一種油井管屈曲管柱的高溫腐蝕和沖蝕試驗裝置的制造方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及油井管柱腐蝕評價領(lǐng)域，具體為一種油井管屈曲管柱的高溫腐蝕和沖蝕試驗裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]油氣井開采過程中，井下管柱會產(chǎn)生各種類型的腐蝕，其中，井筒中的高速流體對油井管柱的沖蝕作用尤為顯著。因為高速流體使腐蝕介質(zhì)(H2S、C02、C1—等)和砂礫等在金屬表面上運(yùn)動(沖擊或湍流)，在機(jī)械磨損與腐蝕共同作用下，使腐蝕加速。在氣井開采過程中，高速氣體含有水蒸氣，且流動不規(guī)則，使得氣泡在金屬表面不斷產(chǎn)生和消失，由此產(chǎn)生的水錘作用使金屬表面保護(hù)膜破裂，加劇了油井管柱表面的沖蝕損傷。
[0003]隨著超深井、定向井、水平井的開發(fā)，管柱因受力復(fù)雜而發(fā)生變形，導(dǎo)致井下管柱易發(fā)生螺旋屈曲、正旋屈曲或不規(guī)則屈曲變形。油井管柱的屈曲變形使得流體的流道發(fā)生了變化，進(jìn)一步加速了管柱的沖蝕損傷，降低油井管柱的使用壽命，對油氣井生產(chǎn)產(chǎn)生嚴(yán)重影響。
[0004]為此，科研技術(shù)人員對油井管柱的沖蝕損傷機(jī)理、預(yù)防措施等進(jìn)行了大量的研究，同時也開發(fā)了一些研究油井管柱沖蝕腐蝕性能的試驗裝置。
[0005]目前能夠評價油井管柱沖蝕性能的實驗設(shè)備不多，主要有:(1)中國專利CN104330320A公開了 “一種油井管柱沖蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置”，該裝置設(shè)有模擬沖蝕箱、排管、模擬腐蝕箱、恒流栗，噴砂噴嘴等。恒流栗從模擬腐蝕箱抽取模擬液，經(jīng)噴砂噴嘴對樣品進(jìn)行沖蝕，模擬液經(jīng)排管流入模擬腐蝕箱；(2)中國專利CN103149144A中公開了“一種油井管柱高溫腐蝕沖蝕性能試驗裝置”，該裝置設(shè)有高溫高壓釜、螺旋給料器、混合器、水栗、噴嘴等。從高壓釜出砂至螺旋給料器、出液至水栗，螺旋給料器中的砂和水栗中的液體至混合器混合形成沖蝕流體，再從噴嘴噴出，對試樣進(jìn)行沖蝕；(3)中國專利CN102493767A中公開了“一種氣體鉆井沖蝕試驗方法”，該方法首先通過加熱系統(tǒng)給沖蝕介質(zhì)升溫以模擬井下高溫環(huán)境，然后通過取樣器實時監(jiān)控沖蝕介質(zhì)參數(shù)，最后通過調(diào)節(jié)沖蝕系統(tǒng)中的噴嘴尺寸和金屬擋板的傾斜幅度完成沖蝕實驗。
[0006]第一種試驗裝置能在同一套裝置中得到在沖蝕腐蝕共同作用下的沖蝕量、腐蝕量及沖蝕腐蝕共同作用的增加量;第二、三種模擬裝置僅能通過改變流體沖蝕速率、調(diào)節(jié)沖蝕角度等條件模擬油井管柱受到?jīng)_蝕的情況。以上裝置均不能模擬油井管柱受力、發(fā)生屈曲的情況下的沖蝕腐蝕情況;且以上裝置僅通過樣品的失重來表征沖刷腐蝕速率、不能提供沖刷腐蝕的熱力學(xué)信息。
【實用新型內(nèi)容】
[0007]針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，本實用新型提供一種油井管屈曲管柱的高溫腐蝕和沖蝕試驗裝置，其能夠滿足多重條件下的試驗要求，提高試驗的可操作性和完備性，在一次試驗中完成多種參數(shù)的調(diào)整和監(jiān)測。
[0008]本實用新型是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn):
[0009]一種油井管屈曲管柱的高溫腐蝕和沖蝕試驗裝置，包括沖刷腐蝕通道、電化學(xué)工作站和儲罐;儲罐包括從下到上依次設(shè)置的儲罐副腔體和儲罐主腔體;儲罐副腔體上端通過連接通道與儲罐主腔體上部連通，下端底部設(shè)置副控溫器;沖刷腐蝕通道包括兩端分別通過主管路和主回路與儲罐主腔體連通的沖刷腐蝕箱體;沖刷腐蝕箱體上設(shè)置多個用于固定樣品的樣品安裝口；主管路經(jīng)并聯(lián)的氣體管路和液體管路與儲罐主腔體連通;連接在儲罐主腔體上部的氣體管路上分別設(shè)置氣體流量控制器和氣體控制閥;連接在儲罐主腔體下部的液體管路上分別設(shè)置液體流量控制器和液體控制閥;氣體流量控制器和液體流量控制器的上游端通過連通管路連接，連通管路上設(shè)置調(diào)控閥；電化學(xué)工作站通過樣品安裝口與樣品連接，用于測量樣品在高溫腐蝕沖蝕下的熱力學(xué)信息。
[0010]優(yōu)選的，樣品安裝口上設(shè)置通過緊固裝置固定的樣品槽;樣品槽包括從外向內(nèi)依次固定裝套的樣品固定槽和樣品定位槽;樣品固定槽內(nèi)側(cè)端通過樣品固定件夾裝樣品，樣品定位槽與樣品安裝口和貫穿設(shè)置的樣品固定件通過密封材料密封連接。
[0011 ]進(jìn)一步，樣品固定槽外端沿徑向設(shè)置定位卡刀，樣品安裝口上設(shè)置定位盤;定位盤上設(shè)置有與定位卡刀配合的定位刻槽;定位刻槽的標(biāo)示的角度與樣品在沖刷腐蝕箱體中沖蝕角度對應(yīng)。
[0012]進(jìn)一步，樣品固定件包括夾具，以及設(shè)置在夾具內(nèi)用于固定樣品的絕緣銷和設(shè)置在夾具上用于對樣品施加加載力的加載裝置，加載裝置通過絕緣壓頭與樣品接觸施壓。
[0013]優(yōu)選的，儲罐上分別設(shè)置儲罐壓力表和儲罐濕度計，儲罐主腔體中設(shè)置伸入其內(nèi)部的攪拌器和漏斗。
[0014]優(yōu)選的，主管路上從上游到下游依次設(shè)置多相流流量計、主控溫器和主管路壓力表。
[0015]優(yōu)選的，沖刷腐蝕箱體外部設(shè)置保溫層，對應(yīng)樣品的部分設(shè)置透明觀察窗口；沖刷腐蝕箱體的入口處設(shè)置箱體濕度計，出口處設(shè)置pH計，主回路入口處設(shè)置溫度計。
[0016]優(yōu)選的，儲罐上連通設(shè)置有廢氣廢液處理系統(tǒng)。
[0017]優(yōu)選的，儲罐和沖刷腐蝕箱體的出口端設(shè)置反沖洗通道;反沖洗通道上從儲罐一側(cè)開始一次設(shè)置補(bǔ)氣罐和真空栗。
[0018]優(yōu)選的，氣體管路和液體管路的下游部分分別設(shè)置有氣體取樣口和液體取樣口。
[0019]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實用新型具有以下有益的技術(shù)效果:
[0020]本實用新型通過設(shè)置的儲罐實現(xiàn)對氣體和液體的供給，利用設(shè)置的副控溫器完成對溫度的初步控制，配合分別設(shè)置的氣體管路和液體管路以及對應(yīng)的氣體流量控制器和液體流量控制器能夠滿足其對腐蝕介質(zhì)、溫度和流量的控制要求，利用不同的組合能夠達(dá)到各種試驗狀態(tài)，可以測量含凝析水氣相、氣固兩相、液相或液固兩相流體作用下的沖蝕量，實現(xiàn)了一種裝置多種用途，滿足試驗需求;并通過引入的電化學(xué)工作站測量樣品腐蝕的熱力學(xué)信息；其中副控溫裝置還可保證氣相和氣固兩相沖蝕試驗過程中的濕度;完成同時測量簡單高溫腐蝕沖蝕作用下的沖蝕量、樣品受力發(fā)生屈曲狀態(tài)下的沖蝕量及兩者差量。
[0021]進(jìn)一步的，通過樣品槽的設(shè)置能夠根據(jù)不同研究內(nèi)容進(jìn)行對應(yīng)設(shè)置，放置不同形狀的樣品；同時因在模擬沖刷腐蝕通道頂部設(shè)置了刻度槽，可以模擬不同沖蝕角度(0°?90°)下的樣品沖蝕情況。
[0022]進(jìn)一步的，通過絕緣銷的夾持以及加載裝置的設(shè)置，能夠保證對樣品穩(wěn)定夾持的同時進(jìn)行施壓測試。
[0023]進(jìn)一步的，利用設(shè)置的主控溫器能夠在流體進(jìn)入試驗前，再進(jìn)行一次調(diào)整，保證試驗管段達(dá)到預(yù)期試驗溫度。
[0024]進(jìn)一步的，通過設(shè)置的位于模擬沖蝕通道的透明觀察窗口，可實時觀察樣品的腐蝕情況。
【附圖說明】
[0025]圖1為本實用新型實例中所述試驗裝置的整體結(jié)構(gòu)示意圖。
[0026]圖2為本實用新型實例中所述儲罐的俯視剖面視圖。
[0027]圖3為本實用新型實例中所述樣品安裝口處的俯視圖。
[0028]圖4為本實用新型實例中所述沖刷腐蝕箱體左剖面視圖。
[0029]圖5為本實用新型實例中所述樣品安裝示意圖；(a)為未加載的樣品，(b)為屈曲樣品Ο
[0030]圖中:1為沖刷腐蝕通道，2為電化學(xué)工作站，3為儲罐，4為補(bǔ)氣罐，5為氣體流量控制器，6為液體流量控制器，7為真空栗，8為廢氣廢液處理系統(tǒng)，9為樣品安裝口，10為箱體濕度計，11為透明觀察窗口，12為pH計，13為主管路壓力表，14為主控溫器，15為多相流流量計，16為液體取樣口，17為氣體取樣口，18為儲罐主腔體，19為儲罐副腔體，20為副控溫器，21為攪拌器，22為漏斗，23為儲罐壓力表，24為儲罐濕度計，25為溫度計，26為反沖洗通道，27為補(bǔ)氣壓力表，28、29和33-37為閥門，30為液體控制閥，31調(diào)控閥，32為氣體控制閥，38為沖刷腐蝕箱體，39為樣品，40為定位刻槽，41為定位卡刀，42為定位盤，43為樣品槽，44為緊固裝置，45為保溫層，46為樣品定位槽，47為樣品固定槽，48為夾具，49為密封材料，50為絕緣銷，51為加載裝置，52為絕緣壓頭，53為主腔液位計，54為副腔液位計。
【具體實施方式】
[0031]下面結(jié)合具體的實施例對本實用新型做進(jìn)一步的詳細(xì)說明，所述是對本實用新型的解釋而不是限定。
[0032]如圖1所示，本實用新型提出的一種用于評價油井管屈曲管柱高溫腐蝕沖蝕性能的試驗裝置，其包括一沖刷腐蝕通道1、一電化學(xué)工作站2、一儲罐3、一補(bǔ)氣罐4、一氣體流量控制器5、一液體流量控制器6、一真空栗7和一廢氣廢液處理系統(tǒng)8。
[0033]如圖1和圖2所示，所述沖刷腐蝕通道1包括沖刷腐蝕箱體38，多個位于沖刷腐蝕箱體38上方的樣品安裝口 9，一個位于沖刷腐蝕箱體38上的濕度計10和pH計12，一個位于沖刷腐蝕箱體38側(cè)壁上的透明觀察窗口 11;所述電化學(xué)工作站2連接到待測樣品39上;所述儲罐3包括一位于儲罐主腔體18內(nèi)的電動攪拌器21，一固定在儲罐3頂部并深入儲罐主腔體18底部的漏斗22，一位于儲罐3最底部為副控溫裝置20，一位于副控溫裝置20之上的一儲罐副腔體19，一固定在儲罐3上的儲罐濕度計24和壓力表23，兩個位于儲罐3上分別用于測量儲罐主腔體18和儲罐副腔體19的主腔液位計53和副腔液位計54;所述補(bǔ)氣罐4包括固定在其上的補(bǔ)氣壓力表27;所述氣體流量控制器5通過氣體管路連接到儲罐3，另一端通過氣體管路和主管路連接到?jīng)_刷腐蝕通道1;所述液體流量控制器6通過液體管路連接到儲罐3，另一端通過液體管路和主管路連接到?jīng)_刷腐蝕通道1;所述真空栗7通過管路連接到補(bǔ)氣罐4，另一端通過管路連接到?jīng)_刷腐蝕通道1;所述廢氣廢液處理系統(tǒng)8通過管路連接到儲