[发明专利]含砂条件下模拟地热井筒冲刷腐蚀的实验装置及测试方法

说明书

本发明公开了一种含砂条件下模拟地热井筒冲刷腐蚀的实验装置及基于该装置进行的地热井筒冲刷腐蚀的测试方法，包括供液组件、供砂组件、混合室、输送管道及测试组件；测试组件包括喷射室、可加热测试平台及电化学工作站，使用时，混合室用于将充入其中的砂粒及液体混合并通过输送管道输送至喷嘴，可加热测试平台顶部用于放置待测试样，用于从上方向待测试样喷射混合后的砂粒及液体，电化学工作站用于测定待测试样的电化学参数的。本发明采用的喷射式冲刷腐蚀装置能够避免在进行冲刷验时砂粒对主要实验设备造成损害，且精确模拟地热井筒不同井位井壁的温度，流体的流速、温度及含砂量，对地热井筒的冲刷腐蚀情况。

技术领域

本发明涉及冲刷腐蚀领域，具体涉及一种含砂条件下模拟地热井筒冲刷腐蚀的实验装置及测试方法。

背景技术

地热作为一种新型洁净资源和能源，广泛应用于各行各业。利用地热井开采地热资源是当下利用地热资源最主要的手段。地热井在生产过程中会出现出砂的现象，携砂地下水会对地热井筒的井壁造成冲刷腐蚀，从而加剧地热井筒的腐蚀，影响地热井使用寿命。

现有技术中，冲刷腐蚀一般采用旋转式、喷射式和管流式实验装置。旋转式实验装置因为砂粒的沉积作用，测量腐蚀速率随含砂量的变化不明显，因此不太适用于研究含砂量对冲刷腐蚀行为的影响，而管流式装置有占用面积大，费用高等缺点。而传统喷射式装置一般没有考虑冲刷材料的温度，而地热井筒随着深度的增加，井壁的温度也会增加，因此无法很好地模拟地热井筒井壁的温度；并且，在做含砂实验时，如果含砂浓度较高、砂粒粒径较大的情况下，砂粒进入泵内，容易对泵造成损坏，从而降低实验装置的使用寿命。

发明内容

为了克服现有上述背景技术的不足，本发明提出含砂条件下模拟地热井筒冲刷腐蚀的实验装置及测试方法。本发明采用的喷射式冲刷腐蚀装置能够避免在进行含砂实验时，砂粒对主要实验设备造成损害，且能精准控制含砂量、流速、流体温度以及材料温度，可模拟地热井筒不同井位井壁的温度，经过该处流体的流速、温度及含砂量，并且便于与电化学工作站相连，能够实现实时电化学参数测量。

为了实现上述目的，本发明所采用的技术方案为：

一种含砂条件下模拟地热井筒冲刷腐蚀的实验装置，包括供液组件、供砂组件、混合室、输送管道及测试组件；所述供砂组件与混合室连接，用于向混合室内充入砂粒；所述供液组件与混合室连接，用于向混合室内充入液体；所述混合室用于将充入其中的砂粒及液体混合；所述输送管道上沿输送方向依次设有调节阀门、流量计及加热环，所述输送管道的一端连接有喷嘴，输送管道的另一端与混合室连接，用于将混合室混合的砂粒及液体输送至喷嘴；

所述测试组件包括喷射室、可加热测试平台及电化学工作站；所述可加热测试平台及喷嘴均设于喷射室内且所述喷嘴位于可加热测试平台的正上方；使用时，所述待测试样安装在可加热测试平台的顶部，所述喷嘴用于从上方向待测试样喷射混合后的砂粒及液体，电化学工作站用于测定待测试样的电化学参数。。

进一步的，所述电化学参数包括开路电位、极化曲线及电化学阻抗谱。

进一步的，所述可加热测试平台包括安装在喷射室内壁上的试样架及卡设在试样架顶部的防水PTC加热器，所述待测试样放置于防水PTC加热器的顶部并通过绝缘弹簧夹夹紧，所述防水PTC加热器用于加热所述待测试样，所述待测试样与所述电化学工作站电连接，一般通过设置在待测试样底部的导线与电化学工作站电连接。

进一步的，所述供液组件包括储液桶，所述储液桶内设有不锈钢分样筛用于拦截进入储液桶内的砂粒，储液桶连接有进液管和出液管；所述进液管位于储液桶内的一端位于不锈钢分样筛的上方，进液管的另一端与喷射室连接且用于将喷射室内的砂粒及液体导出并输送至储液桶内；出液管位于储液桶内的一端位于不锈钢分样筛的下方，出液管上设有离心泵，出液管的另一端与混合室连接。

更进一步的，所述储液桶的内侧壁中部设有卡槽，所述不锈钢分样筛通过卡槽卡设在储液桶内，所述不锈钢分样筛的筛网网孔尺寸小于砂粒尺寸。