一种测量烟气对井下管柱腐蚀速率的装置及其应用的制作方法
【专利摘要】本发明涉及一种测量烟气对井下管柱腐蚀速率的装置，包括气源部、气体混合部和模拟腐蚀环境的反应釜；所述气源部包括氮气气源、氧气气源、二氧化碳气源；所述气体混合部包括混合增压容器；所述模拟腐蚀环境的反应釜包括釜体、在釜体内轴向设置的实验旋转部件、驱动所述实验旋转部件的电机，所述实验旋转部件包括转子和挂片架。本发明能够模拟注烟气辅助稠油开采中井下管柱腐蚀的真实条件，满足在不同条件下烟气腐蚀性的测试。
【专利说明】一种测量烟气对井下管柱腐蚀速率的装置及其应用
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种测量烟气对井下管柱腐蚀速率的装置及其应用，属于油气田开发的【技术领域】。
技术背景
[0002]注烟气辅助稠油开采是提高原油产量和最终采收率的有效措施。稠油在世界油气资源中占有较大的比例，目前开采稠油主要方法为蒸汽驱和蒸汽吞吐，SA⑶等，现有的蒸汽驱油过程中注汽锅炉的烟气直接排放到大气中，但实际上烟气可以用于驱油。在注烟气辅助稠油开采时，由于烟气中含有C02、02、S02等腐蚀性气体，注入井和生产井都会发生不同程度的腐蚀，甚至井下套管会被腐蚀穿孔，造成巨大的经济损失，因此，根据烟道气辅助稠油开采工艺技术，分析评价烟气腐蚀的影响因素及对井下管柱的腐蚀速率，对于提高烟气辅助稠油开发效果，预测井下管柱腐蚀具有重要意义。
[0003]实验室通常采用(i)式(JB/T790L金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法)计算烟气腐蚀速率:
[0004]
【权利要求】
1.一种测量烟气对井下管柱腐蚀速率的装置，其特征在于，该装置包括气源部、气体混合部和模拟腐蚀环境的反应釜； 所述气源部包括氮气气源、氧气气源、二氧化碳气源； 所述气体混合部包括混合增压容器； 所述模拟腐蚀环境的反应釜包括釜体、在釜体内轴向设置的实验旋转部件、驱动所述实验旋转部件的电机，所述实验旋转部件包括转子和挂片架，所述电机包括转速控制器和磁力传动装置；在所述釜体的顶部设置有橡胶密封片和球阀；所述的球阀垂直安装在釜体的顶部，在所述球阀上封装有橡胶密封片； 所述氮气气源通过第一进气阀与混合增压容器相连；所述氧气气源通过第二进气阀与混合增压容器相连；所述二氧化碳气源通过第三进气阀与混合增压容器相连； 所述混合增压容器的出气口与所述模拟腐蚀环境的反应釜进气口相连； 在所述混合增压容器和模拟腐蚀环境的反应釜之间的管路上设置有真空泵和压力表; 在所述压力表和模拟腐蚀环境的反应釜之间设置有放空阀、安全阀和真空表； 在所述釜体外部设置有电加热套； 在转子的外部设置有冷却水套； 在所述釜体的侧壁上、釜体内分别设置有温度传感器；所述釜体侧壁上设置的温度传感器、釜体内设置的温度传感器分别与温度测量控制仪相连。
2.根据权利要求1所述的一种测量烟气对井下管柱腐蚀速率的装置，其特征在于，所述混合增压容器的增压泄压口设置有增压泵、储水罐，在所述混合增压容器和增压泵之间设置有下排水阀和电接点压力表。
3.根据权利要求1所述的一种测量烟气对井下管柱腐蚀速率的装置，其特征在于，所述氮气气源与混合增压容器之间的管路上顺次设置有第一减压阀、第一气体质量流量计和第一单向止回阀； 所述氧气气源与混合增压容器之间的管路上顺次设置有第二减压阀、第二气体质量流量计和第二单向止回阀； 所述二氧化碳气源与混合增压容器之间的管路上顺次设置有第三减压阀、第三气体质量流量计和第三单向止回阀。
4.如权利要求1-3任意一条所述的测量烟气对井下管柱腐蚀速率的装置的工作方法，其特征在于，该方法包括步骤如下: (1)参照标准JB/T7901.金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法，将待测实验的井下管柱加工成符合上述标准的待测试样，并对待测试样打孔，测量所述待测试样的试验前质量M ;将待测试样固定在挂片架上； (2)将挂片架安装在所述转子上，然后对模拟腐蚀环境的反应釜密封； (3)将在混合增压容器和模拟腐蚀环境的反应釜之间管路上的阀门、所述真空表和模拟腐蚀环境的反应釜之间管路上的阀门和真空泵端的阀门分别打开； 打开真空泵对所述混合增压容器和釜体抽真空，关闭真空泵以及在混合增压容器和模拟腐蚀环境的反应釜之间管路上的阀门、所述真空表和模拟腐蚀环境的反应釜之间管路上的阀门和真空泵端的阀门；(4)打开球阀，依次通过微量加样器长针头穿过密封橡胶片，加入模拟烟气成分的水和SO2气体，完成后关闭球阀； (5)预设氮气、氧气和二氧化碳的分别加入量及混合总压力，将氮气气源、氧气气源和二氧化碳气源分别进入混合增压容器，上述三路气体同时进气，当氮气、氧气和二氧化碳的加入量达到预设数值时，关闭第一进气阀、第二进气阀和第三进气阀；然后利用增压泵调整混合增压容器内的压力，以使其压力达到预设的混合总压力； (6)关闭下排水阀，打开在混合增压容器和模拟腐蚀环境的反应釜之间管路上的阀门，启动混合增压泵，将混合增压容器内的混合气驱替进入釜体内，完成配气；增压泵停止后，关闭在混合增压容器和模拟腐蚀环境的反应釜之间管路上的阀门，打开混合增压容器下排水阀； (7)如果步骤(5)中，所述氮气、氧气、二氧化碳的进气没有达到预设的分别加入量及混合总压力，则重复步骤(5)、(6)； (8)配气完成后，启动釜体外部的电加热套，对釜体进行加热，通过温度测量控制仪设置釜体内温度为实验温度； (9)通过转速控制器设置电机转速，通过转速转换成待测试样所在半径对应的线速度，即模拟井下管柱内介质的流动速度；同时打开转子外的冷却水套； (10)当所述釜体 内的温度升高到实验温度且稳定后，压力表读数为12MPa时，进行周期腐蚀试验； (11)腐蚀试验结束后，打开放空阀，将釜体放空，待釜体内温度降低到100°c以下时，取出待测试样，参照标准GB/T16545-1996.腐蚀产物的清除，去除待测试样表面的腐蚀产物，测量待测试样的质量M1，根据⑴式计算腐蚀速率: D_ 8.76xl0? X(M-M1),.、Λ _(U
STD 在Q)式中:R_腐蚀速率，mm/a ;M_腐蚀试验前的待测试样质量，单位:g W1-腐蚀试验后的待测试样质量，单位:g ;S_待测试样的总表面积，单位:cm2 ;T-腐蚀试验时间，单位:h ；D-待测试样的材料密度，单位:kg/m3。
5.根据权利要求4所述的测量烟气对井下管柱腐蚀速率的装置的工作方法，所述步骤(4)中，加入模拟烟气成分的水133mL、SO2气体8.3mL。
6.根据权利要求4所述的测量烟气对井下管柱腐蚀速率的装置的工作方法，所述步骤(5)预设氮气、氧气和二氧化碳的加入量分别为N2:132.8L、CO2:33.8L、O2:8.4L。
7.根据权利要求4所述的测量烟气对井下管柱腐蚀速率的装置的工作方法，所述步骤(8)中的实验温度为120°C。
8.根据权利要求4所述的测量烟气对井下管柱腐蚀速率的装置的工作方法，所述步骤(9)通过转速控制器设置电机转速300r/min。
【文档编号】G01N17/00GK104034649SQ201410188271
【公开日】2014年9月10日 申请日期:2014年5月6日 优先权日:2014年5月6日
【发明者】杨肖曦, 秦国顺, 李松岩, 麻涛, 李威, 郭龙江 申请人:中国石油大学(华东)