一种测试带有水泥环的高温高压油井管冲蚀试验装置

1.本发明涉及石油与天然气钻采试验技术领域，具体涉及一种测试带有水泥环的高温高压油井管冲蚀试验装置。


背景技术：

2.在石油与天然气钻采中，冲刷腐蚀是一种极常见的失效行为，流体介质中夹杂着不同的颗粒对油井管管道内壁进行物理机械冲刷，同时流体中含有的氯离子、硫化氢和二氧化碳等腐蚀性物质产生化学腐蚀，综合作用下产生的冲刷腐蚀将导致油井管失效，严重影响到整个石油与天然气开采过程的经济性和安全性。因此冲刷腐蚀已经成为石油与天然气开采过程中亟待解决的问题。通过初步研究发现，材料性质、液体流态、固相颗粒、介质浓度等因素会对管道的冲刷腐蚀产生影响。
3.为了更加深入的研究油井管的冲刷腐蚀，研究人员开发了旋转式、射流式、管流式等冲刷腐蚀实验装置。但是这些冲刷腐蚀装置只能测试片状、管状式样与流体之间的冲刷腐蚀，不能够测试带有水泥环或泥浆环的高温高压油井管冲刷腐蚀，测试过程与石油与天然气开采油井管的实际工况差距较大。因此有必要研究一种测试带有水泥环的高温高压油井管冲刷腐蚀试验装置，以实现精准测试石油与天然气开采过程中油井管的冲刷腐蚀规律。


技术实现要素：

4.本发明的目的在于提出一种测试带有水泥环的高温高压油井管冲蚀试验装置，以解决上述背景技术中提出的现有试验设备无法测试带有水泥环或泥浆环的高温高压油井管的问题。
5.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
6.一种测试带有水泥环的高温高压油井管冲蚀试验装置，包括循环管道，还包括安装于所述循环管道内的测试筒，所述测试筒的筒壁为双层中空结构，所述测试筒的外筒壁由两个对称结构的半圆管道组成，所述测试筒的内筒壁为待测试管，所述中空结构中形成有水泥环。
7.进一步地，所述半圆管道两侧沿径向向外延伸形成凸耳，所述凸耳上开有多个通孔。
8.进一步地，所述半圆管道的弧状端面上开有螺纹盲孔。
9.进一步地，所述外筒壁的两端分别设有结构相同的左端盖和右端盖，所述左端盖和右端盖呈环状，其内环沿轴向形成凸台。
10.进一步地，所述凸台外径小于待测试管的内径。
11.进一步地，所述左端盖和右端盖上与所述半圆管道的螺纹盲孔对应处开有沉头孔。
12.进一步地，所述内筒壁套设于所述左端盖和右端盖的凸台上，所述内筒壁与左端
盖和右端盖的装配接触面均安装有绝缘垫圈。
13.进一步地，所述右端盖上设有电极孔，工作电极通过电极孔与待测试管连接，以实现准确检测带有水泥环的高温高压油井管冲刷腐蚀性能。
14.进一步地，所述外筒壁、左端盖和右端盖均采用钛合金材料制作。材料性质、液体流态、固相颗粒、介质浓度等因素会对管道的冲刷腐蚀产生影响。
15.进一步地，所述循环管道上设有供工作电极、参比电极与辅助电极分别通过的安装孔。
16.本装置的工作流程如下：
17.使用六角螺栓穿过所述半圆管道凸耳上的通孔，紧固后两个半圆管道形成所述测试筒的外筒壁。使用沉头螺栓连接左端盖与外筒壁一端，保证左端盖上的凸台朝向筒内。
18.然后，将待测试管装配在左端盖的凸台上，装配处放置绝缘垫圈。所述绝缘垫圈既用于密封也用于防止待测试管与端盖之间的电偶腐蚀。
19.接着在待测试管和外筒壁之间的空隙加入配制好的水泥浆。
20.使用沉头螺栓连接右端盖与外筒壁另一端，保证右端盖上的凸台朝向筒内，凸台与待测试管装配处放置绝缘垫圈。
21.密封后水泥浆凝固形成水泥环。可依据测试需求制作不同的水泥环，模拟不同的测试环境。
22.将工作电极一端通过右端盖上的电极孔与待测试管连接，另一端利用导线穿过循环管道的安装孔与电化学工作站相连接。参比电极与辅助电极通过循环管道上的安装孔与电化学工作站相连接。
23.利用循环管道上的法兰与外部管道连接构成一个密封循环管道回路，流体在循环管道回路内开始循环流动对待测试管进行冲刷，利用电化学工作站实时检测待测试管的冲刷腐蚀情况。
24.本发明具有以下有益效果：
25.现有研究油井管的冲刷腐蚀，主要采用旋转式、射流式、管流式等冲刷腐蚀实验装置。但是这些冲刷腐蚀装置只能测试片状、管状式样与流体之间的冲刷腐蚀，不能够测试带有水泥环或泥浆环的高温高压油井管冲刷腐蚀，测试过程与石油与天然气开采油井管的实际工况差距较大。本发明的一种测试带有水泥环的高温高压油井管冲刷腐蚀试验装置，以实现精准测试石油与天然气开采过程中油井管的冲刷腐蚀规律。
26.1.测试筒的双层中空结构筒壁中可以填充不同的水泥浆，便于制备带有不同的水泥环的待测试管，可检测待测试管在不同环境下的冲刷腐蚀特性。
27.2.本试验装置采用模块化设计，测试筒的外筒壁由两个对称结构的半圆管道组成，易于拆卸和安装。试验装置采用钛合金材料制造，可反复使用。
附图说明
28.为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例描述所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，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的附图。
29.图1为本发明装置部分结构剖视示意图；
30.图2为本发明装置装配示意图；
31.图3为本发明装置连接关系示意图(图中虚线位置为本发明装置安装位置)。
32.附图中，各标记所代表的部件如下：
33.循环管道-1，测试筒-2，六角螺栓-3，左端盖-4，待测试管-5，水泥环-6，绝缘垫圈-7，右端盖-8，沉头螺栓-9，工作电极-10，参比电极-11，辅助电极-12，电化学工作站-13，法兰-14，凸台-15，沉头孔-16；
34.外筒壁21，凸耳211，通孔212，螺纹盲孔213；
35.电极孔81。
具体实施方式
36.下面将结合附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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它实施例，都属于本发明保护的范围。
37.参阅图1-3所示，一种测试带有水泥环的高温高压油井管冲蚀试验装置，包括循环管道1，安装于所述循环管道1内的测试筒2，所述测试筒2的筒壁为双层中空结构，所述测试筒2的外筒壁21由两个对称结构的半圆管道组成，所述半圆管道两侧沿径向向外延伸形成凸耳211，所述凸耳211上开有多个通孔212。采用六角螺栓3穿过所述通孔212紧固两个半圆管道即形成外筒壁21。所述半圆管道的弧状端面上开有螺纹盲孔213。
38.所述外筒壁21的两端分别设有结构相同的左端盖4、右端盖8，所述左端盖4和右端盖8呈环状，其内环沿轴向形成凸台15。所述凸台15外径略小于待测试管5的内径。
39.所述左端盖4和右端盖8上与所述半圆管道的螺纹盲孔213对应处开有沉头孔16，通过沉头螺栓9将左端盖4和右端盖8与外筒壁21连接。
40.所述测试筒2的内筒壁为待测试管5，所述内筒壁与所述外筒壁21之间形成有水泥环6。所述内筒壁套设于所述左端盖4和右端盖8的凸台15上，所述内筒壁与左端盖4和右端盖8的装配接触面均安装有绝缘垫圈7，所述绝缘垫圈7既用于密封也用于防止待测试管5与端盖之间的电偶腐蚀。
41.所述右端盖8上设有电极孔81，工作电极10通过电极孔81与待测试管5连接，以实现准确检测带有水泥环的高温高压油井管冲刷腐蚀性能。
42.本装置的外筒壁21、六角螺栓3、左端盖4、右端盖8、沉头螺栓9均采用钛合金材料制作，以承受试验过程中高温高压环境下的腐蚀。材料性质、液体流态、固相颗粒、介质浓度等因素会对管道的冲刷腐蚀产生影响。
43.所述循环管道1上设有供工作电极10、参比电极11与辅助电极12分别通过的安装孔，工作电极10、参比电极11与辅助电极12分别通过所述安装孔与电化学工作站13相连接。所述循环管道1两端设有法兰14，循环管道1通过法兰14与外部管道连接构成一个密封循环管道系统。
44.本装置的工作流程如下：
45.使用六角螺栓3穿过所述半圆管道凸耳211上的通孔212，紧固后两个半圆管道形
成所述测试筒2的外筒壁21。使用沉头螺栓9连接左端盖4与外筒壁21一端，保证左端盖4上的凸台15朝向筒内。
46.然后，将待测试管5装配在左端盖4的凸台15上，装配处放置绝缘垫圈7。
47.接着在待测试管5和外筒壁21之间的空隙加入配制好的水泥浆。
48.使用沉头螺栓9连接右端盖8与外筒壁21另一端，保证右端盖9上的凸台15朝向筒内，凸台15与待测试管5装配处放置绝缘垫圈7。
49.密封后水泥浆凝固形成水泥环6。可依据测试需求制作不同的水泥环6，模拟不同的测试环境。将工作电极10一端通过右端盖8上的电极孔81与待测试管5连接，另一端利用导线穿过循环管道1的安装孔与电化学工作站13相连接。参比电极11与辅助电极12通过循环管道上的安装孔与电化学工作站13相连接。
50.利用循环管道1上的法兰14与外部管道连接构成一个密封循环管道回路，流体在循环管道回路内开始循环流动对待测试管5进行冲刷，利用电化学工作站13实时检测待测试管5的冲刷腐蚀情况。
51.以上公开的本发明优选实施例只是用于帮助阐述本发明。优选实施例并没有详尽叙述所有的细节，也不限制该发明仅为所述的具体实施方式。显然，根据本说明书的内容，可作很多的修改和变化。本说明书选取并具体描述这些实施例，是为了更好地解释本发明的原理和实际应用，从而使所属技术领域技术人员能很好地理解和利用本发明。
52.在本技术的描述中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。