狀；點火排氣塞，塞在本體的第 一端；火藥夾持架，位于本體內(nèi)，且安裝在點火排氣塞的端部；泄氣緩沖孔，沿本體的軸向 貫穿地設置在點火排氣塞上；點火導線孔，沿本體的軸向貫穿地設置在點火排氣塞上；充 壓抽真空導孔，設置在本體的第二端。
[0008] 進一步地，壓力傳感測試部包括：多個壓力傳感器，沿密閉爆發(fā)器的軸向布置；壓 力標定機，與壓力傳感器連接，用于標定壓力傳感器；數(shù)據(jù)采集處理裝置，與壓力傳感器連 接；函數(shù)信號發(fā)生器，與數(shù)據(jù)采集處理裝置連接，用于調(diào)節(jié)和檢驗數(shù)據(jù)采集處理裝置能否正 常工作。
[0009] 進一步地，點火裝置包括電子點火裝置和位于密閉爆發(fā)器內(nèi)的點火電極，電子點 火裝置與點火電極電連接。
[0010] 進一步地，充壓裝置包括：加壓手搖泵、充液泵、第一中間容器、第二中間容器、中 間過渡容器和氮氣瓶；其中，加壓手搖泵通過第一閥門與第一中間容器的進口連接，充液泵 通過第二閥門與第二中間容器的進口連接；第一中間容器的出口通過第三閥門與中間過 渡容器的第一進口連接，第二中間容器的出口通過第四閥門與中間過渡容器的第二進口連 接，氮氣瓶與中間過渡容器的第三進口連接；中間過渡容器的出口與密閉爆發(fā)器可通斷地 連接。
[0011] 進一步地，抽真空裝置包括抽真空泵。
[0012] 進一步地，緩沖裝置包括：密封容器和單向閥，密封容器通過單向閥與密閉爆發(fā)器 連接。
[0013] 進一步地，系統(tǒng)還包括支撐旋轉(zhuǎn)部，支撐旋轉(zhuǎn)部包括：旋轉(zhuǎn)鉸鏈托架、固定伸縮式 托架和液壓支撐裝置，密閉爆發(fā)器的第一位置與旋轉(zhuǎn)鉸鏈托架鉸接，旋轉(zhuǎn)鉸鏈托架的第二 位置與固定伸縮式托架連接，液壓支撐裝置與固定伸縮式托架連接以調(diào)節(jié)密閉爆發(fā)器的水 平度。
[0014] 進一步地，旋轉(zhuǎn)鉸鏈托架包括固定底座、圓形旋轉(zhuǎn)軸承和兩個用于抱緊密閉爆發(fā) 器的半圓弧形夾片，其中，兩個半圓弧形夾片通過圓形旋轉(zhuǎn)軸承安裝在固定底座上。
[0015] 進一步地，固定伸縮式托架包括托架底座和安裝在托架底座頂部的伸縮式支撐 柱，液壓支撐裝置與伸縮式支撐柱連接。
[0016] 本發(fā)明可近似模擬井筒條件下的高能氣體壓裂環(huán)境，并依此分析模擬礦場高能氣 體壓裂過程中，火藥燃氣沖擊應力在沿井筒上的動態(tài)分布規(guī)律，可描述沖擊力大小、垂向分 布，從而指導壓裂彈結(jié)構(gòu)設計、投放位置、射孔參數(shù)等，以提高措施成功率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0017] 圖1示意性示出了本發(fā)明的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖2示意性示出了密閉爆發(fā)器剖面示意圖。
[0019] 圖中附圖標記：10、密閉爆發(fā)器；11、本體；12、點火排氣塞；13、火藥夾持架；14、泄 氣緩沖孔；15、點火導線孔；16、充壓抽真空導孔；21、壓力傳感器；22、壓力標定機；23、數(shù)據(jù) 采集處理裝置；24、函數(shù)信號發(fā)生器；25、電腦；31、加壓手搖泵；32、充液泵；33、第一中間 容器；34、第二中間容器；35、中間過渡容器；36、氮氣瓶；40、抽真空泵；50、電子點火裝置； 51、點火線；52、點火電極；61、密封容器；62、單向閥；71、旋轉(zhuǎn)鉸鏈托架；72、固定伸縮式托 架；73、液壓支撐裝置；91、第一閥門；92、第二閥門；93、第三閥門；94、第四閥門；96、第六 閥門；97、第七閥門；98、第八閥門；99、第九閥門；910、第十閥門；911、第i^一閥門；912、第 十二閥門。

【具體實施方式】
[0020] 以下對本發(fā)明的實施例進行詳細說明，但是本發(fā)明可以由權(quán)利要求限定和覆蓋的 多種不同方式實施。
[0021] 本發(fā)明涉及一種油氣田地層壓裂高能氣體壓裂技術(shù)所用火藥爆燃沖擊應力室內(nèi) 測試【技術(shù)領(lǐng)域】，具體涉及到定量測試不同初始環(huán)境壓力下，火藥藥柱爆燃，其燃氣應力在長 圓筒環(huán)境內(nèi)的分布規(guī)律監(jiān)測。
[0022] 本發(fā)明將提供一種長度為6m的長圓筒環(huán)境的密閉爆發(fā)器，可實現(xiàn)固體火藥在長 度為6m、直徑為60mm的長圓筒空間內(nèi)爆燃，并可實現(xiàn)6m長度空間內(nèi)均布8個測壓點檢測壓 力隨時間變化關(guān)系，同時可實現(xiàn)密閉空間液體、氮氣沖天，且環(huán)境壓力從真空環(huán)境到60MPa 精確穩(wěn)定調(diào)控。
[0023] 該實驗裝置對于定量描述火藥爆燃在不同環(huán)境下的燃燒速度、火藥燃氣加載應力 在長筒幾何環(huán)境內(nèi)的分度規(guī)律，可近似模擬高能氣體壓裂的井筒環(huán)境，為精確模擬分析高 能氣體壓裂彈在井筒條件下的動態(tài)加載提供支撐。
[0024] 請參考圖1和圖2,本發(fā)明提供了一種火藥爆燃加載應力分布規(guī)律測試系統(tǒng)，包 括：密閉爆發(fā)器10 ;壓力傳感測試部，用于檢測密閉爆發(fā)器10在火藥爆燃的應力；點火裝 置，用于引爆密閉爆發(fā)器10內(nèi)的火藥；充壓裝置，用于使密閉爆發(fā)器10充滿設計壓力的氣 體環(huán)境；抽真空裝置，用于對密閉爆發(fā)器10的密閉空間抽真空；緩沖裝置，用于爆燃后燃氣 的泄壓排出。
[0025] 本發(fā)明可近似模擬井筒條件下的高能氣體壓裂環(huán)境，并依此分析模擬礦場高能氣 體壓裂過程中，火藥燃氣沖擊應力在沿井筒上的動態(tài)分布規(guī)律，可描述沖擊力大小、垂向分 布，從而指導壓裂彈結(jié)構(gòu)設計、投放位置、射孔參數(shù)等，以提高措施成功率。
[0026] 優(yōu)選地，請參考圖2,密閉爆發(fā)器10包括：本體11，呈中空的圓筒狀；點火排氣塞 12,塞在本體11的第一端；火藥夾持架13,位于本體11內(nèi)，且安裝在點火排氣塞12的端 部；泄氣緩沖孔14,沿本體11的軸向貫穿地設置在點火排氣塞12上；點火導線孔15,沿本 體11的軸向貫穿地設置在點火排氣塞12上；充壓抽真空導孔16,設置在本體11的第二端。 其中，密閉爆發(fā)器10的密閉空間為一圓筒狀，優(yōu)選地，長6mm、直徑60mm、最大耐內(nèi)壓沖擊 300MPa ;沿6m長度上均布壓力傳感測試部的8個壓力傳感器，可實現(xiàn)沿井筒長度范圍內(nèi)的 火藥爆燃加載應力隨時間變化；密閉爆發(fā)器兩端配有帶點火孔、泄壓孔、沖壓孔的螺栓頭， 可實現(xiàn)點火線通過、燃氣泄壓、密閉環(huán)境抽真空或設定不同壓力。
[0027] 優(yōu)選地，壓力傳感測試部包括：多個壓力傳感器21，沿密閉爆發(fā)器10的軸向布置； 壓力標定機22,與壓力傳感器21連接，用于標定壓力傳感器21 ;數(shù)據(jù)采集處理裝置23,與 壓力傳感器21連接；函數(shù)信號發(fā)生器24,與數(shù)據(jù)采集處理裝置23連接，用于調(diào)節(jié)和檢驗數(shù) 據(jù)采集處理裝置23能否正常工作。優(yōu)選地，壓力傳感測試部還包括電腦25,其內(nèi)可安裝P? t測試相關(guān)軟件。
[0028] 優(yōu)選地，八個壓力傳感器21為CYJ系列產(chǎn)品，其最大測試壓力為220MPa、測試頻率 為0· 019ms/點；壓力標定機22為SHD?3D型，是用來標定高頻壓力傳感器的，可使傳感器 正常工作，從而測試出高精度的壓力數(shù)據(jù)來；函數(shù)信號發(fā)生器24為SP1461D型，可用來調(diào)節(jié) 及檢驗數(shù)據(jù)采集處理裝置23能否正常工作；數(shù)據(jù)采集處理裝置23為6105型，可接收從傳 感器傳來的壓力信號，并且將該信號傳向電腦里的相關(guān)測試軟件。該設備是一種具有多個 通道的數(shù)字信號處理儀器，其電路設計的組成包括：A/D轉(zhuǎn)換器、數(shù)據(jù)緩存器（FIFO)、前端 放大器、數(shù)字信號處理器等；電腦通過其內(nèi)的P?t測試相關(guān)軟件可將從數(shù)據(jù)采集處理裝置 傳過來數(shù)據(jù)保存在電腦里，通過多通道數(shù)據(jù)采集處理裝置以及P?t測試軟件轉(zhuǎn)化成P? t曲線。
[0029] 優(yōu)選地，點火裝置包括電子點火裝置和位于密閉爆發(fā)器10內(nèi)的點火電極，電子點 火裝置與點火電極電連接。
[0030] 優(yōu)選地，充壓裝置包括：加壓手搖泵31、充液泵32、第一中間容器33、第二中間容 器34、中間過渡容器35和氮氣瓶36 ;其中，加壓手搖泵31通過第一閥門91與第一中間容 器33的進口連接，充液泵32通過第二閥門92與第二中間容器34的進口連接；第一中間容 器33的出口通過第三閥門93與中間過渡容器35的第一進口連接，第二中間容器34的出 口通過第四閥門94與中間過渡容器35的第二進口連接，氮氣瓶36與中間過渡容器35的 第三進口連接；中間過渡容器35的出口與密閉爆發(fā)器10可通斷地連接。
[0031] 首先，可通過氮氣瓶實現(xiàn)密閉爆發(fā)器內(nèi)沖壓0. 1?5. OMPa壓力可調(diào)的氮氣環(huán)境， 其實現(xiàn)步驟可以如下：
[0032] 步驟1 :將已安裝完畢的帶有測試火藥樣品的實驗裝置連接完善，并將所有管線 閥門置于關(guān)閉狀態(tài)，此時密閉爆發(fā)器內(nèi)為常壓空氣環(huán)境；
[0033] 步驟2 :依次打開第十二閥門912、第i^一閥門911、第九閥門99、第七閥門97,然 后緩慢打開第六閥門96,觀察控制壓力表82處于低壓狀態(tài)，然后持續(xù)充氣5分鐘；
[0034] 步驟3 :待密閉空間內(nèi)充滿氮氣環(huán)境后，緩慢依次關(guān)閉第六閥門96和第十二閥門 912,然后再次緩慢打開第六閥門96,同時觀察壓力表82,待壓力略高于所設計壓力時，緩 慢關(guān)閉第六閥門96、第七閥門97 ;
[0035] 步驟4:緩慢打開放氣第十二閥門912,同時觀察壓力表82,待壓力處于設計壓力 時，關(guān)閉第十二閥門912,而后關(guān)閉第十一閥門911，此時密閉爆發(fā)器內(nèi)即為充滿設計壓力 的氮氣環(huán)境。
[0036] 其次，還可通過加壓手搖泵31、充液泵32、第一中間容器33、第二中間容器34、中 間過渡容器35的組合，實現(xiàn)0. IMPa?60MPa壓力可控的液體環(huán)境，優(yōu)選地，液體為純凈水 或不同礦化度的鹽水，其實現(xiàn)步驟為：
[0037] 步驟1 :將已安裝完畢的帶有測試火藥樣品的實驗裝置連接完善，并將所有管線 閥門置于關(guān)閉狀態(tài)，此時密閉爆發(fā)器內(nèi)為常壓空氣環(huán)境；
[0038] 步驟2 :松開液壓支撐裝置73,調(diào)節(jié)固定伸縮式托架72上部伸縮桿，讓長密閉爆發(fā) 期主體處于泄壓口上傾狀態(tài)；
[0039] 步驟3 :依次打開第十二閥門912、第i^一閥門911、第八閥門98、第三閥門93、第 一閥門91，開充液泵32開始充液。此時第一中間容器33、第二中間容器34在一個中間容 器難以充滿的時候，可交替使用；
[0040] 步驟4 :充液到泄壓口穩(wěn)定出液即為密閉空間內(nèi)全部為液體環(huán)境，此時調(diào)整充液 泵流量到最小流量，而后緩慢關(guān)閉泄壓第十二閥門912,同時觀察壓力表81 ;
[0041] 步驟5:待壓力表接近充液泵最大泵壓15MPa時，緩慢關(guān)閉第十一閥門911，同時關(guān) 閉充液泵；
[0042] 步驟6:若設計壓力低于15MPa，則關(guān)閉所有閥門，然后緩慢打開泄壓閥門，同時 觀察壓力表81，待壓力達到設計值后，關(guān)閉第十二閥門912,完成該充液。若設計壓力高于 15MPa時，則關(guān)閉所有閥門，然后打開第一閥門91、第三閥門93、第八閥門98、第i^一閥門 911，然后利用手搖泵，緩慢加壓到設計值，然后依次關(guān)閉第十一閥門911、第一閥門91、第 三閥門93、第八閥門98,完成充液。
[0043] 優(yōu)選地，抽真空裝置包括抽真空泵40。其可實現(xiàn)密閉空間內(nèi)的真空度為200Pa? lX105Pa，其抽真空的步驟為：
[0044] 步驟1 :將已安裝完畢的帶有測試火藥樣品的實驗裝置連接完善，并將所有管線 閥門置于關(guān)閉狀態(tài)，此時密閉爆發(fā)器內(nèi)為常壓空氣環(huán)境；
[0045] 步驟2 :依次打開第十二閥門912、第i^一閥門911、第九閥門99、第七閥門97,然 后緩慢打開第六閥門96,觀察控制壓力表82處于低壓狀態(tài)，然后持續(xù)充氣5分鐘；
[0046] 步驟3 :待密閉空間內(nèi)充滿氮氣環(huán)境后，緩慢依次關(guān)閉第六閥門96、第十二閥門 912、第i^一閥門911、第九閥門99、第七閥門97 ;
[0047] 步驟4 :打開抽真空泵40,然后依次打開第十閥門910、第十一閥門911，抽真空直 至壓力表83顯示設計真空度環(huán)境壓力后，關(guān)閉第十一閥門91、第十閥門910,最后關(guān)閉真空 泵40,完成抽真空操作。
[0048] 優(yōu)選地，緩沖裝置包括：密封容器61和單向閥62 (即第十二閥912)，密封容器61 通過單向閥62與密閉爆發(fā)器10連接。優(yōu)選地，密封容器61的空間為0. 5m3、耐壓1. 5MPa。 緩沖裝置僅用于爆燃后燃氣的泄壓排出，以避免燃氣污染環(huán)境，或造人員中毒，對于充氣、 充液過程中，出口接一般敞開容器。
[0049] 優(yōu)選地，點火系統(tǒng)由電子點火裝置50通過導線連接置于密閉爆發(fā)器內(nèi)部的點火 線51和點火電極52組成，待按裝完火藥樣品后，將點火電極52粘貼在火藥外端面，安裝完 畢后，通過控制電子點火裝置50點火裝置上的點火開關(guān)，給電極充電，產(chǎn)生高熱，從而引燃 點火藥（優(yōu)選地，小粒黑），通過點火藥點燃火藥樣品。
[0050] 優(yōu)選地，系統(tǒng)還包括支撐旋轉(zhuǎn)部，支撐旋轉(zhuǎn)部包括：旋轉(zhuǎn)鉸鏈托架71、固定伸縮式 托架72和液壓支撐裝置73,密閉爆發(fā)器10的第一位置與旋轉(zhuǎn)鉸鏈托架71鉸接，旋轉(zhuǎn)鉸鏈 托架71的第二位置與固定伸縮式托架72連接，液壓支撐裝置73與固定伸縮式托架72連 接以調(diào)節(jié)密閉爆發(fā)器10的水平度。支撐旋轉(zhuǎn)部主要用于控制6m長密閉爆發(fā)器處于與水平 方向-20°至90°旋轉(zhuǎn)固定。固定伸縮式托架72與密閉爆發(fā)器10連接可方便拆卸、安裝， 其伸縮長度可支撐密閉爆發(fā)器處于垂直狀態(tài)。
[0051] 優(yōu)選地，旋轉(zhuǎn)鉸鏈托架71包括固定底座、圓形旋轉(zhuǎn)軸承和兩個用于抱緊密閉爆發(fā) 器10的半圓弧形夾片，其中，兩個半圓弧形夾片通過圓形旋轉(zhuǎn)軸承安裝在固定底座上，并 支持360度旋轉(zhuǎn)。
[0052] 優(yōu)選地，固定伸縮式托架72包括托架底座和安裝在托架底座頂部的伸縮式支撐 柱，液壓支撐裝置73與伸縮式支撐柱連接。可實現(xiàn)最高保持閉爆發(fā)器水平，最低下傾20° 傾斜變換。
[0053] 實施例1 :測試4g固體火藥在真空200Pa環(huán)境下、水平管內(nèi)燃爆應力分布動態(tài)變 化規(guī)律。
[0054] 步驟1 :設備流程檢查、鏈接安裝完畢、各設備管路檢查通常，閥門完好后，將點火 排氣塞12卸下；
[0055] 步驟2 :將4g固體火藥柱查裝到火藥夾持架13上，擰緊其上的緊固螺絲；
[0056] 步驟3 :將帶有點火藥頭的點火電極帽旋轉(zhuǎn)扣到火藥樣品的裸露頭，然后將點火 排氣塞12安裝到爆發(fā)器本體上，上緊；
[0057] 步驟4:將排氣口外放、點火導線連接在電子點火裝置51上，并將所有管線閥門置 于關(guān)閉狀態(tài)，此時密閉爆發(fā)器內(nèi)為常壓空氣環(huán)境；
[0058] 步驟5 :依次打開第十二閥門912、第i^一閥門911、第九閥門99、第七閥門97,然 后緩慢打開第六閥門96,觀察控制壓力表82出于低壓狀態(tài)，然后持續(xù)充氣5分鐘；
[0059] 步驟6 :待密閉空間內(nèi)充滿氮氣環(huán)境后，緩慢依次關(guān)閉第六閥門96、第十二閥門 912、第i^一閥門911、第九閥門99、第七閥門97 ;
[0060] 步驟7 :打開抽真空泵40,然后依次打開第十閥門910、第十一閥門911，抽真空直 至壓力表83顯示設計真空度環(huán)境壓力200Pa，關(guān)閉第十一閥門911、第十閥門910,最后關(guān)閉 真空泵40,完成抽真空操作。
[0061] 步驟8 :打開壓力傳感測試系統(tǒng)，運行相關(guān)軟件，在安全觀察室中，操作電子點火 開關(guān)，點火引爆，測試軟件同時以〇. 〇19ms為間隔讀取記錄八個測試點的壓力-時間關(guān)系離 散點；
[0062] 步驟9 :測試完畢后，緩慢打開用于泄氣的第十二閥門912,將密閉爆發(fā)器內(nèi)的高 能燃氣緩慢泄到緩沖裝置內(nèi)，帶壓力平衡后，依次打開第十一閥門911、第九閥門99、第七 閥門97,然后緩慢打開第六閥門96,持續(xù)通氣5分鐘后，依次關(guān)閉第六閥門96、第七閥門 97、第九閥門99、第i^一閥門911、第十二閥門912,最后卸下點火排氣塞12,觀察火藥柱燃 燒狀態(tài)，完成測試實驗。
[0063] 實施例二：測試4g固體火藥在30MPa鹽水環(huán)境、水平管內(nèi)的燃爆應力分布動態(tài)變 化規(guī)律。
[0064] 步驟1 :設備流程檢查、鏈接安裝完畢、各設備管路檢查通常，閥門完好后，將點火 排氣塞12卸下；
[0065] 步驟2 :將4g固體火藥柱查裝到火藥夾持架13上，擰緊其上的緊固螺絲；
[0066] 步驟3 :將帶有點火藥頭的點火電極帽旋轉(zhuǎn)扣到火藥樣品的裸露頭，然后將點火 排氣塞12安裝到爆發(fā)器本體上，上緊；
[0067] 步驟4:將排氣口外放、點火導線連接在電子點火裝置51上，并將所有管線閥門置 于關(guān)閉狀態(tài)，此時密閉爆發(fā)器內(nèi)為常壓空氣環(huán)境；
[0068] 步驟5 :松開液壓支撐裝置73,固定伸縮式托架72上部伸縮桿，讓長密閉爆發(fā)期主 體處于泄壓口上傾狀態(tài)；
[0069] 步驟6 :依次打開第十二閥門912、第i^一閥門911、第八閥門98、第三閥門93、第 一閥門91，開充液泵開始充液。此時第一中間容器33、第二中間容器34在一個中間容器難 以充滿的時候，可交替使用；
[0070] 步驟7 :充液到泄壓口穩(wěn)定出液即為密閉空間內(nèi)全部為液體環(huán)境，此時調(diào)整充液 泵流量到最小流量，而后緩慢關(guān)閉泄壓第十二閥門912,同時觀察壓力表81 ;
[0071] 步驟8:待壓力表接近充液泵最大泵壓15MPa時，緩慢關(guān)閉第十一閥門911，同時關(guān) 閉充液泵；
[0072] 步驟9 :關(guān)閉所有閥門，然后打開第一閥門91、第三閥門93、第八閥門98、第十一閥 門911，然后利用手搖泵，緩慢加壓到設計值30MPa，然后依次關(guān)閉第十一閥門911、第一閥 門91、第三閥門93、第八閥門98,將爆發(fā)器置于水平狀態(tài)，完成充液。
[0073] 步驟10 :打開壓力傳感測試系統(tǒng)，運行相關(guān)軟件，在安全觀察室中，操作電子點火 開關(guān)，點火引爆，測試軟件同時以〇. 〇19ms為間隔讀取記錄八個測試點的壓力-時間關(guān)系離 散點；
[0074] 步驟11 :測試完畢后，調(diào)節(jié)液壓支撐裝置73,緩慢打開用于泄氣的第十二閥門 912,將密閉爆發(fā)器內(nèi)的高能燃氣與鹽水混合物緩慢泄到緩沖裝置內(nèi)，帶壓力平衡后，依次 打開第十一閥門911、第九閥門99、第七閥門97,然后緩慢打開第六閥門96,持續(xù)通氣5分 鐘后，依次關(guān)閉第六閥門96、第七閥門97、第九閥門99、第i^一閥門911、第十二閥門912，最 后卸下點火排氣塞12,觀察火藥柱燃燒狀態(tài)，完成測試實驗。
[0075] 以上所述僅為本發(fā)明的優(yōu)選實施例而已，并不用于限制本發(fā)明，對于本領(lǐng)域的技 術(shù)人員來說，本發(fā)明可以有各種更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修 改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1. 一種火藥爆燃加載應力分布規(guī)律測試系統(tǒng)，其特征在于，包括： 密閉爆發(fā)器（10); 壓力傳感測試部，用于檢測所述密閉爆發(fā)器（10)在火藥爆燃的應力； 點火裝置，用于引爆所述密閉爆發(fā)器（10)內(nèi)的火藥； 充壓裝置，用于使所述密閉爆發(fā)器（10)充滿設計壓力的氣體環(huán)境； 抽真空裝置，用于對所述密閉爆發(fā)器（10)的密閉空間抽真空； 緩沖裝置，用于爆燃后燃氣的泄壓排出。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述密閉爆發(fā)器（10)包括： 本體（11)，呈中空的圓筒狀； 點火排氣塞（12)，塞在所述本體（11)的第一端； 火藥夾持架（13)，位于所述本體（11)內(nèi)，且安裝在所述點火排氣塞（12)的端部； 泄氣緩沖孔（14)，沿所述本體（11)的軸向貫穿地設置在所述點火排氣塞（12)上； 點火導線孔（15)，沿所述本體（11)的軸向貫穿地設置在所述點火排氣塞（12)上； 充壓抽真空導孔（16)，設置在所述本體（11)的第二端。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述壓力傳感測試部包括： 多個壓力傳感器（21)，沿所述密閉爆發(fā)器（10)的軸向布置； 壓力標定機（22)，與所述壓力傳感器（21)連接，用于標定所述壓力傳感器（21); 數(shù)據(jù)采集處理裝置（23)，與所述壓力傳感器（21)連接； 函數(shù)信號發(fā)生器（24)，與所述數(shù)據(jù)采集處理裝置（23)連接，用于調(diào)節(jié)和檢驗所述數(shù)據(jù) 采集處理裝置（23)能否正常工作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述點火裝置包括電子點火裝置和位于 所述密閉爆發(fā)器（10)內(nèi)的點火電極，所述電子點火裝置與所述點火電極電連接。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述充壓裝置包括： 加壓手搖泵（31)、充液泵（32)、第一中間容器（33)、第二中間容器（34)、中間過渡容器 (35)和氮氣瓶（36); 其中，所述加壓手搖泵（31)通過第一閥門（91)與所述第一中間容器（33)的進口連 接，所述充液泵（32)通過第二閥門（92)與所述第二中間容器（34)的進口連接； 第一中間容器（33)的出口通過第三閥門（93)與所述中間過渡容器（35)的第一進口 連接，所述第二中間容器（34)的出口通過第四閥門（94)與所述中間過渡容器（35)的第二 進口連接，所述氮氣瓶（36)與所述中間過渡容器（35)的第三進口連接； 所述中間過渡容器（35)的出口與所述密閉爆發(fā)器（10)可通斷地連接。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述抽真空裝置包括抽真空泵（40)。
7. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述緩沖裝置包括：密封容器（61)和單 向閥（62)，所述密封容器（61)通過所述單向閥（62)與所述密閉爆發(fā)器（10)連接。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述系統(tǒng)還包括支撐旋轉(zhuǎn)部，所述支撐旋 轉(zhuǎn)部包括：旋轉(zhuǎn)鉸鏈托架（71)、固定伸縮式托架（72)和液壓支撐裝置（73)，所述密閉爆發(fā) 器（10)的第一位置與所述旋轉(zhuǎn)鉸鏈托架（71)鉸接，所述旋轉(zhuǎn)鉸鏈托架（71)的第二位置與 所述固定伸縮式托架（72)連接，所述液壓支撐裝置（73)與所述固定伸縮式托架（72)連接 以調(diào)節(jié)所述密閉爆發(fā)器（10)的水平度。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述旋轉(zhuǎn)鉸鏈托架（71)包括固定底座、圓 形旋轉(zhuǎn)軸承和兩個用于抱緊所述密閉爆發(fā)器（10)的半圓弧形夾片，其中，所述兩個半圓弧 形夾片通過所述圓形旋轉(zhuǎn)軸承安裝在所述固定底座上。
10. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的系統(tǒng)，其特征在于，所述固定伸縮式托架（72)包括托架底座 和安裝在所述托架底座頂部的伸縮式支撐柱，所述液壓支撐裝置（73)與所述伸縮式支撐 柱連接。
【文檔編號】G01L5/14GK104089736SQ201410283671
【公開日】2014年10月8日 申請日期:2014年6月23日 優(yōu)先權(quán)日:2014年6月23日
【發(fā)明者】吳飛鵬, 蒲春生, 劉靜, 任楊 申請人:中國石油大學(華東)