CN102680384A - 一种用于评价材料耐腐蚀性能的高温高压流动装置 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种用于评价材料耐腐蚀性能的高温高压流动装置，包括高温高压釜体、高温高压釜盖、磁耦合搅拌器、支管、支管密封装置、视窗、叶片、限流盘、搅拌杆、压力传感器、温度传感器、时间继电器、数据采集与控制系统；该装置采用整体锻造耐蚀合金钢材料制造，最大工作气密封压力70MPa，最高工作温度200℃，具有耐酸、耐碱、耐氯气等腐蚀性介质以及显著的耐蚀性。安装有磁耦合搅拌器，其转速采用计算机数控并实时显示记录，实现腐蚀介质在装置内循环流动。在腐蚀装置的两根支管上各装有一个视窗，密封、强度、耐蚀性、耐温及热疲劳寿命与高温高压釜体相当，可实时观测在不同温度压力条件下材料的流动腐蚀情况和腐蚀介质的相态。
Description
技术领域
本发明涉及一种用于评价材料耐腐蚀性能的高温高压流动装置，特别是用于评价高温高压条件下材料在硫化氢、二氧化碳等腐蚀介质中的流动腐蚀情况，并可实时观测在不同温度压力条件下材料的流动腐蚀情况和腐蚀介质的相态。
背景技术
在高含硫高含二氧化碳油气井钻井及开发过程中，井下管柱、水泥环以及管柱涂层等材料的工作环境恶劣（高温、高压、存在硫化氢和二氧化碳等腐蚀介质），因此对井下管柱、水泥环以及管柱涂层的抗腐蚀性能要求很高，尤其在开采过程中，含腐蚀介质的天然气由于压差的作用在井筒中从井底流向井口，造成对井下管柱、水泥环以及管柱涂层的流动腐蚀，目前还没有可以模拟井下高温高压条件下的流动腐蚀装置。
目前，在高温高压腐蚀装置方面，存在以下不足：
（1）现有的高温高压腐蚀装置承压能力较低，其工作气密封压力一般在35MPa以下，目前很多气井的井下压力远远超过35MPa，所以现有的高温高压腐蚀装置不足以模拟井下的实际工作压力；
（2）现有的高温高压腐蚀装置大多都是静态腐蚀，腐蚀介质在高温高压腐蚀装置中处于不流动的状态，但是在实际钻采过程中，气体介质处于从井底向井口的流动状态，现有的高温高压腐蚀装置无法模拟材料在井下实际高温高压条件下的流动腐蚀情况；
（3）由于在井下温度、压力高，天然气、硫化氢、二氧化碳在井下环境下中存在液态、气态、超临界流体三种相态，并且在钻采过程中从井底到井口存在相态变化，而现有的高温高压腐蚀装置没有设置相态观察窗，实现实时观测不同温度、压力条件下气体介质的相态变化。
发明内容
本发明为了解决现有高温高压腐蚀装置的不足，目的是提供一种模拟井下实际高温高压条件下材料在流动腐蚀介质中腐蚀状况的装置，为评价高含硫高含二氧化碳酸性气田的开采安全性提供实验依据。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种用于评价材料耐腐蚀性能的高温高压流动装置，其特征在于它包括高温高压釜、视窗、磁耦合搅拌器、加热和保温装置、电器与安全控制部分。电器和安全部分包括、压力传感器、温度传感器、压力数据采集系统、温度数据采集系统、压力数显装置、温度数显装置、过温过压保护系统、时间继电器、通信接口。
高温高压釜体、高温高压釜盖和两根支管采用耐腐蚀合金钢材料制造，具有耐酸、耐碱以及对氯气、次氯酸盐、二氧化氯溶液等各种浓度的酸溶液具有显著耐腐蚀性能，流动腐蚀装置釜体和支管工作气密封压力0～70MPa，工作温度0～200℃。
在高温高压釜的两根支管上各装有一个视窗，密封、强度、耐蚀性、耐温及热疲劳寿命与高温高压釜体相当，可实时观测在不同温度压力条件下材料的流动腐蚀情况和腐蚀介质的相态。
在高温高压釜外有一层以加热保温套，可实现对高温高压釜的工作温度（0～200℃）的控制。
在高温高压釜盖之上装有磁耦合搅拌器，使腐蚀介质在高温高压釜内循环流动，可实现转速0～1200rpm无级调速，转速控制、测量及转数采集计算机实时控制，并实时显示和记录。不同转速对应不同的循环流动速度，且循环流动速度可以采用非侵入式流量计测量。磁耦合搅拌器密封、强度、耐腐蚀、耐温及热疲劳寿命与高温高压釜体相当，无高温退磁，无磁涡流过热，在0～200℃工作环境中可长时间连续运行。
数据采集与控制系统及其软件可实现磁耦合搅拌器的转速、测试温度、测试时间的数字采集和控制，温度、压力、转速可实现实时监测并记录数据。
本发明由于采取以上技术方案，具有以下优点：
（1）采用耐腐蚀合金钢材料作为高温高压釜体材料，具有耐酸、耐碱以及对氯气、次氯酸盐、二氧化氯溶液等各种浓度的酸溶液具有显著耐腐蚀性能；
（2）可模拟油气井筒材料在不同介质不同温度及压力条件下的腐蚀情况；
（3）视窗可实时观测在不同温度压力条件下材料的流动腐蚀情况和腐蚀介质的相态；
（4）磁耦合搅拌器使下部叶片旋转，实现硫化氢等腐蚀介质在高温高压釜中循环流动，从而得到材料在硫化氢等腐蚀介质流动下腐蚀状况；
（5）数据采集与控制系统及其软件可实现磁耦合搅拌器的转速、测试温度、测试时间的数字采集和控制，温度、压力、转速可实现实时监测并记录数据。
附图说明
图1是本发明高温高压流动腐蚀装置的结构组成示意图。
图2是高温高压流动腐蚀装置叶片布置示意图。
图3是高温高压流动腐蚀装置支管连接示意图。
具体实施方式
下面结合附图和实例对本发明进行详细的描述。
本发明为一种用于评价材料耐腐蚀性能的高温高压流动装置。如图1所示，它包括高温高压釜体1、高温高压釜盖2、磁耦合搅拌器3、支管9、支管密封装置4、视窗5、叶片6、限流盘7、搅拌杆8、压力传感器10、温度传感器11、加热和保温装置12。其中磁耦合搅拌器3下部连接搅拌杆8和叶片6，叶片之上有限流盘7，当高温高压流动腐蚀装置内存在流体时，磁耦合搅拌器3带动下部连接搅拌杆8和叶片6一起转动，由于限流盘7的作用，使流体只能流入下支管，从上支管流出回到高温高压釜体1内，从而建立流体在高温高压流动腐蚀装置内的循环，根据试验要求及相关标准就可以评价材料腐蚀情况。
如图1所示，压力传感器10位于高温高压釜体1靠近顶部的位置，可以实时测量高温高压流动腐蚀装置内的压力，温度传感器11位于高温高压釜体1内的底部，可以实时测量高温高压流动腐蚀装置内的温度，将数据实时数字显示，并可以在计算机上实时显示和记录。
如图2所示，叶片6在高温高压釜中布置位置，支管9位于高温高压釜的切线方向。磁耦合搅拌器3下部连接搅拌杆8和叶片6，当高温高压流动腐蚀装置内存在流体时，磁耦合搅拌器3带动下部连接搅拌杆8和叶片6一起转动，使流体进入高温高压流动腐蚀装置内的下支管。
如图3所示，高温高压流动腐蚀装置的两个支管9上各有一个视窗5，通过视窗5可以实时观测到腐蚀介质的相态以及材料在高温高压流动腐蚀装置内不同温度和气密封压力下的腐蚀情况。在高温高压流动腐蚀装置的两个支管9的末端是两个支管密封装置4，可实现实验过程中腐蚀装置支管的密封。
Claims (7)
1.一种用于评价材料耐腐蚀性能的高温高压流动装置，其特征在于：包括高温高压釜体（1）、高温高压釜盖（2）、磁耦合搅拌器（3）、支管（9）、支管密封装置（4）、视窗（5）、叶片（6）、限流盘（7）、搅拌杆（8）、压力传感器（10）、温度传感器（11）、时间继电器、数据采集与控制系统。
2.如权利要求1所述的一种用于评价材料耐腐蚀性能的高温高压流动装置，其特征在于：高温高压釜体（1）、高温高压釜盖（2）和支管（9）采用耐腐蚀合金钢材料制造，具有耐酸、耐碱以及对氯气、次氯酸盐、二氧化氯溶液等各种浓度的酸溶液具有显著耐腐蚀性能。
3.如权利要求1所述的一种用于评价材料耐腐蚀性能的高温高压流动装置，其特征在于：高温高压釜体（1）、支管（9）及视窗（5）的工作气密封压力0～70MPa，工作温度0～200℃。
4.如权利要求1所述的一种用于评价材料耐腐蚀性能的高温高压流动装置，其特征在于：在高温高压釜盖（2）之上装有磁耦合搅拌器（3），使腐蚀介质在高温高压釜试验循环流动，可实现转速0～1200rpm无级调速，转速控制、测量和转数采集由计算机软件控制，并实时显示和记录；磁耦合搅拌器（3）密封、强度、耐腐蚀、耐温及热疲劳寿命与高温高压釜体（1）相当，无高温退磁，无磁涡流过热，在0～200℃工作环境中可长时间连续运行。
5.如权利要求1所述的一种用于评价材料耐腐蚀性能的高温高压流动装置，其特征在于：磁耦合搅拌器（3）下部连接搅拌杆（8）和叶片（6），当高温高压流动腐蚀装置内存在流体时，磁耦合搅拌器（1）带动下部连接搅拌杆（8）和叶片（6）一起转动，由于限流盘（7）的作用，使流体只能流入下支管，从上支管流出回到高温高压釜体（1）内，从而建立流体在高温高压流动腐蚀装置内的循环。
6.如权利要求1所述的一种用于评价材料耐腐蚀性能的高温高压流动装置，其特征在于：在高温高压釜（1）的两根支管（9）上各装有一个视窗（5），其密封、强度、耐蚀性、耐温及热疲劳寿命与高温高压釜体（1）相当，可实时观测在不同温度压力条件下材料的流动腐蚀情况和腐蚀介质的相态。
7.如权利要求1所述的一种用于评价材料耐腐蚀性能的高温高压流动装置，其特征在于：数据采集与控制系统及其软件可实现磁耦合搅拌器（3）的转速、测试温度、测试时间的数字控制，实现温度、压力、转速的实时监测并记录数据。
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