專利名稱：石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型屬于環(huán)境模擬實(shí)驗測試技術(shù)領(lǐng)域，具體地涉及一種模擬石油井下溫度、壓力、氣液介質(zhì)等環(huán)境的實(shí)驗裝置，特別適合油田井下工具及其材料環(huán)境模擬實(shí)驗測
試ο
背景技術(shù)：
油田開發(fā)生產(chǎn)過程中，井下工具需承受石油井下溫度、壓力、氣液介質(zhì)等環(huán)境的影響。因此，井下工具研發(fā)及質(zhì)量檢測時需進(jìn)行井下環(huán)境模擬實(shí)驗。發(fā)明人在實(shí)現(xiàn)本實(shí)用新型的過程發(fā)現(xiàn)，目前，井下環(huán)境模擬實(shí)驗對于多參數(shù)的動態(tài)模擬技術(shù)尚不完善，試驗介質(zhì)仍停留在水或柴油等單一介質(zhì)，無法模擬石油井下油水共混、氣液共存的實(shí)際工況。并且，傳統(tǒng)井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置受結(jié)構(gòu)、材質(zhì)及工藝等因素影響，耐腐蝕介質(zhì)性能差，腔體清洗困難，造成實(shí)驗裝置使用壽命短，無法實(shí)現(xiàn)試驗介質(zhì)的更換，試驗成本高等問題。

實(shí)用新型內(nèi)容本實(shí)用新型的目的在于克服傳統(tǒng)石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置的諸多缺陷，提供一種新型石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，以便能真實(shí)模擬石油井下溫度、壓力、氣液介質(zhì)等環(huán)境，并延長實(shí)驗裝置使用壽命，方便操作，降低試驗成本。為達(dá)上述目的，本實(shí)用新型提供了一種石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，所述實(shí)驗裝置包括介質(zhì)浸泡系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)；所述溫度控制系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)分別連接所述介質(zhì)浸泡系統(tǒng)；所述介質(zhì)浸泡系統(tǒng)包括浸泡釜和加熱缸，所述加熱缸圍繞所述浸泡釜并密封所述浸泡釜；所述溫度控制系統(tǒng)包括溫度控制器、加熱設(shè)備和溫度檢測器，所述加熱設(shè)備和所述溫度檢測器分別連接所述溫度控制器；所述加熱設(shè)備伸入到所述浸泡釜和所述加熱缸之間的空腔內(nèi)，所述溫度檢測器伸入到所述浸泡釜內(nèi)；所述壓力控制系統(tǒng)包括導(dǎo)氣裝置、比例加氣裝置、壓力控制器和壓力檢測器；所述導(dǎo)氣裝置的一端伸入到所述浸泡釜內(nèi)，另一端連接所述比例加氣裝置，所述壓力檢測器和所述比例加氣裝置分別連接所述壓力控制器，所述壓力檢測器伸入到所述浸泡釜內(nèi)。進(jìn)一步地，所述加熱缸的外側(cè)還可以覆蓋一層保溫層。具體地，所述加熱設(shè)備可以包括導(dǎo)熱油加熱棒、加熱板、加熱管中的至少一個。進(jìn)一步地，所述浸泡釜內(nèi)壁上還可以覆蓋有納米陶瓷鍍膜層。優(yōu)選地，所述納米陶瓷鍍膜層成型溫度低于200°C，厚度小于0. 01mm。具體地，所述溫度檢測器可以包括熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTDS)或者IC溫度傳感器。進(jìn)一步地，所述浸泡釜上具有用于密封所述浸泡釜的缸蓋，以及與加熱缸相配合的飛邊，所述飛邊用于封閉所述加熱缸，所述浸泡釜與缸蓋之間通過螺栓連接固定。[0013]進(jìn)一步地，所述實(shí)驗裝置還包括一導(dǎo)液管，插入至所述浸泡釜內(nèi)。具體地，所述壓力檢測器可以包括壓阻式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器或者光導(dǎo)纖維壓力傳感器。所述壓力控制系統(tǒng)還包括卸壓裝置，與所述浸泡釜和所述壓力控制器連接。具體地，所述卸壓裝置可以包括自動調(diào)節(jié)閥，用于在壓力控制器的控制下開啟， 以降低所述浸泡釜內(nèi)的壓力?？蛇x地，所述實(shí)驗裝置還包括一泄壓管，與所述自動調(diào)節(jié)閥相連接。進(jìn)一步地，所述導(dǎo)液管還設(shè)置有一手動閥。本實(shí)用新型的有益效果在于本實(shí)用新型實(shí)現(xiàn)了石油井下溫度、壓力、氣液介質(zhì)等環(huán)境的真實(shí)模擬。而且，本實(shí)驗裝置能夠通過改變溫度、壓力、液相組成、氣相組成，更換不同氣液介質(zhì)來考察試驗樣品在相應(yīng)環(huán)境下的性能。并實(shí)現(xiàn)了環(huán)境參數(shù)的動態(tài)控制，使模擬更符合真實(shí)工況。與此同時，浸泡釜內(nèi)表面采用了納米陶瓷鍍膜技術(shù)進(jìn)行處理，具有高強(qiáng)度、高硬度、耐腐蝕、抗沾粘等特性，使得裝置耐腐蝕介質(zhì)性能得到大幅提高，延長了實(shí)驗裝置使用壽命，而且裝置易于清洗，實(shí)現(xiàn)了試驗介質(zhì)的更換方便，有效地降低了試驗成本。

為了更清楚地說明本實(shí)用新型實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)中的技術(shù)方案，下面將對實(shí)施例或現(xiàn)有技術(shù)描述中所需要使用的附圖做一簡單地介紹，顯而易見地，下面描述中的附圖僅僅是本實(shí)用新型的一些實(shí)施例，對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員來講，在不付出創(chuàng)造性勞動性的前提下，還可以根據(jù)這些附圖獲得其他的附圖。圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置的總裝示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置的溫度控制系統(tǒng)示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置的壓力控制系統(tǒng)示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置浸泡釜內(nèi)表面鍍膜示意圖。附圖標(biāo)號1、保溫層；2、加熱缸；3、加熱設(shè)備；4、浸泡釜；5、納米陶瓷鍍膜層；6、溫度控制器； 7、缸蓋；8、溫度檢測器；9、導(dǎo)氣管；10、比例加氣裝置；11、壓力控制器；12、自動調(diào)節(jié)閥； 13、泄壓管；14、傳壓管；15、壓力檢測器；16、壓力表；17、導(dǎo)液管；18、手動閥。
具體實(shí)施方式
為使本實(shí)用新型實(shí)施例的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點(diǎn)更加清楚，下面將結(jié)合本實(shí)用新型實(shí)施例中的附圖，對本實(shí)用新型實(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)施例是本實(shí)用新型一部分實(shí)施例，而不是全部的實(shí)施例?；诒緦?shí)用新型中的實(shí)施例，本領(lǐng)域普通技術(shù)人員在沒有做出創(chuàng)造性勞動前提下所獲得的所有其他實(shí)施例，都屬于本實(shí)用新型保護(hù)的范圍。本實(shí)用新型提供了一種石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，能模擬石油井下溫度、壓力、 氣液介質(zhì)等環(huán)境，特別適合油田井下工具及其材料環(huán)境模擬實(shí)驗測試。圖1為本實(shí)用新型實(shí)施例的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置的總裝示意圖；圖2為本實(shí)用新型實(shí)施例的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置的溫度控制系統(tǒng)示意圖；圖3為本實(shí)用新型實(shí)施例的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置的壓力控制系統(tǒng)示意圖；圖4為本實(shí)用新型實(shí)施例的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置浸泡釜內(nèi)表面鍍膜示意圖。請結(jié)合參閱圖1-圖4，該實(shí)驗裝置包括介質(zhì)浸泡系統(tǒng)，溫度控制系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)；所述溫度控制系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)分別連接所述介質(zhì)浸泡系統(tǒng)。上述介質(zhì)浸泡系統(tǒng)包括浸泡釜4和加熱缸2，該加熱缸2圍繞浸泡釜4并密封浸泡釜4。其中，浸泡釜4用于容納實(shí)驗介質(zhì)，可選地呈圓筒狀，浸泡釜4上可選地設(shè)置有缸蓋 7，用于密封該浸泡釜4，使其構(gòu)成密封狀態(tài)；浸泡釜4的外側(cè)設(shè)置有加熱缸2，用于承裝導(dǎo)熱油，加熱缸2圍繞該浸泡釜4，在加熱缸2的外側(cè)可進(jìn)一步覆蓋一層保溫層1，用來減少熱量損失，保證試驗溫度。進(jìn)一步地，浸泡釜4帶有飛邊，與加熱缸2相配合，用于封閉該加熱缸 2。具體地，該浸泡釜4與缸蓋7之間可以通過螺栓連接固定。上述溫度控制系統(tǒng)包括溫度控制器6、加熱設(shè)備3和溫度檢測器8，溫度控制器6 分別與加熱設(shè)備3和溫度檢測器8連接。其中，在加熱缸2的一側(cè)還可設(shè)置有供加熱設(shè)備3 伸入的導(dǎo)孔，加熱設(shè)備3通過該導(dǎo)孔伸入到浸泡釜4與加熱缸2之間的加熱腔中?？蛇x地， 加熱設(shè)備3可采用導(dǎo)熱油加熱棒、加熱板、加熱管中的至少一個。具體地，溫度檢測器8可以為熱敏傳感器或其它傳感器，如熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器(RTDS)或者IC溫度傳感器等。該溫度檢測器8，用于檢測浸泡釜4內(nèi)的溫度，并將檢測到的溫度反饋于溫度控制器6 ；溫度控制器6比較反饋的浸泡釜4的溫度與設(shè)定的溫度，控制加熱設(shè)備3停止加熱或啟動加熱，或者調(diào)節(jié)其加熱溫度，以便對浸泡釜4的溫度進(jìn)行自動控制，使其溫度達(dá)到實(shí)驗所需的穩(wěn)定溫度值。通過設(shè)置加熱設(shè)備3，溫度檢測器8，溫度控制器6，加熱缸2和保溫層1，實(shí)現(xiàn)了試驗所需溫度的動態(tài)控制與監(jiān)測。上述壓力控制系統(tǒng)包括作為導(dǎo)氣裝置的導(dǎo)氣管9、比例加氣裝置10、壓力控制器 11和壓力檢測器15 ；其中，浸泡釜4缸蓋上還設(shè)置有導(dǎo)氣孔，用于插入導(dǎo)氣管9。導(dǎo)氣管9 的一端通過浸泡釜4的蓋子上的導(dǎo)氣孔插入到浸泡釜4內(nèi)，另一端連接比例加氣裝置10 ； 壓力檢測器15和比例加氣裝置10分別連接壓力控制器11，該壓力檢測器15可選地通過傳壓管14或者直接插入到浸泡釜4內(nèi)，以檢測浸泡釜4內(nèi)的壓力，并將檢測到的壓力反饋于壓力控制器11。當(dāng)壓力不夠需要加壓時，壓力控制器11控制比例加氣裝置10通過導(dǎo)氣管 9向浸泡釜4內(nèi)注入某種氣體或按比例混合的混合氣體，例如為氮?dú)?、空氣等。具體地，該壓力檢測器15可以采用壓阻式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器或者光導(dǎo)纖維壓力傳感器?？蛇x地，該壓力控制系統(tǒng)還可進(jìn)一步包括卸壓裝置，與浸泡釜4和壓力控制器11連接?？蛇x地，該卸壓裝置包括自動調(diào)節(jié)閥12。當(dāng)壓力超過設(shè)定值時，壓力控制器11控制自動調(diào)節(jié)閥 12打開，降低浸泡釜4內(nèi)的壓力。進(jìn)一步地，還可設(shè)置一個與自動調(diào)節(jié)閥12相連接的泄壓管13，用于提供自動調(diào)節(jié)閥12打開時，氣體排放所需通道。通過設(shè)置壓力檢測器15，壓力控制器11、比例加氣裝置10、自動調(diào)節(jié)閥12、傳壓管 14、壓力表16等，實(shí)現(xiàn)試驗所需壓力的動態(tài)控制與監(jiān)測，以保證浸泡釜4內(nèi)的壓力達(dá)到實(shí)驗所需的穩(wěn)定的壓力值，并實(shí)現(xiàn)壓力的無級調(diào)節(jié)。進(jìn)一步地，該比例加氣裝置10，不僅用于調(diào)壓，還可以用于向浸泡釜4注入S02、N2、 H2S等井下常見氣體，以模擬石油井下實(shí)際環(huán)境。通過注入上述氣體，可以改變浸泡釜4內(nèi) 5的氣相組成。進(jìn)一步地，介質(zhì)浸泡系統(tǒng)還包括一導(dǎo)液管17，伸入至浸泡釜4內(nèi)，用于介質(zhì)的實(shí)時取樣，進(jìn)行測試分析，考察某一具體環(huán)境對井下工件的影響。另外，該導(dǎo)液管17還可用于向浸泡釜4導(dǎo)入特定的液體，從而可改變浸泡釜4內(nèi)的液相組成，真實(shí)模擬石油井下實(shí)際環(huán)境。此外，導(dǎo)液管17上還設(shè)置有一手動閥18，當(dāng)手動閥18開啟時，允許取樣或注入液體。通過設(shè)置導(dǎo)液管17、手動閥18、導(dǎo)氣管9、比例加氣裝置10等，實(shí)現(xiàn)了氣液介質(zhì)的加入、取樣及更換。進(jìn)一步地，浸泡釜4的內(nèi)壁上還覆蓋有一層納米陶瓷鍍膜層5，較佳地，該納米陶瓷鍍膜層成型溫度低于200°C，厚度小于0. 01mm。本實(shí)用新型在浸泡釜內(nèi)表面采用了納米陶瓷鍍膜技術(shù)，使內(nèi)表面強(qiáng)度、硬度、耐磨性能、防腐性能有效提升，同時納米陶瓷顆粒在金屬表面上產(chǎn)生荷葉效應(yīng)，金屬表面產(chǎn)生低表面張力，使得浸泡釜內(nèi)表面具有很好的抗沾粘特性，易于清洗，方便試驗介質(zhì)的更換。以下描述本實(shí)用新型的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置的工作過程及工作原理按照試驗要求的酸堿度、礦化度和組分，配制好液相浸泡介質(zhì)，打開浸泡釜4上方的缸蓋7，將浸泡介質(zhì)放入浸泡釜4中，再將待測樣品放入該介質(zhì)中，并加缸蓋7，放墊圈，上緊緊固螺栓；連接好控制柜(壓力控制器11，溫度控制器6)，并啟動，設(shè)定所需的壓力和溫度，試驗過程中，所述溫度控制系統(tǒng)和所述壓力控制系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)浸泡釜中溫度、壓力的自動調(diào)節(jié)；如果需要加配氣體，需在比例加氣裝置10中按比例配制，并通過比例加氣裝置10從導(dǎo)氣管9輸入；最后進(jìn)行試驗。本實(shí)用新型在設(shè)計和制造中采用了特殊的結(jié)構(gòu)和材料，使得石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置可以通過更換不同的試驗樣品和試驗介質(zhì)組成來考察各種材質(zhì)樣品(如金屬材料， 高分子材料，無機(jī)材料等)在一定溫度(0 350°C)，一定壓力(0 20MPa)下，于各種試驗介質(zhì)(如原油、酸液、堿液、各種溶劑、H2S等氣液介質(zhì))中的性能。本設(shè)備主要用于石油行業(yè)中模擬油田井下環(huán)境。本實(shí)用新型的有益效果是本試驗儀能夠通過改變溫度、壓力、介質(zhì)酸堿度和礦化度、介質(zhì)種類和組成來考察試驗樣品在相應(yīng)環(huán)境下的性能。并實(shí)現(xiàn)了環(huán)境參數(shù)的動態(tài)控制， 使模擬更符合真實(shí)工況。而且浸泡釜內(nèi)表面經(jīng)過處理具有強(qiáng)度高、硬度高、耐腐蝕等特性， 利于更換介質(zhì)、利于清洗。以上實(shí)施例僅用以說明本實(shí)用新型實(shí)施例的技術(shù)方案，而非對其限制；盡管參照前述實(shí)施例對本實(shí)用新型實(shí)施例進(jìn)行了詳細(xì)的說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解其依然可以對前述各實(shí)施例所記載的技術(shù)方案進(jìn)行修改，或者對其中部分技術(shù)特征進(jìn)行等同替換；而這些修改或者替換，并不使相應(yīng)技術(shù)方案的本質(zhì)脫離本實(shí)用新型實(shí)施例各實(shí)施例技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求1.一種石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，其特征在于，所述實(shí)驗裝置包括介質(zhì)浸泡系統(tǒng)、 溫度控制系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)；所述溫度控制系統(tǒng)和所述壓力控制系統(tǒng)分別連接所述介質(zhì)浸泡系統(tǒng)；所述介質(zhì)浸泡系統(tǒng)包括浸泡釜和加熱缸，所述加熱缸圍繞所述浸泡釜并密封所述浸泡釜；所述溫度控制系統(tǒng)包括溫度控制器、加熱設(shè)備和溫度檢測器，所述加熱設(shè)備和所述溫度檢測器分別連接所述溫度控制器；所述加熱設(shè)備伸入到所述浸泡釜和所述加熱缸之間的空腔內(nèi)，所述溫度檢測器伸入到所述浸泡釜內(nèi)；所述壓力控制系統(tǒng)包括導(dǎo)氣裝置、比例加氣裝置、壓力控制器和壓力檢測器；所述導(dǎo)氣裝置的一端伸入到所述浸泡釜內(nèi)，另一端連接所述比例加氣裝置，所述壓力檢測器和所述比例加氣裝置分別連接所述壓力控制器，所述壓力檢測器伸入到所述浸泡釜內(nèi)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，其特征在于，所述加熱缸的外側(cè)還覆蓋一層保溫層。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，其特征在于，所述加熱設(shè)備包括導(dǎo)熱油加熱棒、加熱板、加熱管中的至少一個。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，其特征在于，所述浸泡釜內(nèi)壁上覆蓋有納米陶瓷鍍膜層。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，其特征在于，所述納米陶瓷鍍膜層成型溫度低于200°C，厚度小于0. 01mm。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，其特征在于，所述溫度檢測器包括熱電偶、熱敏電阻、電阻溫度檢測器RTDS或者IC溫度傳感器。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，其特征在于，所述浸泡釜上具有用于密封所述浸泡釜的缸蓋，以及與加熱缸相配合的飛邊，所述飛邊用于封閉所述加熱缸，所述浸泡釜與缸蓋之間通過螺栓連接固定。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，其特征在于，所述實(shí)驗裝置還包括一導(dǎo)液管，插入至所述浸泡釜內(nèi)。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，其特征在于，所述壓力檢測器包括壓阻式壓力傳感器、壓電式壓力傳感器或者光導(dǎo)纖維壓力傳感器。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，其特征在于，所述壓力控制系統(tǒng)還包括卸壓裝置，與所述浸泡釜和所述壓力控制器連接。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，其特征在于，所述卸壓裝置包括自動調(diào)節(jié)閥，用于在壓力控制器的控制下開啟，以降低所述浸泡釜內(nèi)的壓力。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，其特征在于，所述實(shí)驗裝置還包括一泄壓管，與所述自動調(diào)節(jié)閥相連接。
13.根據(jù)權(quán)利要求8所述的石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，其特征在于，所述導(dǎo)液管還設(shè)置有一手動閥。
專利摘要本實(shí)用新型提供一種石油井下環(huán)境模擬實(shí)驗裝置，包括介質(zhì)浸泡系統(tǒng)、溫度控制系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)；溫度控制系統(tǒng)和壓力控制系統(tǒng)連接介質(zhì)浸泡系統(tǒng)；介質(zhì)浸泡系統(tǒng)包括浸泡釜和加熱缸，加熱缸圍繞浸泡釜并密封浸泡釜；溫度控制系統(tǒng)包括溫度控制器、加熱設(shè)備和溫度檢測器，加熱設(shè)備和溫度檢測器連接溫度控制器；加熱設(shè)備伸入到浸泡釜和加熱缸之間的空腔內(nèi)，溫度檢測器伸入到浸泡釜內(nèi)；壓力控制系統(tǒng)包括導(dǎo)氣裝置、比例加氣裝置、壓力控制器、壓力檢測器；導(dǎo)氣裝置的一端伸入到浸泡釜內(nèi)，另一端連接比例加氣裝置，壓力檢測器和比例加氣裝置連接壓力控制器，壓力檢測器伸入浸泡釜內(nèi)。該裝置實(shí)現(xiàn)了石油井下溫度、壓力、氣液介質(zhì)等環(huán)境的真實(shí)模擬。
文檔編號G01D21/02GK202171475SQ20112030637
公開日2012年3月21日 申請日期2011年8月22日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月22日
發(fā)明者丁磊, 劉衛(wèi)紅, 劉玉文, 周賀, 姜紅梅, 姜韋韋, 曲玉辰, 曹建, 朱富林, 李國玉, 李彪, 杜曉峰, 王今宇, 王昊, 田播源, 趙鋒, 鄭亮, 郭靜, 陳健, 黃盛華 申請人:中國石油天然氣股份有限公司