本發(fā)明屬于試驗(yàn)?zāi)M方法及裝置測(cè)試領(lǐng)域，涉及一種模擬海洋環(huán)境和油氣介質(zhì)協(xié)同作用下腐蝕模擬系統(tǒng)，尤其適用于模擬水下油氣開(kāi)采裝置在外部海水腐蝕和內(nèi)部輸送介質(zhì)協(xié)同作用下材質(zhì)腐蝕環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)和防護(hù)措施篩選。

背景技術(shù)：

我國(guó)海洋資源的開(kāi)發(fā)、油氣田開(kāi)采必須逐漸向深井、高腐蝕環(huán)境方向發(fā)展。隨著服役環(huán)境越來(lái)越苛刻，相關(guān)水下油氣開(kāi)采裝置處于極端惡劣環(huán)境，不僅承受內(nèi)部h2s、co2、高cl^-介質(zhì)腐蝕，同時(shí)還受到海水溫度、ph值、含鹽度、壓力、溶解氧含量以及流速等多種因素的協(xié)同作用，水下油氣開(kāi)采裝置防腐性能直接關(guān)乎了井筒壽命及油氣田安全生產(chǎn)，對(duì)其合理選材及防護(hù)措施篩選至關(guān)重要。然而當(dāng)前現(xiàn)有試驗(yàn)評(píng)價(jià)主要針對(duì)海水或油氣介質(zhì)單一環(huán)境進(jìn)行模擬，無(wú)法再現(xiàn)材料內(nèi)外環(huán)境協(xié)同腐蝕損傷，不能有效評(píng)價(jià)材質(zhì)的腐蝕環(huán)境適應(yīng)性及防護(hù)措施篩選。目前傳統(tǒng)試驗(yàn)裝置也無(wú)法實(shí)現(xiàn)海水腐蝕和輸送介質(zhì)協(xié)同作用下腐蝕評(píng)價(jià)。實(shí)驗(yàn)室用高溫高壓釜，性能單一，僅能模擬單一腐蝕環(huán)境，缺乏水下油氣開(kāi)采裝置內(nèi)外腐蝕環(huán)境協(xié)同作用的模擬表征；中國(guó)專(zhuān)利申請(qǐng)?zhí)枮?00510011461.x專(zhuān)利同樣存在上述問(wèn)題，該專(zhuān)利提供了一種海水腐蝕模擬系統(tǒng)，不過(guò)該裝置只能體現(xiàn)水下開(kāi)采裝置外部海水腐蝕環(huán)境，而且還缺乏對(duì)海水流速的有效模擬，同樣無(wú)法再現(xiàn)材料內(nèi)外環(huán)境的協(xié)同腐蝕損傷。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的目的是提供一種海洋環(huán)境和油氣介質(zhì)協(xié)同作用下腐蝕模擬系統(tǒng)，能夠模擬水下油氣開(kāi)采裝置材質(zhì)環(huán)境適應(yīng)性評(píng)價(jià)及解決腐蝕防護(hù)措施篩選的難題。

為克服現(xiàn)有技術(shù)中的問(wèn)題，本發(fā)明采用如下的技術(shù)方案：

一種海洋環(huán)境和油氣介質(zhì)協(xié)同作用下腐蝕模擬系統(tǒng)，其特征在于，包括油氣腐蝕模擬高溫高壓裝置和海水腐蝕模擬裝置，其中，所述油氣腐蝕模擬高溫高壓裝置包括高溫高壓容器，高溫高壓容器頂部設(shè)置有進(jìn)氣管線(xiàn)和出氣管線(xiàn)，高溫高壓容器底部設(shè)置有第一測(cè)溫電偶和伸入高溫高壓容器內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)裝置，驅(qū)動(dòng)裝置的端部設(shè)置有葉輪；放置于高溫高壓容器內(nèi)的試樣一個(gè)表面暴露于高溫高壓裝置模擬的油氣環(huán)境中，另一個(gè)表面暴露于海水腐蝕模擬裝置模擬的海水環(huán)境中。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，高溫高壓容器外側(cè)設(shè)置有加熱保溫裝置。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，海水腐蝕模擬裝置包括控溫配液組件和設(shè)置在高溫高壓容器內(nèi)的試驗(yàn)容器；控溫配液組件包括用于盛溶液的耐壓容器，耐壓容器內(nèi)設(shè)置有內(nèi)置溫控配件和溶解氧測(cè)試配件，耐壓容器上設(shè)置有進(jìn)氣管道和出氣管道；耐壓容器與試驗(yàn)容器之間設(shè)置有出水管道和進(jìn)水管道。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，出水管道一端伸入試驗(yàn)容器中，并且伸入試驗(yàn)容器內(nèi)的出水管道端部設(shè)置有可調(diào)節(jié)角度端頭，另一端伸入耐壓容器內(nèi)；進(jìn)水管道一端伸入試驗(yàn)容器中，另一端伸入耐壓容器內(nèi)。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，試驗(yàn)容器呈圓柱狀，并且試驗(yàn)容器安裝在高溫高壓容器的頂蓋中央。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，試驗(yàn)容器內(nèi)還設(shè)置有內(nèi)置動(dòng)力驅(qū)動(dòng)配件。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，試驗(yàn)容器上設(shè)置有伸入試驗(yàn)容器內(nèi)部的第二測(cè)溫電偶，并且第二測(cè)溫電偶與內(nèi)置溫控配件相連。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，試驗(yàn)容器側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有用于安裝試樣的試樣安裝窗口。

本發(fā)明進(jìn)一步的改進(jìn)在于，通過(guò)密封圈和試樣緊固件將試樣安裝在試樣安裝窗口上，形成試驗(yàn)容器內(nèi)部海水腐蝕環(huán)境與外部的高溫高壓容器內(nèi)部模擬油氣環(huán)境的隔離。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明具有的有益效果：本發(fā)明通過(guò)設(shè)置油氣腐蝕模擬高溫高壓裝置和海水腐蝕模擬裝置，高溫高壓容器借助第一測(cè)溫電偶、進(jìn)出氣管線(xiàn)和驅(qū)動(dòng)裝置，用于實(shí)現(xiàn)盛放溶液、溫度控制和滿(mǎn)足氣體壓力要求，主要用于模擬設(shè)備內(nèi)部輸送油氣介質(zhì)腐蝕環(huán)境。驅(qū)動(dòng)裝置采用下部驅(qū)動(dòng)，通過(guò)葉輪攪動(dòng)流體，實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣介質(zhì)流速環(huán)境模擬。海水腐蝕模擬裝置能夠?qū)崿F(xiàn)海水腐蝕環(huán)境溶液、溶解氧、溫度和沖蝕速度角度等環(huán)境模擬，試樣一個(gè)表面暴露于高溫高壓容器模擬的油氣環(huán)境中，另一個(gè)表面暴露于海水腐蝕模擬裝置模擬的海水腐蝕環(huán)境中，從而實(shí)現(xiàn)海洋和油氣介質(zhì)環(huán)境協(xié)同作用腐蝕模擬。本發(fā)明能夠利用簡(jiǎn)易裝置，有效模擬水下裝置承受的內(nèi)外部環(huán)境，真實(shí)再現(xiàn)了裝置服役狀況，進(jìn)而有效評(píng)價(jià)水下采油裝置腐蝕環(huán)境適應(yīng)性及其防護(hù)措施篩選，保證了試驗(yàn)準(zhǔn)確度，簡(jiǎn)潔方便。

進(jìn)一步的，高溫高壓容器外側(cè)設(shè)置有加熱保溫裝置，能夠?qū)崿F(xiàn)高溫高壓容器內(nèi)油氣介質(zhì)的溫度控制。

進(jìn)一步的，通過(guò)耐壓容器內(nèi)置動(dòng)力配件驅(qū)動(dòng)溶液通過(guò)進(jìn)水管道和出水管道，能夠?yàn)樵囼?yàn)容器提供海水試驗(yàn)溶液循環(huán)。海水試驗(yàn)溶液借助內(nèi)置動(dòng)力驅(qū)動(dòng)配件調(diào)節(jié)流速，通過(guò)進(jìn)水管道管端攜帶的可調(diào)節(jié)角度端頭控制溶液噴射角度，形成海浪沖蝕環(huán)境模擬。海水試驗(yàn)溶液溫度由插入試驗(yàn)容器的第二測(cè)溫電偶測(cè)試并將其反饋至控溫配液組件，通過(guò)其內(nèi)置溫控配件調(diào)節(jié)循環(huán)溶液溫度，進(jìn)而達(dá)到控制試驗(yàn)容器內(nèi)部溫度的效果。海水試驗(yàn)溶液溶解氧由內(nèi)置溶解氧測(cè)試配件測(cè)試，通過(guò)外部氣源和進(jìn)口管線(xiàn)和出氣管線(xiàn)調(diào)節(jié)進(jìn)而達(dá)到控制海水溶液溶解氧的效果。

附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明實(shí)施例提供海洋環(huán)境和油氣介質(zhì)協(xié)同作用腐蝕模擬系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2為本發(fā)明實(shí)施例提供海洋環(huán)境和油氣介質(zhì)協(xié)同作用下腐蝕模擬系統(tǒng)的試樣安裝組件結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中，1為油氣腐蝕模擬高溫高壓裝置，11為高溫高壓容器，12為第一測(cè)溫電偶，13為加熱保溫裝置，14為進(jìn)氣管線(xiàn)，15為出氣管線(xiàn)，16為驅(qū)動(dòng)裝置，17為葉輪，2為海水腐蝕模擬裝置，21為試驗(yàn)容器，22為控溫配液組件，23為試樣安裝窗口，24為內(nèi)置動(dòng)力驅(qū)動(dòng)配件，25為進(jìn)水管道，26為出水管道，27為可調(diào)節(jié)角度端頭，28為第二測(cè)溫電偶，29為內(nèi)置溫控配件，291為溶解氧測(cè)試配件，292為進(jìn)氣管道，293為出氣管道，3為試樣安裝組件，31為密封圈，32為試樣緊固件，33為試樣。

具體實(shí)施方式

為了深入了解本發(fā)明，下面結(jié)合附圖及具體實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。

參見(jiàn)圖1，本發(fā)明提供的海洋環(huán)境和油氣介質(zhì)協(xié)同作用腐蝕模擬系統(tǒng)包括油氣腐蝕模擬高溫高壓裝置1、海水腐蝕模擬裝置2和試樣安裝組件3。試驗(yàn)中，油氣腐蝕模擬高溫高壓裝置1用于模擬設(shè)備裝置內(nèi)部輸送油氣介質(zhì)的h2s、co2、cl^-等溶液、氣體、溫度和流速等腐蝕環(huán)境，海水腐蝕模擬裝置2能夠?qū)崿F(xiàn)海水腐蝕環(huán)境溶液、溶解氧、溫度和沖蝕速度角度等環(huán)境模擬，試樣安裝組件3能夠有效隔離高溫高壓裝置和海水腐蝕模擬環(huán)境，從而實(shí)現(xiàn)海洋和油氣介質(zhì)環(huán)境協(xié)同作用腐蝕模擬。

其中，作為油氣腐蝕模擬高溫高壓裝置1的一種具體實(shí)現(xiàn)方式，油氣腐蝕模擬高溫高壓裝置1包括由高溫高壓容器11、第一測(cè)溫電偶12、加熱保溫裝置13、進(jìn)氣管線(xiàn)14、出氣管線(xiàn)15和驅(qū)動(dòng)裝置16構(gòu)成，用于實(shí)現(xiàn)盛放溶液、溫度控制、滿(mǎn)足氣體壓力和流速要求，主要用于模擬設(shè)備內(nèi)部輸送油氣介質(zhì)腐蝕環(huán)境。高溫高壓容器11外側(cè)設(shè)置有加熱保溫裝置13，高溫高壓容器11頂部設(shè)置有進(jìn)氣管線(xiàn)14和出氣管線(xiàn)15，高溫高壓容器11底部設(shè)置有第一測(cè)溫電偶12和伸入高溫高壓容器內(nèi)部的驅(qū)動(dòng)裝置16，驅(qū)動(dòng)裝置16的端部設(shè)置有葉輪17。驅(qū)動(dòng)裝置16采用下部驅(qū)動(dòng)，通過(guò)葉輪17攪動(dòng)流體，實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣介質(zhì)流速環(huán)境模擬。

其中，海水腐蝕模擬裝置2包括試驗(yàn)容器21和控溫配液組件22，控溫配液組件22與試驗(yàn)容器21相連。

其中，試驗(yàn)容器21呈圓柱狀，通過(guò)螺紋連接安裝在高溫高壓容器11頂蓋內(nèi)部正中央。試驗(yàn)容器21側(cè)壁上開(kāi)設(shè)有用于安裝試樣33的試樣安裝窗口23，試樣安裝窗口23與試驗(yàn)容器內(nèi)部相連通，試樣安裝窗口23底部留有邊沿。

其中，控溫配液組件22包括用于盛溶液的耐壓容器，耐壓容器內(nèi)設(shè)置有內(nèi)置溫控配件29、溶解氧監(jiān)測(cè)裝置291和內(nèi)置動(dòng)力驅(qū)動(dòng)配件24，同時(shí)耐壓容器上還裝配有進(jìn)氣管道292和出氣管道293。耐壓容器與試驗(yàn)容器21之間設(shè)置有出水管道26和進(jìn)水管道25，即出水管道26一端伸入試驗(yàn)容器21中，并且伸入試驗(yàn)容器21內(nèi)的出水管道26端部設(shè)置有可調(diào)節(jié)角度端頭27，另一端伸入容器內(nèi)，進(jìn)水管道25一端伸入試驗(yàn)容器21中，另一端伸入容器內(nèi)。

試驗(yàn)容器21上設(shè)置有伸入試驗(yàn)容器21內(nèi)部的第二測(cè)溫電偶28，并且第二測(cè)溫電偶28與內(nèi)置溫控配件29相連?？販嘏湟航M件22通過(guò)內(nèi)置動(dòng)力驅(qū)動(dòng)配件24驅(qū)動(dòng)溶液由進(jìn)水管道25和出水管道26為試驗(yàn)容器21提供海水試驗(yàn)溶液循環(huán)。海水試驗(yàn)溶液借助內(nèi)置動(dòng)力驅(qū)動(dòng)配件24調(diào)節(jié)流速，通過(guò)進(jìn)水管道25管端攜帶的可調(diào)節(jié)角度端頭27控制溶液噴射角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋環(huán)境海浪沖蝕環(huán)境模擬。海水試驗(yàn)溶液溫度由插入試驗(yàn)容器21內(nèi)部的第二測(cè)溫電偶28測(cè)試并將其反饋至控溫配液組件22，通過(guò)其內(nèi)置溫控配件29調(diào)節(jié)循環(huán)溶液溫度，進(jìn)而達(dá)到控制試驗(yàn)容器21內(nèi)部溫度的效果。海水試驗(yàn)溶液溶解氧由插入容器溶液內(nèi)的溶解氧測(cè)試配件291測(cè)試，由外部氣源通過(guò)進(jìn)口管道292和出氣管道293調(diào)節(jié)控制。

參見(jiàn)圖2，試樣安裝組件3包括密封圈31和帶有通孔的試樣緊固件32，密封圈31墊于試樣安裝窗口23邊沿上，試樣緊固件32能夠?qū)⒃嚇?3密封壓緊于窗口中并將窗口填滿(mǎn)，形成試驗(yàn)容器21內(nèi)部海水腐蝕環(huán)境與外部的高溫高壓容器11內(nèi)部模擬油氣環(huán)境的隔離。試驗(yàn)中，試樣33一面暴露于試驗(yàn)容器21內(nèi)的海水環(huán)境中，而另一面暴露于高溫高壓容器11中油氣內(nèi)部環(huán)境中，進(jìn)而能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋環(huán)境和油氣介質(zhì)協(xié)同作用下腐蝕同步模擬的效果。

本發(fā)明的工作過(guò)程為：將試樣通過(guò)密封圈31和試樣緊固件32安裝在試樣安裝窗口23邊沿上，并且試樣緊固件32能夠?qū)⒃嚇?3密封于窗口中并將窗口填滿(mǎn)，高溫高壓容器內(nèi)部模擬輸送油氣介質(zhì)的h2s、co2、cl^-等溶液和氣體等腐蝕環(huán)境，通過(guò)葉輪17攪動(dòng)流體，實(shí)現(xiàn)對(duì)油氣介質(zhì)流速環(huán)境模擬。通過(guò)第一測(cè)溫電偶12實(shí)現(xiàn)輸送油氣介質(zhì)的溫度調(diào)節(jié)。

海水腐蝕模擬裝置2模擬海水腐蝕環(huán)境溶液、溶解氧、溫度和沖蝕速度角度等環(huán)境，控溫配液組件22通過(guò)內(nèi)置動(dòng)力驅(qū)動(dòng)配件24驅(qū)動(dòng)溶液由進(jìn)水管道25和出水管道26為試驗(yàn)容器21提供海水試驗(yàn)溶液循環(huán)。具體的，海水試驗(yàn)溶液借助內(nèi)置動(dòng)力驅(qū)動(dòng)配件24調(diào)節(jié)流速，通過(guò)進(jìn)水管道25管端攜帶的可調(diào)節(jié)角度端頭27控制溶液噴射角度，實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋環(huán)境海浪沖蝕環(huán)境模擬。海水試驗(yàn)溶液溫度由插入試驗(yàn)容器21內(nèi)部的第二測(cè)溫電偶28測(cè)試并將其反饋至控溫配液組件22，通過(guò)其內(nèi)置溫控配件29調(diào)節(jié)循環(huán)溶液溫度，進(jìn)而達(dá)到控制試驗(yàn)容器21內(nèi)部溫度的效果。海水試驗(yàn)溶液溶解氧由插入容器溶液內(nèi)的溶解氧測(cè)試配件291測(cè)試，由外部氣源通過(guò)進(jìn)口管道292和出氣管道293調(diào)節(jié)控制。試驗(yàn)中，試樣33一面暴露于試驗(yàn)容器21內(nèi)的海水環(huán)境中，而另一面暴露于高溫高壓容器11中油氣內(nèi)部環(huán)境中，進(jìn)而能夠同時(shí)實(shí)現(xiàn)對(duì)海洋環(huán)境和油氣介質(zhì)協(xié)同作用下腐蝕同步模擬的效果。

以上所述的具體實(shí)施方式，對(duì)本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和有益效果進(jìn)行了進(jìn)一步詳細(xì)說(shuō)明，所應(yīng)理解的是，以上所述僅為本發(fā)明的具體實(shí)施方式而已，并不用于限制本發(fā)明，凡在本發(fā)明的精神和原則之內(nèi)，所做的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。