一種油井管柱衝蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置製造方法
2024-02-18 02:56:15
一種油井管柱衝蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置製造方法
【專利摘要】本發明涉及一種油井管柱衝蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置，包括一模擬衝蝕箱、一模擬腐蝕箱和一恆流泵；模擬衝蝕箱包括：一第一箱體，一固定在第一箱體內的支座，一支撐在支座上的轉軸，一套接在轉軸上的滾子，一連接在滾子頂部的承載臺，一連接在承載臺頂部的掛片槽，一連接在第一箱體外壁上的角度刻度盤，一連接在轉軸上的卡刀，以及一連接在第一箱體底部的排管；模擬腐蝕箱包括：一第二箱體，一篩網，多個開設在上腔體側壁上的凹槽，一設置在第二箱體外一端伸入上腔體的二氧化碳通入管，一設置在第二箱體頂部且伸入下腔體的漏鬥，以及一包覆第二箱體外壁的加熱裝置；排管下端貫穿上腔體伸入下腔體；恆流泵的進口端通過管路連接下腔體，恆流泵的出口端通過管路接通一噴砂噴嘴，噴砂噴嘴貫穿模擬衝蝕箱的第一箱體。
【專利說明】一種油井管柱衝蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種測量裝置，特別是關於一種能夠測量油井管柱在衝蝕、腐蝕共同作用下的衝蝕量、腐蝕量以及兩者差量的油井管柱衝蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置。
【背景技術】
[0002]油井管柱(主要包括鑽杆、油管、油套管、防砂管等)在工作環境下不可避免地承受多相流(特別是固、液混合)流體的高速衝蝕和油管內二氧化碳的腐蝕，會導致設備壁厚減薄、承載能力降低，從而帶來安全隱患。
[0003]實驗方法是能夠較為準確地預測油井管柱衝蝕量、腐蝕量的方法，目前能夠測量油井管柱衝蝕量或腐蝕量的實驗裝備並不多，主要有:(I)中國專利CN103149144A公開了 「一種油井管柱高溫腐蝕衝蝕性能試驗裝置」，該裝置設有高壓釜、螺旋給料器、水泵、混合器、噴嘴等。從高壓釜出砂至螺旋給料器、出液至水泵，螺旋給料器中的砂和水泵中的液體至混合器混合，再從噴嘴噴出，噴嘴連接所述混合器並且伸入到所述高壓釜中；(2)中國專利CN102493767A中也公開了一種用於石油天然氣鑽井領域的一種氣體鑽井衝蝕實驗方法，該實驗方法包括如下步驟:1.首先通過衝蝕介質供給系統提供衝蝕介質(包括純氣體、霧化液、泡沫或充氣泥漿)；2.然後通過加熱系統給衝蝕介質升溫(可升溫到120°C)，達到模擬井下高溫環境的目的；3.通過取樣器實時監測衝蝕介質參數(如泡沫質量、半衰期、溫度、壓力、密度等)；4.最後通過調節衝蝕系統中噴嘴尺寸和金屬檔板的傾斜幅度完成衝蝕實驗。
[0004]這兩種模擬裝置的不足是僅能夠通過改變流體衝蝕速率、調節衝蝕角度等條件完成模擬實驗樣管受到衝蝕的情況，並不能在同一套裝置中得到在衝蝕腐蝕共同作用下的衝蝕量、腐蝕量以及衝蝕腐蝕共同作用下的增加量。因此，想要更精確地確定腐蝕、衝蝕共同作用下的油井管柱損失量，就需要在同一裝置內同時考慮腐蝕和衝蝕環境。
【發明內容】
[0005]針對上述問題，本發明的目的是提供一種能夠測量油井管柱在衝蝕、腐蝕共同作用下的衝蝕量、腐蝕量以及兩者差量的油井管柱衝蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置。
[0006]為實現上述目的，本發明採用以下技術方案:一種油井管柱衝蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置，其特徵在於:它包括一模擬衝蝕箱、一模擬腐蝕箱和一恆流泵；所述模擬衝蝕箱包括:一通過一支架支撐在所述模擬腐蝕箱上方的第一箱體，一固定在所述第一箱體內部的支座，一轉動支撐在所述支座上且一端伸出所述第一箱體的側壁的轉軸，一緊固套接在位於所述第一箱體內部的所述轉軸上的滾子，一緊固連接在所述滾子的頂部的承載臺，一緊固連接在所述承載臺的頂部的掛片槽，一緊固連接在所述第一箱體的外壁上且以所述轉軸的軸線為圓心的角度刻度盤，一緊固連接在位於所述第一箱體外部的所述轉軸上的用於指示所述轉軸角度的卡刀，以及一豎直連接在所述第一箱體底部的排管；所述模擬腐蝕箱包括:一第二箱體，一水平設置在所述第二箱體內且將所述第二箱體分隔成一上腔體和一下腔體的篩網，多個等間距開設在所述上腔體側壁上的用於安裝實驗掛片的第一凹槽，一設置在所述第二箱體外部且一端伸入所述上腔體的二氧化碳通入管，一設置在所述第二箱體的頂部且底端伸入所述下腔體的漏鬥，以及一包覆所述第二箱體的外壁的加熱裝置；所述排管的下端貫穿所述第二箱體的上腔體伸入所述下腔體；所述恆流泵的進口端通過管路連接所述模擬腐蝕箱的所述下腔體，所述恆流泵的出口端通過管路接通一噴砂噴嘴，所述噴砂噴嘴貫穿所述模擬衝蝕箱的所述第一箱體且朝向所述掛片槽。
[0007]在位於所述第二箱體外部的所述二氧化碳通入管上設置有一氣體壓力表和一調壓閥；在位於所述恆流泵與所述噴砂噴嘴之間的管路上設置有一恆流泵控制閥、一液體壓力表和一流量計。
[0008]所述掛片槽為掛片型掛片槽或油管型掛片槽，所述掛片型掛片槽為頂端開設一用於安裝實驗掛片的第二凹槽的長方體結構，所述第二凹槽通至所述長方體結構遠離所述噴砂噴嘴的一端；所述油管型掛片槽為一圓筒體結構，所述圓筒體結構的內壁上等間隔開設有四個用於安裝實驗掛片的第三凹槽，所述第三凹槽通至所述圓筒體結構遠離所述噴砂噴嘴的一端。
[0009]在所述角度刻度盤上沿刻度線方向開設有多個刻槽；在位於所述第一箱體外部的所述轉軸上開設有一沿軸線方向的第四凹槽，所述卡刀的一端可移動地置於所述第四凹槽中，在所述轉軸上通過螺紋配合一用於將所述卡刀頂緊在所述刻槽中的螺母。
[0010]在所述第二箱體頂部設置一貫穿所述第二箱體的所述上腔體伸入所述下腔體的電動攪拌棒。
[0011]所述加熱裝置上設置有一溫控器以使所述模擬腐蝕箱中的環境可以加熱至預期的實驗溫度。
[0012]本發明由於採取以上技術方案，其具有以下優點:1、本發明設置一模擬衝蝕箱、和一模擬腐蝕箱，並由恆流泵為模擬介質提供動力源，使模擬衝蝕箱與模擬腐蝕箱形成循環系統，因此可以在同一裝置中、同一條件下測量實驗掛片的衝蝕、腐蝕情況，本發明能夠測量實驗掛片得在衝蝕作用下的衝蝕量、腐蝕作用下的腐蝕量以及共同作用下的損失量與單獨衝蝕量/單獨腐蝕量的差量，實現了一種裝置多種用途。2、本發明可以根據具體的研究內容設置掛片型掛片槽或油管型掛片槽，不僅可以模擬不同角度下掛片的衝蝕腐蝕情況，還可以模擬油管中不同流體形態的衝蝕腐蝕情況。3、本發明由於可向腐蝕模擬箱中的漏鬥加入不同粒徑的砂礫，因此可模擬25目?120目不同粒徑砂礫的衝蝕腐蝕情況。4、本發明由於掛片槽可以旋轉一定角度，因此可測得0°?90°不同衝蝕角度下的衝蝕腐蝕情況。
5、本發明由於在角度刻度盤上沿刻度線方向開設有多個刻槽，同時在轉軸上開一凹槽容置卡刀，並且轉軸上通過螺紋配合一用於將所述卡刀頂緊在所述刻槽中的螺母，因此卡刀可以固定在角度刻度盤的刻槽中，能夠在衝蝕實驗時承受流體衝力，保持掛片槽角度穩定?』另夕卜，卡刀可在凹槽中前後活動，在完成一個衝蝕角度的測試實驗後，可將卡刀在刻槽上向後移動，從角度刻度盤上撤出，重新固定角度，使變換衝蝕角度十分快捷。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0013]圖1是本發明採用掛片型掛片槽時的結構示意圖；
[0014]圖2是本發明採用油管型掛片槽時的結構示意圖；
[0015]圖3是本發明採用掛片型掛片槽時的模擬衝蝕箱的主視示意圖；
[0016]圖4是本發明採用掛片型掛片槽時的模擬衝蝕箱的右視示意圖；
[0017]圖5是本發明採用掛片型掛片槽時的模擬衝蝕箱的俯視示意圖；
[0018]圖6是本發明採用油管型掛片槽時的模擬衝蝕箱的主視示意圖；
[0019]圖7是本發明採用油管型掛片槽時的模擬衝蝕箱的右視示意圖；
[0020]圖8是本發明採用油管型掛片槽時的模擬衝蝕箱的左視示意圖；
[0021]圖9是本發明採用油管型掛片槽時的模擬衝蝕箱的俯視示意圖；
[0022]圖10是本發明模擬腐蝕箱的主視示意圖；
[0023]圖11是本發明模擬腐蝕箱的俯視示意圖。
【具體實施方式】
[0024]下面結合附圖和實施例對本發明進行詳細的描述。
[0025]如圖1、圖2所示，本發明包括一模擬衝蝕箱10、一模擬腐蝕箱30和一恆流泵50。
[0026]如圖3?9所示，本發明的模擬衝蝕箱10包括一箱體11，箱體11通過一支架60支撐在模擬腐蝕箱30的上方，在箱體11內固定有一支座12，支座12上轉動支撐一轉軸13，轉軸13的一端穿過箱體11的側壁伸到箱體11的外部。在位於箱體I內部的轉軸13上緊固套接有一滾子14，在滾子14的頂部緊固連接一承載臺15，在承載臺15的頂部緊固連接一掛片槽16。在箱體11的外壁上緊固連接一以轉軸13的軸線為圓心的角度刻度盤17，在角度刻度盤17上沿刻度線方向開設有多個刻槽18。在位於箱體11外部的轉軸13上設置有一用於指示轉軸13角度的卡刀19。箱體11的底部接有一豎直方向布置的排管70。
[0027]如圖1、圖2、圖10、圖11所示，本發明的模擬腐蝕箱30包括一呈圓筒狀的箱體31，箱體31內部設置有一水平方向的篩網32，將箱體31分隔為上腔體33和下腔體34。在上腔體33的側壁上等間隔開設有多個用於安裝實驗掛片的凹槽35。在箱體31的外部設置有一一端伸入上腔體33的二氧化碳通入管36，在箱體31的頂部設置一底端伸入到下腔體34中的漏鬥37，在箱體31的外側壁包覆有一加熱裝置38。排管70的下端貫穿箱體31的上腔體33伸入到下腔體34中。
[0028]如圖1、圖2所示，本發明的恆流泵50的進口端通過管路連接模擬腐蝕箱30的下腔體34，恆流泵50的出口端通過管路接通一具有耐腐蝕性的噴砂噴嘴21，噴砂噴嘴貫穿模擬衝蝕箱10的箱體11且朝向掛片槽16。
[0029]進一步地，在位於箱體31外部的二氧化碳通入管36上設置有一氣體壓力表39和一調壓閥40 ;在位於恆流泵50與噴砂噴嘴21之間的管路上設置有一恆流泵控制閥41、一液體壓力表42和一流量計43。
[0030]進一步地，本發明的掛片槽16可以是掛片型掛片槽(如圖3?5所示)，也可以是油管型掛片槽(如圖6?9所示)。掛片型掛片槽為頂端開設有一用於安裝實驗掛片的凹槽16-1的長方體結構，凹槽16-1通至長方體結構遠離噴砂噴嘴21的一端；油管型掛片槽為一圓筒體結構，圓筒體結構的內壁上等間隔開設有四個用於安裝實驗掛片的凹槽16-2，凹槽16-2通至圓筒體結構遠離噴砂噴嘴21的一端。當本發明採用掛片型掛片槽時可用於模擬不同角度下掛片的衝蝕腐蝕情況，當本發明採用油管型掛片槽時可用於模擬油管中不同流體形態的衝蝕腐蝕情況，兩者的結合可更全面的研究油井管柱中衝蝕腐蝕情況。
[0031]進一步地，在位於箱體11外部的轉軸13上開設有一沿軸線方向的凹槽(圖中未示出)，卡刀19的一端可移動地置於凹槽中，在轉軸13上通過螺紋配合有一用於將卡刀19頂緊在刻槽18中的螺母20。實驗中需要調整掛片的角度時，首先需將螺母20旋鬆，使卡刀19沿凹槽滑動，從前一實驗角度的刻槽中退出，然後旋轉轉軸13使卡刀19對準預期的實驗角度後，將卡刀推入預期角度的刻槽18中，最後旋緊螺母20。由此可見，卡刀19不僅具有指示掛片實驗角度的作用，還具有用於將轉軸13定位在實驗角度的作用。
[0032]進一步地，在箱體31頂部設置一貫穿箱體31上腔體33伸入到下腔體中34的電動攪拌棒44，電動攪拌棒的設置有利於加速衝蝕介質(水、砂、二氧化碳)的混合。
[0033]進一步地，加熱裝置38上設置有溫控器45，以使模擬腐蝕箱30中的環境可以加熱至預期的實驗溫度。
[0034]本發明的使用及工作過程如下:
[0035]I)為模擬井下高溫環境，可利用加熱裝置38給模擬腐蝕箱30底部的衝蝕介質(由水、沙組成)升溫，並通過溫控器45控制溫度；
[0036]2)將螺母20旋鬆，使卡刀19沿凹槽滑動，然後旋轉轉軸13使卡刀19對準預期的實驗角度後，將卡刀19推入預期角度的刻槽18中，最後旋緊螺母20，此時掛片槽16傾斜角度與卡刀19在角度刻度盤上的指示角度一致；
[0037]3)衝蝕介質在模擬腐蝕箱30底部經由恆流泵50抽吸至模擬衝蝕箱10中，由恆流泵控制閥41控制流量大小，由液體壓力表42記錄流體壓力，由流量計43記錄流體流量；
[0038]4)衝蝕介質到達模擬衝蝕箱10時由噴砂噴嘴21噴出，落在掛片槽16上，完成模擬衝蝕實驗，並可按照步驟2)將掛片槽調節到不同角度，完成多組模擬衝蝕實驗；
[0039]5)衝蝕介質在模擬衝蝕箱10中完成衝蝕實驗後由排管70流入模擬腐蝕箱30，形成循環；由二氧化碳通入管6向模擬腐蝕箱30中通入二氧化碳，通過調節調壓閥40來控制二氧化碳通入量完成模擬腐蝕實驗，壓力由氣體壓力表39記錄；
[0040]6)衝蝕、腐蝕介質(由碳酸溶液、沙組成)在模擬腐蝕箱30底部經由恆流泵50抽吸至模擬衝蝕箱10中，由噴砂耐腐蝕噴嘴21噴出，參照步驟4)完成多組模擬衝蝕腐蝕實驗。
[0041]本發明僅以上述實施例進行說明，各部件的結構、設置位置及其連接都是可以有所變化的，在本發明技術方案的基礎上，凡根據本發明原理對個別部件進行的改進和等同變換，均不應排除在本發明的保護範圍之外。
【權利要求】
1.一種油井管柱衝蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置，其特徵在於:它包括一模擬衝蝕箱、一模擬腐蝕箱和一恆流泵； 所述模擬衝蝕箱包括: 一通過一支架支撐在所述模擬腐蝕箱上方的第一箱體， 一固定在所述第一箱體內部的支座， 一轉動支撐在所述支座上且一端伸出所述第一箱體的側壁的轉軸， 一緊固套接在位於所述第一箱體內部的所述轉軸上的滾子， 一緊固連接在所述滾子的頂部的承載臺， 一緊固連接在所述承載臺的頂部的掛片槽， 一緊固連接在所述第一箱體的外壁上且以所述轉軸的軸線為圓心的角度刻度盤， 一緊固連接在位於所述第一箱體外部的所述轉軸上的用於指示所述轉軸角度的卡刀，以及 一豎直連接在所述第一箱體底部的排管； 所述模擬腐蝕箱包括: 一第二箱體， 一水平設置在所述第二箱體內且將所述第二箱體分隔成一上腔體和一下腔體的篩網， 多個等間距開設在所述上腔體側壁上的用於安裝實驗掛片的第一凹槽， 一設置在所述第二箱體外部且一端伸入所述上腔體的二氧化碳通入管， 一設置在所述第二箱體的頂部且底端伸入所述下腔體的漏鬥，以及 一包覆所述第二箱體的外壁的加熱裝置； 所述排管的下端貫穿所述第二箱體的上腔體伸入所述下腔體；所述恆流泵的進口端通過管路連接所述模擬腐蝕箱的所述下腔體，所述恆流泵的出口端通過管路接通一噴砂噴嘴，所述噴砂噴嘴貫穿所述模擬衝蝕箱的所述第一箱體且朝向所述掛片槽。
2.如權利要求1所述的一種油井管柱衝蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置，其特徵在於:在位於所述第二箱體外部的所述二氧化碳通入管上設置有一氣體壓力表和一調壓閥；在位於所述恆流泵與所述噴砂噴嘴之間的管路上設置有一恆流泵控制閥、一液體壓力表和一流量計。
3.如權利要求1所述的一種油井管柱衝蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置，其特徵在於:所述掛片槽為掛片型掛片槽或油管型掛片槽，所述掛片型掛片槽為頂端開設一用於安裝實驗掛片的第二凹槽的長方體結構，所述第二凹槽通至所述長方體結構遠離所述噴砂噴嘴的一端；所述油管型掛片槽為一圓筒體結構，所述圓筒體結構的內壁上等間隔開設有四個用於安裝實驗掛片的第三凹槽，所述第三凹槽通至所述圓筒體結構遠離所述噴砂噴嘴的一端。
4.如權利要求2所述的一種油井管柱衝蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置，其特徵在於:所述掛片槽為掛片型掛片槽或油管型掛片槽，所述掛片型掛片槽為頂端開設一用於安裝實驗掛片的第二凹槽的長方體結構，所述第二凹槽通至所述長方體結構遠離所述噴砂噴嘴的一端；所述油管型掛片槽為一圓筒體結構，所述圓筒體結構的內壁上等間隔開設有四個用於安裝實驗掛片的第三凹槽，所述第三凹槽通至所述圓筒體結構遠離所述噴砂噴嘴的一端。
5.如權利要求1或2或3或4所述的一種油井管柱衝蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置，其特徵在於:在所述角度刻度盤上沿刻度線方向開設有多個刻槽；在位於所述第一箱體外部的所述轉軸上開設有一沿軸線方向的第四凹槽，所述卡刀的一端可移動地置於所述第四凹槽中，在所述轉軸上通過螺紋配合一用於將所述卡刀頂緊在所述刻槽中的螺母。
6.如權利要求1或2或3或4所述的一種油井管柱衝蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置，其特徵在於:在所述第二箱體頂部設置一貫穿所述第二箱體的所述上腔體伸入所述下腔體的電動攪拌棒。
7.如權利要求5所述的一種油井管柱衝蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置，其特徵在於:在所述第二箱體頂部設置一貫穿所述第二箱體的所述上腔體伸入所述下腔體的電動攪拌棒。
8.如權利要求1或2或3或4或7所述的一種油井管柱衝蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置，其特徵在於:所述加熱裝置上設置有一溫控器以使所述模擬腐蝕箱中的環境可以加熱至預期的實驗溫度。
9.如權利要求5所述的一種油井管柱衝蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置，其特徵在於:所述加熱裝置上設置有一溫控器以使所述模擬腐蝕箱中的環境可以加熱至預期的實驗溫度。
10.如權利要求6所述的一種油井管柱衝蝕高溫腐蝕共同作用測量裝置，其特徵在於:所述加熱裝置上設置有一溫控器以使所述模擬腐蝕箱中的環境可以加熱至預期的實驗溫度。
【文檔編號】G01N17/00GK104330320SQ201410616481
【公開日】2015年2月4日 申請日期:2014年10月31日 優先權日:2014年10月31日
【發明者】翟曉鵬, 樓一珊, 梁皓, 張豔, 吳惠梅, 程福山 申請人:長江大學