一种模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统

1.本发明涉及天然气储运技术领域，具体涉及一种模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统。


背景技术：

2.酸性天然气，是指含有大量硫化氢、二氧化碳等酸性气体的天然气，同时，由于目前国内外大部分开采出的天然气均饱和水蒸气，因此，气田在开采酸性天然气时，面对的首要问题是设备、管道的腐蚀问题。因此，根据酸性天然气的具体工况，选择合适的材料制成耐腐蚀的设备和管道是保证酸性天然气安全、经济开发的首要前提。
3.在选择材料时，首先需要开展动态腐蚀实验以模拟各种材质对该工况的酸性天然气的耐受性，或者根据实验结果挑选出适宜的缓蚀剂。传统方法为静态的挂片法，但其难以模拟气田天然气面对的复杂环境，同时，开采出的气田天然气的高压、高流速也是传统方法难以模拟的，因此，技术人员对其提出了改进，如中国专利cn209606292u公开了一种模拟天然气管道内腐蚀环境的告诉湿气腐蚀环路实验装置，其通过循环风机控制气体流速，同时设置了电杆探针、电化学测试、腐蚀挂片等对管路腐蚀进行监测。但是，该装置存在的问题是，在实际管路中，不仅仅存在直管，同时还存在大量的弯头，由于弯头通常是焊接，属于腐蚀的重灾区，同时，在天然气进行脱硫脱碳前，还会经过较长的运输管路和脱水过程，现有的设备都未考虑到该过程。


技术实现要素：

4.鉴于此，本发明目的在于提供一种模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统，在充分考虑实际工况的情况下，对管道的直管段、弯头以及降压除水罐内的持续腐蚀情况和长期腐蚀情况进行监测，使得测出的结果更具有参考和研究价值。
5.本发明提供的技术方案是，一种模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统，包括气源，所述气源依次连接模拟降压管线、降压除水罐、第一缓冲罐、第二增压泵、模拟输送管线和尾气处理装置，所述模拟降压管线上设有至少两个减压弯头和一个第一减压阀，所述模拟输送管线上设有至少两个输送弯头和一个直管段，所述模拟输送管线的长度为降压除水罐高度的至少为10倍；至少两个所述减压弯头上分别设置一个腐蚀探针和一个腐蚀挂片，至少两个输送弯头上分别设置一个腐蚀探针和一个腐蚀挂片，所述模拟输送管线的直管段设有至少一个腐蚀探针和一个腐蚀挂片，所述降压除水罐顶部设有一个腐蚀探针和一个腐蚀挂片。
6.本发明的一种实施方式在于，所述模拟降压管线和模拟输送管线均为硬质管。
7.进一步的，所述降压除水罐底部设有排水管。
8.本发明的一种实施方式在于，所述模拟输送管线由多个直管段和多个输送弯头组成，且多个直管段并列设置。
9.进一步的，所述模拟输送管线上，所述腐蚀探针和腐蚀挂片设置于相邻的两个输
送弯头上。
10.本发明的一种实施方式在于，所述气源和模拟降压管线之间还设有第一增压泵。
11.本发明的一种实施方式在于，所述尾气处理装置由依次连接的第二缓冲罐、碱液罐和微型火炬组成，所述第二缓冲罐和所述模拟输送管线连接。
12.本发明起到的技术效果是：在充分考虑实际工况的情况下，对管道的直管段、弯头以及降压除水罐内的持续腐蚀情况和长期腐蚀情况进行监测，使得测出的结果更具有参考和研究价值；通过设置尾气处理装置，使得使用后的天然气不会对环境造成影响。
附图说明
13.为了更清楚地说明本发明实施方式的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。
14.图1为本发明整体结构示意图；
15.图2为图1中a部分的结构示意图；
16.图3为图1中b部分的结构示意图；
17.图4为降压除水罐的结构示意图。
18.图中，1为气源，2为第一增压泵，3为模拟降压管线，4为降压除水罐，5为缓冲罐，6为第二增压泵，7为模拟输送管线，8为第二缓冲罐，9为碱液罐，10为微型火炬，11为第一减压阀，12为第二减压阀，13为腐蚀挂片，14为腐蚀探针，31为减压弯头，32为减压直管，41为排水管，71为输送弯头，72为直管段。
具体实施方式
19.下面结合实施例及附图，对本发明作进一步地的详细说明。
20.为使本发明实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施方式中的附图，对本发明实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本发明一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本发明中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本发明保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本发明的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本发明的范围，而是仅仅表示本发明的选定实施方式。
21.实施例：
22.一种模拟酸性天然气田现场动态腐蚀的系统，包括气源1，所述气源1依次连接模拟降压管线3、降压除水罐4、第一缓冲罐5、第二增压泵6、模拟输送管线7和尾气处理装置，所述模拟降压管线3上设有至少两个减压弯头31和一个第一减压阀11，所述模拟输送管线7上设有至少两个输送弯头71和一个直管段72，所述模拟输送管线7的长度为降压除水罐4高度的至少为10倍；至少两个所述减压弯头31上分别设置一个腐蚀探针14和一个腐蚀挂片13，至少两个输送弯头71上分别设置一个腐蚀探针14和一个腐蚀挂片13，所述模拟输送管线7的直管段72设有至少一个腐蚀探针14和一个腐蚀挂片13，所述降压除水罐4顶部设有一个腐蚀探针14和一个腐蚀挂片13。
23.具体的，参见图1，气源1为罐体，其内部装有饱和水蒸气的酸性天然气，用以模拟开采出的高含水酸性天然气；当天然气开采出来后，通常采用节流措施对天然气进行降压，因此，在气源1出口处连接有一条模拟降压管线3，在本实施例中，采用在模拟降压管线3上连接一个第一减压阀11的方式进行降压。
24.参见图2，在模拟降压管线3中，设置有至少两个减压弯头31，取两个相邻的减压弯头31，分别在这两个相邻的减压弯头31上设置一个腐蚀探针14和腐蚀挂片13，同时，在减压直管32上设置相邻的腐蚀探针14和腐蚀挂片13，其中，腐蚀探针14可采用目前常用的电感探针或电化学探针，两者均能够实时记录腐蚀及其变化，为后续的腐蚀机理研究以及防腐给出数据支持。同时，由于本系统为实验模拟系统，在考虑成本的情况下，所有的管线的管径都较小，因此，为了避免腐蚀挂片13和腐蚀探针14在测量过程中受到高速天然气的影响，降低腐蚀挂片13和腐蚀探针14和管壁碰撞的概率，提高实验结果的精度度，将模拟降压管线3设置为硬质管，具体可为硬质pvp管、钢管、铁管等，同时，用不易形变的材料悬挂腐蚀挂片13，如硬质钢丝等。
25.参见图1，在一些实施方式中，由于气源1内的压力不足，同时天然气开采时的压力较高，因此，在气源1和模拟降压管线3之间设置一个第一增压泵2，用于对天然气进行增压，以模拟地层情况，使其和实际开采环境更加接近。
26.参见图1和图4，降压除水罐4主要是利用天然气在模拟降压管线3中产生压降时水分大量析出的特点进行除水，降压除水罐4上部连通第一缓冲罐5。在天然气的实际开采过程中，开采出的天然气均需要经过一次粗脱水才进入后续的脱硫过程，因此，降压除水罐4实际上就是模拟该过程。降压除水罐4可采用小型闪蒸罐、脱水罐等。
27.参见图4，由于在降压除水罐4中，天然气的压力、含水率会发生变化，同时，降压除水罐4和模拟降压管线3的形状不同，腐蚀情况和模拟降压管线3中也不同，因此，有必要对降压除水罐4的腐蚀情况也做监测，因此，在降压除水罐4顶部设置一个腐蚀挂片13和腐蚀探针14，同时，随着实验的持续进行，在降压除水罐4底部会存在大量水，为了排出降压除水罐4内的水，在降压除水罐4底部设置有一个排水管41，当降压除水罐4内的水累计到一定程度后，通过排水管41将水排出。
28.参见图1，第一缓冲罐5是为了在降压除水罐4和第二增压泵6之间做一个缓冲，当天然气在降压除水罐4中降压后，含水率变低，压力也变低，因此，为了模拟气田现场的实际情况，在第一缓冲罐5和模拟输送管线7之间设置有一个第二增压泵6，第二增压泵6用于对天然气进行增压，使天然气在模拟输送管线7内的流速和实际工况接近。
29.参见图1，在实际工况中，输送管线的长度较长，因此，本实施例中，将模拟输送管线7的长度设置为降压除水罐4高度的10倍以上，用于模拟气田的实际情况，在实际工况中，输送管线的长度均较长，因此，在本实施例中需要设置长度较长的模拟输送管线7，但是，模拟输送管线的长度和管径、进气量有关，而降压除水罐4的高度和进气量也有关，因此，通过发明人的大量实验，仅当模拟输送管线7的长度为降压除水罐4高度的10倍以上时，其最终的模拟结果和实际工况得到的结果误差较小，管线越长，相似度越高，但是当模拟输送管线7的长度小于降压除水罐4高度的10倍时，其最终测得的结果和实际工况差别较大。同时，为了减少占地空间，将模拟输送管线7分割为数个直管段72和数个输送弯头71，且每个直管段72均为平行设置，直管段72之间通过输送弯头71连接。这样设置的优势在于，即模拟了实际
工况，同时使得整个系统的占用空间减小。
30.参见图3，选取两个相邻的输送弯头71，分别设置一个腐蚀挂片13和腐蚀探针14，同时在一个直管段72上设置腐蚀挂片13和腐蚀探针14，对模拟输送管线7的直管段72和输送弯头71都进行了监测。由于本系统为实验模拟系统，在考虑成本的情况下，所有的管线的管径都较小，因此，为了避免腐蚀挂片13和腐蚀探针14在测量过程中受到高速天然气的影响，降低腐蚀挂片13和腐蚀探14针和管壁碰撞的概率，提高实验结果的精度度，将模拟输送管线7设置为硬质管，具体可为硬质pvp管、钢管、铁管等，同时，用不易形变的材料悬挂腐蚀挂片13，如硬质钢丝等。
31.参见图1，尾气处理装置由依次连接的第二缓冲罐8、碱液罐9和微型火炬10组成，碱液罐9内装有碱液，通常为氢氧化钠、碳酸钠等，能够将天然气中的硫化氢吸收，由于天然气为易燃易爆危险气体，不能够随意排放，因此，设置一个微型火炬10，将试验后的天然气燃烧掉，同时，第二缓冲罐8和模拟输送管线7连接。为了避免模拟输送管线7内的压降过大、流速过快，同时考虑到尾气处理装置的处理能力和处理效果，在模拟输送管线7的末端设置一个第二减压阀12，第二减压阀12可以使得模拟输送管线7内维持一定的压力，同时使天然气不会在尾气处理装置内的流速过快。
32.在本发明的描述中，需指出的是，术语“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，不能理解为对本发明的限制。
33.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明实施例揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。