[发明专利]高温高压气液两相H2S/CO2环境原位载荷腐蚀模拟环路系统

说明书

一种高温高压气液两相H₂S/CO₂环境原位载荷腐蚀模拟环路系统，包括控制柜、高温高压釜、涡轮风机、气体流量计、涡轮水泵、液体流量计、耐高压柔性管、耐压视镜、温度传感器、试验管段、吊装装置。所述系统能够准确模拟油田现场动态变化气、液两相流流行流态、管材真实受力和倾角的腐蚀环路试验装置。该装置能够用于研究载荷、倾角、多相流的流型对管道内内腐蚀的影响规律和机制，同时也可以用于管道内部硫酸盐还原菌腐蚀、管道内部携砂冲蚀、以及缓蚀剂、杀菌剂和阻垢剂的评价优选研究。

技术领域

本发明涉及一种腐蚀模拟试验装置，具体地说涉及一套高温高压气液两相 H₂S/CO₂环境原位载荷腐蚀模拟环路系统，属于高酸性油气田材料腐蚀规律研究和适用性评价领域。

背景技术

石油和天然气依然是当今社会最优质的能源，关系到国家的政治、经济和军事的安全。随着石油和天然气工业的发展，高酸性含硫油气田已经成为我国油气资源增储上产的主力。但是高酸性含硫油气田中往往含有大量强腐蚀性气体CO₂和H₂S，会导致油田用金属材料发生严重的腐蚀，甚至是局部腐蚀穿孔。特别是有H₂S存在时，承受载荷的金属材料还易发生应力腐蚀开裂，从而导致装备材料发生突然断裂，给油气田造成灾难性的后果。因此为保证我国油气资源地安全开采，需要对金属材料在高温高压H₂S/CO₂环境下腐蚀的规律、机制以及环境适用性进行试验研究。

然而油气田现场腐蚀工况复杂，多种腐蚀影响因素相互耦合，因此针对现场材料腐蚀的准确预测评估难以进行，给油气田设计、施工、生产和维护带来了极大的困难，这也就给实验室的试验研究工作提出了更高的要求。以往在研究过程中主要采用的实验设备为高温高压反应釜，虽然反应釜具有结构简单、易于操作、试验压力高等特点，但是由于设备结构的原因，只能通过旋转试样的方法来模拟液体流速，因此无法准确模拟油田现场采、输系统中管流物的真实流动状态。

随着腐蚀研究过程中对于实验室模拟与现场工况环境一致性要求的不断提高，环路腐蚀系统逐渐成为了油气田井下管柱和地面集输管线腐蚀规律研究、材料适用性评价等领域不可替代的试验手段。目前，国内外已经建立了多套类似的多相流环路腐蚀实验模拟装置，但仍不能完全模拟现场管材的实际服役状况，不足主要体现在以下几个方面：

1)难以准确模拟不同流态和不同气液比：油田现场管流物状态复杂，不但不同区块内的气液比、流型流态等参数变化较大，即便在同一管路中也会持续变化。目前多数装备只能实现特定气液比和流型的腐蚀模拟，难以在试验过程中对其进行改变，不能研究管流物状态变化对金属管线腐蚀的影响。

2)忽视了载荷对金属管线腐蚀的影响：油气田现场无论是井下管柱、还是地面集输系统，金属管线往往都承受着载荷，而载荷又是影响金属材料腐蚀的重要因素之一。特别是对于不锈钢而言，加载载荷后不锈钢表面的钝化膜的致密度降低、保护性能下降，从而诱发材料腐蚀局部腐蚀。而目前现有的环路腐蚀系统均未考虑载荷对金属材料腐蚀过程的影响。

3)难以实现任意倾角条件下管线内腐蚀的模拟：在实际生产过程中，受地层类型、埋藏位置和地表形貌的影响，井下管柱、地面管线的倾角也会随之发生变化，从而影响管道内的腐蚀过程。而现有的环路大多为固定设置，无法改变管道倾角。

因此针对现有腐蚀环路结构和功能的局限性，本发明设计了一套高温高压气液两相H₂S/CO₂环境原位载荷腐蚀模拟环路系统。该环路系统能够准确的模拟现场管流物的流动状态，管道的应力状态以及管道的倾角，从而为油气田现场腐蚀规律、机制以及防控技术的研究提供重要支持。

发明内容