[发明专利]一种油井管屈曲管柱的高温腐蚀和冲蚀试验装置

说明书

一种油井管屈曲管柱的高温腐蚀和冲蚀试验装置，包括冲刷腐蚀通道、电化学工作站和储罐；储罐包括从下到上依次设置的储罐副腔体和储罐主腔体；储罐副腔体上端通过连接通道与储罐主腔体上部连通，下端底部设置副控温器；冲刷腐蚀通道包括两端分别通过主管路和主回路与储罐主腔体连通的冲刷腐蚀箱体；冲刷腐蚀箱体上设置多个样品安装口；主管路经并联的气体管路和液体管路与储罐主腔体连通；连接在储罐主腔体上部的气体管路上分别设置气体流量控制器和气体控制阀；连接在储罐主腔体下部的液体管路上分别设置液体流量控制器和液体控制阀；气体流量控制器和液体流量控制器的上游端通过连通管路连接，连通管路上设置调控阀；电化学工作站与样品连接。

技术领域

本发明涉及油井管柱腐蚀评价领域，具体为一种油井管屈曲管柱的高温腐蚀和冲蚀试验装置。

背景技术

油气井开采过程中，井下管柱会产生各种类型的腐蚀，其中，井筒中的高速流体对油井管柱的冲蚀作用尤为显著。因为高速流体使腐蚀介质(H₂S、CO₂、Cl^-等)和砂砾等在金属表面上运动(冲击或湍流)，在机械磨损与腐蚀共同作用下，使腐蚀加速。在气井开采过程中，高速气体含有水蒸气，且流动不规则，使得气泡在金属表面不断产生和消失，由此产生的水锤作用使金属表面保护膜破裂，加剧了油井管柱表面的冲蚀损伤。

随着超深井、定向井、水平井的开发，管柱因受力复杂而发生变形，导致井下管柱易发生螺旋屈曲、正旋屈曲或不规则屈曲变形。油井管柱的屈曲变形使得流体的流道发生了变化，进一步加速了管柱的冲蚀损伤，降低油井管柱的使用寿命，对油气井生产产生严重影响。

为此，科研技术人员对油井管柱的冲蚀损伤机理、预防措施等进行了大量的研究，同时也开发了一些研究油井管柱冲蚀腐蚀性能的试验装置。

目前能够评价油井管柱冲蚀性能的实验设备不多，主要有：(1)中国专利CN104330320A公开了“一种油井管柱冲蚀高温腐蚀共同作用测量装置”，该装置设有模拟冲蚀箱、排管、模拟腐蚀箱、恒流泵，喷砂喷嘴等。恒流泵从模拟腐蚀箱抽取模拟液，经喷砂喷嘴对样品进行冲蚀，模拟液经排管流入模拟腐蚀箱；(2)中国专利CN103149144A中公开了“一种油井管柱高温腐蚀冲蚀性能试验装置”，该装置设有高温高压釜、螺旋给料器、混合器、水泵、喷嘴等。从高压釜出砂至螺旋给料器、出液至水泵，螺旋给料器中的砂和水泵中的液体至混合器混合形成冲蚀流体，再从喷嘴喷出，对试样进行冲蚀；(3)中国专利CN102493767A中公开了“一种气体钻井冲蚀试验方法”，该方法首先通过加热系统给冲蚀介质升温以模拟井下高温环境，然后通过取样器实时监控冲蚀介质参数，最后通过调节冲蚀系统中的喷嘴尺寸和金属挡板的倾斜幅度完成冲蚀实验。

第一种试验装置能在同一套装置中得到在冲蚀腐蚀共同作用下的冲蚀量、腐蚀量及冲蚀腐蚀共同作用的增加量；第二、三种模拟装置仅能通过改变流体冲蚀速率、调节冲蚀角度等条件模拟油井管柱受到冲蚀的情况。以上装置均不能模拟油井管柱受力、发生屈曲的情况下的冲蚀腐蚀情况；且以上装置仅通过样品的失重来表征冲刷腐蚀速率、不能提供冲刷腐蚀的热力学信息。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种油井管屈曲管柱的高温腐蚀和冲蚀试验装置，其能够满足多重条件下的试验要求，提高试验的可操作性和完备性，在一次试验中完成多种参数的调整和监测。

本发明是通过以下技术方案来实现：