一种油井管屈曲管柱的高温腐蚀和冲蚀试验装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型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】
[0002]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、C02、C1—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。
[0003]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。
[0004]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。
[0005]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、恒流栗，喷砂喷嘴等。恒流栗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、水栗、喷嘴等。从高压釜出砂至螺旋给料器、出液至水栗，螺旋给料器中的砂和水栗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。
[0006]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。
【实用新型内容】
[0007]针对现有技术中存在的问题，本实用新型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。
[0008]本实用新型是通过以下技术方案来实现:
[0009]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用于固定样品的样品安装口；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；电化学工作站通过样品安装口与样品连接，用于测量样品在高温腐蚀冲蚀下的热力学信息。
[0010]优选的，样品安装口上设置通过紧固装置固定的样品槽;样品槽包括从外向内依次固定装套的样品固定槽和样品定位槽;样品固定槽内侧端通过样品固定件夹装样品，样品定位槽与样品安装口和贯穿设置的样品固定件通过密封材料密封连接。
[0011 ]进一步，样品固定槽外端沿径向设置定位卡刀，样品安装口上设置定位盘;定位盘上设置有与定位卡刀配合的定位刻槽;定位刻槽的标示的角度与样品在冲刷腐蚀箱体中冲蚀角度对应。
[0012]进一步，样品固定件包括夹具，以及设置在夹具内用于固定样品的绝缘销和设置在夹具上用于对样品施加加载力的加载装置，加载装置通过绝缘压头与样品接触施压。
[0013]优选的，储罐上分别设置储罐压力表和储罐湿度计，储罐主腔体中设置伸入其内部的搅拌器和漏斗。
[0014]优选的，主管路上从上游到下游依次设置多相流流量计、主控温器和主管路压力表。
[0015]优选的，冲刷腐蚀箱体外部设置保温层，对应样品的部分设置透明观察窗口；冲刷腐蚀箱体的入口处设置箱体湿度计，出口处设置pH计，主回路入口处设置温度计。
[0016]优选的，储罐上连通设置有废气废液处理系统。
[0017]优选的，储罐和冲刷腐蚀箱体的出口端设置反冲洗通道;反冲洗通道上从储罐一侧开始一次设置补气罐和真空栗。
[0018]优选的，气体管路和液体管路的下游部分分别设置有气体取样口和液体取样口。
[0019]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益的技术效果:
[0020]本实用新型通过设置的储罐实现对气体和液体的供给，利用设置的副控温器完成对温度的初步控制，配合分别设置的气体管路和液体管路以及对应的气体流量控制器和液体流量控制器能够满足其对腐蚀介质、温度和流量的控制要求，利用不同的组合能够达到各种试验状态，可以测量含凝析水气相、气固两相、液相或液固两相流体作用下的冲蚀量，实现了一种装置多种用途，满足试验需求;并通过引入的电化学工作站测量样品腐蚀的热力学信息；其中副控温装置还可保证气相和气固两相冲蚀试验过程中的湿度;完成同时测量简单高温腐蚀冲蚀作用下的冲蚀量、样品受力发生屈曲状态下的冲蚀量及两者差量。
[0021]进一步的，通过样品槽的设置能够根据不同研究内容进行对应设置，放置不同形状的样品；同时因在模拟冲刷腐蚀通道顶部设置了刻度槽，可以模拟不同冲蚀角度(0°?90°)下的样品冲蚀情况。
[0022]进一步的，通过绝缘销的夹持以及加载装置的设置，能够保证对样品稳定夹持的同时进行施压测试。
[0023]进一步的，利用设置的主控温器能够在流体进入试验前，再进行一次调整，保证试验管段达到预期试验温度。
[0024]进一步的，通过设置的位于模拟冲蚀通道的透明观察窗口，可实时观察样品的腐蚀情况。
【附图说明】
[0025]图1为本实用新型实例中所述试验装置的整体结构示意图。
[0026]图2为本实用新型实例中所述储罐的俯视剖面视图。
[0027]图3为本实用新型实例中所述样品安装口处的俯视图。
[0028]图4为本实用新型实例中所述冲刷腐蚀箱体左剖面视图。
[0029]图5为本实用新型实例中所述样品安装示意图；(a)为未加载的样品，(b)为屈曲样品Ο
[0030]图中:1为冲刷腐蚀通道，2为电化学工作站，3为储罐，4为补气罐，5为气体流量控制器，6为液体流量控制器，7为真空栗，8为废气废液处理系统，9为样品安装口，10为箱体湿度计，11为透明观察窗口，12为pH计，13为主管路压力表，14为主控温器，15为多相流流量计，16为液体取样口，17为气体取样口，18为储罐主腔体，19为储罐副腔体，20为副控温器，21为搅拌器，22为漏斗，23为储罐压力表，24为储罐湿度计，25为温度计，26为反冲洗通道，27为补气压力表，28、29和33-37为阀门，30为液体控制阀，31调控阀，32为气体控制阀，38为冲刷腐蚀箱体，39为样品，40为定位刻槽，41为定位卡刀，42为定位盘，43为样品槽，44为紧固装置，45为保温层，46为样品定位槽，47为样品固定槽，48为夹具，49为密封材料，50为绝缘销，51为加载装置，52为绝缘压头，53为主腔液位计，54为副腔液位计。
【具体实施方式】
[0031]下面结合具体的实施例对本实用新型做进一步的详细说明，所述是对本实用新型的解释而不是限定。
[0032]如图1所示，本实用新型提出的一种用于评价油井管屈曲管柱高温腐蚀冲蚀性能的试验装置，其包括一冲刷腐蚀通道1、一电化学工作站2、一储罐3、一补气罐4、一气体流量控制器5、一液体流量控制器6、一真空栗7和一废气废液处理系统8。
[0033]如图1和图2所示，所述冲刷腐蚀通道1包括冲刷腐蚀箱体38，多个位于冲刷腐蚀箱体38上方的样品安装口 9，一个位于冲刷腐蚀箱体38上的湿度计10和pH计12，一个位于冲刷腐蚀箱体38侧壁上的透明观察窗口 11;所述电化学工作站2连接到待测样品39上;所述储罐3包括一位于储罐主腔体18内的电动搅拌器21，一固定在储罐3顶部并深入储罐主腔体18底部的漏斗22，一位于储罐3最底部为副控温装置20，一位于副控温装置20之上的一储罐副腔体19，一固定在储罐3上的储罐湿度计24和压力表23，两个位于储罐3上分别用于测量储罐主腔体18和储罐副腔体19的主腔液位计53和副腔液位计54;所述补气罐4包括固定在其上的补气压力表27;所述气体流量控制器5通过气体管路连接到储罐3，另一端通过气体管路和主管路连接到冲刷腐蚀通道1;所述液体流量控制器6通过液体管路连接到储罐3，另一端通过液体管路和主管路连接到冲刷腐蚀通道1;所述真空栗7通过管路连接到补气罐4，另一端通过管路连接到冲刷腐蚀通道1;所述废气废液处理系统8通过管路连接到储