本實用新型涉及鉆桿材料腐蝕疲勞性能試驗領(lǐng)域，尤其涉及的是一種模擬實際鉆井環(huán)境的鉆桿材料腐蝕疲勞試驗裝置。

背景技術(shù)：

在石油鉆采、地質(zhì)鉆探等領(lǐng)域時常會有鉆桿柱失效引起孔內(nèi)事故的發(fā)生，鉆桿柱的一部分失效是由應(yīng)力腐蝕造成的，因而鉆桿材料在鉆井環(huán)境中的耐腐蝕疲勞性能關(guān)系著鉆桿柱的壽命。目前，僅能測定鉆桿材料在空氣重的耐疲勞性能，而無法對鉆桿材料在鉆井環(huán)境中的腐蝕疲勞性能進行測定。

在鉆井過程中，因地層的不同導(dǎo)致鉆井液溫度、壓力、流速等參數(shù)發(fā)生變化；在遇到特殊地層時，地層中的CO₂或H₂S等酸性氣體侵入鉆井液中，提高了鉆井液的腐蝕性。溫度影響著材料的力學(xué)性能，流速及壓力則體現(xiàn)在鉆井液對鉆桿柱的沖蝕上，一旦裂紋產(chǎn)生，鉆井液的腐蝕環(huán)境會加速裂紋的擴展，導(dǎo)致鉆桿材料的耐腐蝕疲性能迅速下降。因此亟需設(shè)計可以較為真實的模擬實際鉆井環(huán)境的腐蝕疲勞試驗裝置，對鉆桿材料在不同條件下的鉆井液中的耐腐蝕疲勞性能進行測定。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本實用新型的目的是提供一種較為真實的鉆井環(huán)境的鉆桿材料腐蝕疲勞試驗方法及裝置，對鉆桿材料在不同條件下的鉆井液中的耐腐蝕疲勞性能進行測定。

本實用新型包括筒體、端蓋、監(jiān)測系統(tǒng)、循環(huán)系統(tǒng)和疲勞試驗機；

所述的筒體下部設(shè)置有進水口、進氣口，筒體周圍設(shè)置有感應(yīng)加熱器，感應(yīng)加熱器模仿地層熱量對筒體進行加熱，以進行不同地層即不同溫度下試樣的耐腐蝕疲勞性測試；

所述的端蓋內(nèi)嵌在筒體上，通過螺栓與螺母緊密連接，端蓋與筒體接觸處設(shè)置O型耐腐蝕密封圈，內(nèi)嵌式加密封圈的緊密連接可保證筒體的完好密封性；端蓋上設(shè)置夾持孔、監(jiān)測孔和出水口，夾持孔和監(jiān)測孔和內(nèi)側(cè)通過O型耐腐蝕密封圈與彈簧及彈簧蓋配合密封，可保證在疲勞試驗機開始工作后夾具頻繁往復(fù)運動過程中不因密封損失能量保證了試驗機測試的精確性又可保證裝置的密封性，以模擬更深的地層即溫度高、壓力大；

所述的監(jiān)測系統(tǒng)包括高精度溫度計探針、氧探針、PH值探針、液體流量計、壓力計，可實現(xiàn)隨時監(jiān)測液體溫度、氧含量、液體的流速、液體壓力；溫度計探針、氧探針、PH值探針液體流量計設(shè)置在端蓋的監(jiān)測孔中；溫度計探針、氧探針、PH值探針和液體流量計與端蓋之間以O(shè)型耐腐蝕密封圈、彈簧及彈簧蓋密封；壓力計與筒體連通并設(shè)置在筒體外；

所述的循環(huán)系統(tǒng)包括泥漿罐、耐腐蝕泵、入水管、第一閥門、出水管、第二閥門、空氣壓縮機或CO₂罐或H₂S罐、進氣管和單向閥，出水管的進口與端蓋的出水口連通，出水管的出口位于泥漿罐中，耐腐蝕泵位于泥漿罐中，入水管的進口與耐腐蝕泵的出口連通，入水管的出口與筒體的進水口連通，入水管與出水管分別設(shè)置第一閥門和第二閥門，泥漿罐，空氣壓縮機或CO₂罐或H₂S罐通過進氣管與筒體的進氣口連通，進氣管上設(shè)置單向閥，可由第一閥門和第二閥門及調(diào)節(jié)耐腐蝕泵的參數(shù)控制筒體內(nèi)的液體壓力；進氣管上設(shè)置有單向閥，通過空氣壓縮機或CO₂罐或H₂S罐可控制氣體的進入量，以調(diào)節(jié)筒體內(nèi)液體的氧含量或CO₂含量或H₂S含量；泥漿罐具有進漿管；

所述的疲勞試驗機包括上座、夾具、圓柱承臺和下座，筒體置于下座上，上座位于筒體上方，夾具設(shè)置在上座底面，夾具穿過端蓋的夾持孔，夾具與夾持孔之間以O(shè)型耐腐蝕密封圈、彈簧及彈簧蓋密封，圓柱承臺螺紋連接在筒體的底座上，試樣的底端與圓柱承臺上端螺紋連接，試樣6的上端與夾具螺紋連接。

本實用新型的工作過程：

打開入水管與出水管的第一閥門和第二閥門，啟動耐腐蝕泵，向筒體內(nèi)泵入鉆井液，待監(jiān)測系統(tǒng)中PH值參數(shù)有變化時，表明此時筒體內(nèi)已經(jīng)充滿鉆井液；將感應(yīng)加熱器開啟，同時開啟空氣壓縮機或CO₂罐或H₂S罐向筒體內(nèi)通入氣體，通過調(diào)小出水管的第二閥門及增大耐腐蝕泵的轉(zhuǎn)速使得壓力升高至設(shè)計值，待溫度參數(shù)顯示為設(shè)計值時，將感應(yīng)加熱器調(diào)成保溫狀態(tài)，記錄此時的各項參數(shù)；開啟疲勞試驗機開始測試，并保持所有設(shè)定參數(shù)不改變，直至測試完成。測試過程中可隨時在顯示器上監(jiān)視溫度、PH值、壓力、流速、氧含量、CO₂含量、H₂S含量等參數(shù)，并儲存在所連接的計算機中。

PH值可通過更換鉆井液的配方及CO₂、H₂S含量的侵入量控制，壓力和流速通過調(diào)節(jié)耐腐蝕泵的轉(zhuǎn)速及入水管與出水管的第一閥門和第二閥門控制。

本實用新型的有益效果是：

通過本實用新型為疲勞試驗機提供了一種模擬實際鉆井環(huán)境的鉆桿材料腐蝕疲勞試驗方法及裝置，并可通過開關(guān)與閥門調(diào)節(jié)成不同的測試環(huán)境模擬鉆井過程中所遇到的不同地層，得到鉆桿材料在不同鉆井環(huán)境下的耐腐蝕疲勞性能，以及早的預(yù)測可能發(fā)生的事故并采取相應(yīng)措施，減少因鉆桿柱腐蝕疲勞失效引起的事故。

附圖說明

圖1是本實用新型的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖2是本實用新型的端蓋結(jié)構(gòu)示意圖。

具體實施方式

請參閱圖1和圖2所示，本實用新型包括筒體1、端蓋2、監(jiān)測系統(tǒng)3、循環(huán)系統(tǒng)4和疲勞試驗機5；

所述的筒體1下部設(shè)置有進水口111、進氣口112，筒體1周圍設(shè)置有感應(yīng)加熱器11，感應(yīng)加熱器11模仿地層熱量對筒體1進行加熱，以進行不同地層即不同溫度下試樣的耐腐蝕疲勞性測試；

所述的端蓋2內(nèi)嵌在筒體1上，通過螺栓與螺母緊密連接，端蓋2與筒體1接觸處設(shè)置O型耐腐蝕密封圈，內(nèi)嵌式加密封圈的緊密連接可保證筒體1的完好密封性；端蓋2上設(shè)置夾持孔221、監(jiān)測孔222和出水口223，夾持孔221和監(jiān)測孔222內(nèi)側(cè)通過O型耐腐蝕密封圈與彈簧21及彈簧蓋22配合密封，可保證在疲勞試驗機開始工作后夾具頻繁往復(fù)運動過程中不因密封損失能量保證了試驗機測試的精確性又可保證裝置的密封性，以模擬更深的地層即溫度高、壓力大；

所述的監(jiān)測系統(tǒng)3包括高精度溫度計探針31、氧探針32、PH值探針33、液體流量計34、壓力計35，可實現(xiàn)隨時監(jiān)測液體溫度、氧含量、液體的流速、液體壓力；溫度計探針31、氧探針32、PH值探針33液體流量計34設(shè)置在端蓋2的監(jiān)測孔222中；溫度計探針31、氧探針32、PH值探針33和液體流量計34與端蓋2之間以O(shè)型耐腐蝕密封圈、彈簧21及彈簧蓋22密封；壓力計35與筒體1連通并設(shè)置在筒體1外；

所述的循環(huán)系統(tǒng)4包括泥漿罐41、耐腐蝕泵42、入水管43、第一閥門44、出水管45、第二閥門46、空氣壓縮機或CO₂罐或H₂S罐47、進氣管48和單向閥49，出水管45的進口與端蓋2的出水口223連通，出水管45的出口位于泥漿罐41中，耐腐蝕泵42位于泥漿罐41中，入水管43的進口與耐腐蝕泵42的出口連通，入水管43的出口與筒體1的進水口111連通，入水管43與出水管45分別設(shè)置第一閥門44和第二閥門46，泥漿罐41，空氣壓縮機或CO₂罐或H₂S罐47通過進氣管48與筒體1的進氣口112連通，進氣管48上設(shè)置單向閥49，可由第一閥門44和第二閥門46及調(diào)節(jié)耐腐蝕泵42的參數(shù)控制筒體1內(nèi)的液體壓力；進氣管48上設(shè)置有單向閥49，通過空氣壓縮機或CO₂罐或H₂S罐47可控制氣體的進入量，以調(diào)節(jié)筒體1內(nèi)液體的氧含量或CO₂含量或H₂S含量；泥漿罐41具有進漿管411；

所述的疲勞試驗機5包括上座51、夾具52、圓柱承臺53和下座54，筒體1置于下座54上，上座51位于筒體1上方，夾具52設(shè)置在上座51底面，夾具52穿過端蓋2的夾持孔221，夾具52與夾持孔221之間以O(shè)型耐腐蝕密封圈、彈簧21及彈簧蓋22密封，圓柱承臺53螺紋連接在筒體1的底座上，試樣6的底端與圓柱承臺53上端螺紋連接，試樣6的上端與夾具52螺紋連接。

本實用新型的工作過程：

打開入水管43與出水管45的第一閥門44和第二閥門46，啟動耐腐蝕泵42，向筒體1內(nèi)泵入鉆井液，待監(jiān)測系統(tǒng)3中PH值參數(shù)有變化時，表明此時筒體1內(nèi)已經(jīng)充滿鉆井液；將感應(yīng)加熱器11開啟，同時開啟空氣壓縮機或CO₂罐或H₂S罐47向筒體1內(nèi)通入氣體，通過調(diào)小出水管45的第二閥門46及增大耐腐蝕泵42的轉(zhuǎn)速使得壓力升高至設(shè)計值，待溫度參數(shù)顯示為設(shè)計值時，將感應(yīng)加熱器11調(diào)成保溫狀態(tài)，記錄此時的各項參數(shù)；開啟疲勞試驗機5開始測試，并保持所有設(shè)定參數(shù)不改變，直至測試完成。測試過程中可隨時在顯示器上監(jiān)視溫度、PH值、壓力、流速、氧含量、CO₂含量、H₂S含量等參數(shù)，并儲存在所連接的計算機中。

PH值可通過更換鉆井液的配方及CO₂、H₂S含量的侵入量控制，壓力和流速通過調(diào)節(jié)耐腐蝕泵42的轉(zhuǎn)速及入水管43與出水管45的第一閥門44和第二閥門46控制。