CN103115863A - 一种井下抽油泵吸入口附近腐蚀模拟试验装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了采油试验装置领域内的一种井下抽油泵吸入口附近腐蚀模拟试验装置及试验方法，该装置包括缓冲容器，缓冲容器上设有加气阀，缓冲容器内设有加热器，缓冲容器经回液管连接柱塞式计量泵的出口，所述缓冲容器的顶部连接有直立设置的筛管，筛管上端连接有油管，油管上端经高压双层软管接通柱塞式计量泵的进口，筛管和油管设置在主立管内，主立管由若干带有试样槽的立管单体叠加连接而成；主立管顶部还设有排气阀；筛管上端位置对应的立管单体上设有观察窗；高压双层软管管上设有截止阀，位于截止阀和柱塞式计量泵的进口之间旁通连接有加液阀。该装置能模拟井下抽油泵吸入口附近流体的流动状态，可研究套管的腐蚀形态及规律。

Description

一种井下抽油泵吸入口附近腐蚀模拟试验装置及试验方法

技术领域

本发明涉及一种石油开采中的试验装置，特别涉及一种腐蚀模拟试验装置。

背景技术

中国专利数据库中公开了如下腐蚀模拟试验装置：其一，一种模拟加速腐蚀试验装置（其申请号：201010516688.0，公开日：2011年6月1日），主体结构包括试验箱体、水浴箱体、电阻丝、通气挡板、充气管、加速剂浓度探头、加速剂入口管、试验箱盖板、加速剂浓度控制器、充气量控制器、电子控温仪、加速剂添加管、加速剂盛放槽、试样架、温度传感器和控制键盘；控制键盘上排列制有加速剂开关、加速剂调速旋钮、加速剂浓度探头开关、加速剂浓度调控开关、充气开关、充气量速度控制开关、加热开关和温度调控开关八个按键，其特征在于方形盒式结构的试验箱体内腔底部置有通气挡板，试验箱体内腔中装有腐蚀溶剂，试验箱体中上部侧壁上制有加速剂浓度探头，试验箱体内腔上部横向置有试样架，试验箱体的顶部置有试验箱盖板，试验箱体支撑式置放于长方形盒式结构的水浴箱体的中间位置，水浴箱体内腔中的试验箱体外侧空间中充有自来水，水浴箱体的底部侧壁内制有电阻丝作为加热设备；试验箱体底部侧壁处制有充气管与充气量控制器管道连通；水浴箱体中的试验箱体外侧顶部置有温度传感器；试验箱体的顶部穿过试验箱盖板竖向置有加速剂入口管，加速剂入口管与加速剂浓度控制器管式连通；加速剂浓度控制器与加速剂盛放槽通过加速剂添加管管道连通，以确保加速剂的畅通加入以及试验浓度与加入量的控制；电子控温仪与温度传感器电连通构成温控系统；加速剂浓度控制器、充气量控制器和电子控温仪电连通式组成一体结构并分别与相对应的按键电连通，实现按键式参数控制；箱式结构的加速剂盛放槽内装有加速剂。其二，腐蚀室内动态模拟试验装置（其申请号：200710016705.2，公开日：2008年7月23日），主要由管路系统、温控系统、检测系统、耐腐蚀循环泵、耐腐蚀储罐及控制阀组成；管路系统分两路实现两个流速的腐蚀试验， 并可在线观测腐蚀介质的流动状态和腐蚀挂片的状态，在管路上预留了多个测试口；由一台以上的耐腐蚀循环泵为动力，将耐腐蚀储罐内的现场水或配制的模拟水输送到管路中循环， 每台泵的入口分别接入一台以上的耐腐蚀储罐且并联，多泵的出口也并联；检测系统设有管 柱试验装置和挂片试验装置。但这两种类型的模拟试验装置针对性不同，试验装置内部没有生产管柱结构，也无法模拟油井井下抽油泵吸入口附近流速、流态、腐蚀气体等对套管腐蚀的影响。

发明内容

本发明的目的是提供一种井下抽油泵吸入口附近腐蚀模拟试验装置，使其能模拟井下抽油泵吸入口附近流体的流动状态，通过改变可能对腐蚀产生影响的流速、CO2分压和温度等因素，从而研究套管的腐蚀形态及规律。

本发明的目的是这样实现的：一种井下抽油泵吸入口附近腐蚀模拟试验装置，包括缓冲容器，缓冲容器上设有加气阀，缓冲容器内设有加热器，缓冲容器经回液管连接柱塞式计量泵的出口，所述缓冲容器的顶部连接有直立设置的筛管，筛管上端连接有油管，油管上端经高压双层软管接通柱塞式计量泵的进口，所述筛管和油管设置在主立管内，主立管由若干立管单体叠加连接而成，每一立管单体上均设置有用于安装试样的试样槽；主立管顶部还设有排气阀；筛管上端位置对应的立管单体上设有观察窗；所述高压双层软管管上设有截止阀，位于截止阀和柱塞式计量泵的进口之间旁通连接有加液阀。

    该装置工作时，将检测挂片（即套管的试样）放置在各个试样槽中，打开加液阀，并启动柱塞式计量泵，向缓冲容器内注入试验水样，试验水样取自井下液，同时通过加气阀向缓冲装置内充入二氧化碳气体和氮气，二氧化碳气体和氮气可模拟地层下的气体，气压可模拟地层下形成的压力；二氧化碳气体持续供入，以模拟消耗过程。此时，装置内的筛管模拟筛管管柱、油管模拟油管管柱、检测挂片模拟的是套管管柱，液体从筛管向上运动，气体经过筛管进入主立管内，可通过观察窗控制液面位置大致在筛管顶部，并保持该液位；井下液充满缓冲灌并经过筛管、油管、高压双层软管和截止阀进入柱塞式计量泵，形成工作循环，井下液充满后可关闭加液阀；柱塞式计量泵循环工作，经过一段时间的工作后，通过筛管孔眼、油管、检测挂片的腐蚀状况；可以判断油井实际生产状况下的抽油泵吸入口处、液面和井底等处的套管腐蚀情况，改变流速、压力和温度，可获得不同地层差数状况下的试验数据。其有益效果在于：该装置能模拟井下抽油泵吸入口附近流体的流动状态，通过改变可能对腐蚀产生影响的流速、CO₂分压和温度等因素，从而可研究套管的腐蚀形态及规律。

为能减缓流速，获得更可靠的试验结果，所述缓冲容器内设有阻流隔板，回液管与缓冲容器的连接位置位于阻流隔板下方。

为便于排空装置内的全部液体，所述缓冲容器底部设有排液阀。

本发明的目的之二在于提供一种井下抽油泵吸入口附近腐蚀模拟试验方法，使其能比较准确地反映采油时的套管不同位置的腐蚀情况。

其技术方案为：一种井下抽油泵吸入口附近腐蚀模拟试验方法，包括如下步骤： 

1）将多个检测挂片称重后，安装到各试样槽内；

2）抽取井下液作为试验水样，并将试验水样除氧后通过加液阀加入缓冲容器内，从观察窗中观察试验水样使其淹没筛管且水位不高于观察窗顶部；

3）通过加气阀充加一定量的CO₂，CO₂加入量与地层下的CO₂含量相当，然后，通过加气阀向水位以上的主立管内的环形空间内充入N₂加压至试压模拟井泵挂位置的地层压力；

4）加热器将试验水样加热至试压模拟井泵挂位置的地层温度；

5）重新通过加气阀持续通入通过CO₂，使液位保持观察窗内可见，利用柱塞式计量泵驱动试验水样循环，流量相当于模拟油井的产量，试验水样依次通过缓冲容器、筛管、油管、软管、柱塞式计量泵至缓冲容器进行循环；

6）循环设定时间后，停泵、卸压，取出检测挂片，清洗、干燥、称重，进行腐蚀失重、腐蚀产物及形貌分析研究。

上述方法的进一步改进在于将步骤5的经分析过的检测挂片再次按序装入各试样槽内，进行步骤2）—步骤6）的试验步骤。可以分析不同循环时间对套管的腐蚀情况。上述试验方法中的检测挂片可取不同钢级的钢质材料制成。

上述试验方法用来模拟油气田中油井井下抽油泵在不同环境下不同钢级的套管的腐蚀过程，试验方法具有模拟性、加速性和重现性，可以用于研究油井抽油泵条件下套管以及生产管柱受地层水腐蚀行为和规律，还可以应用于各种钢级套管的在不同井下条件的耐蚀性的快速评价。

附图说明

图1为本发明结构示意图。

其中，1排液阀，2加热器，3阻流隔板，4缓冲容器，5加气阀，6筛管，7主立管，8试样，9法兰，10排气阀，11高压双层软管，12截止阀，13加液阀，14柱塞式计量泵，15回液管，16油管，17观察窗。

具体实施方式

实施例1

如图所示，为一种井下抽油泵吸入口附近腐蚀模拟试验装置，包括缓冲容器4，缓冲容器4底部设有排液阀1，缓冲容器4上设有加气阀5，缓冲容器4内设有加热器2，缓冲容器4经回液管15连接柱塞式计量泵14的出口，缓冲容器4内设有阻流隔板3，回液管15与缓冲容器4的连接位置位于阻流隔板3的下方；缓冲容器4的顶部连接有直立设置的筛管6，筛管6上端连接有油管16，油管16上端经高压双层软管11接通柱塞式计量泵14的进口，高压双层软管11上设有截止阀12，位于截止阀12和柱塞式计量泵14的进口之间旁通连接有加液阀13；筛管6上端位置对应的立管单体上设有观察窗17；筛管6和油管16设置在主立管7内，主立管7由若干立管单体叠加连接而成，每一立管单体上均设置有用于安装试样8的试样槽；主立管7顶部还设有设有法兰9，法兰9上设有排气阀10。

该装置工作时，将套管的试样8放置在各个试样槽中，缓冲容器4、筛管、油管内注满井下液，启动柱塞式计量泵14，同时通过加气阀5向缓冲装置内充入二氧化碳气体。此时，装置内的筛管6模拟筛管管柱、油管16模拟油管管柱、试样8模拟的是不同位置的套管管柱，液体从筛管6向上运动，气体经过筛管6进入主立管7内，可通过观察窗控制液位在筛管上端附件；井下液则经过筛管6、油管16、高压双层软管11进入柱塞式计量泵14，形成工作循环；经过一段时间的工作后，通过筛管6孔眼、油管16、试样8的腐蚀状况；可以判断油井实际生产状况下的抽油泵吸入口处、动液面和井底等处的套管腐蚀情况，改变流速、CO₂的压力和温度，可获得不同地层差数状况下的试验数据。

实施例2

一种井下抽油泵吸入口附近腐蚀模拟试验方法，包括如下步骤： 

1）将多个检测挂片称重后，安装到各试样槽内；

2）抽取井下液作为试验水样，并将试验水样除氧后通过加液阀加入缓冲容器内，从观察窗中观察试验水样使其淹没筛管且水位不高于观察窗顶部；

3）通过加气阀充加一定量的CO₂，CO₂加入量与地层下的CO₂含量相当，然后，通过加气阀向水位以上的主立管内的环形空间内充入N₂加压至试压模拟井泵挂位置的地层压力；

4）加热器将试验水样加热至试压模拟井泵挂位置的地层温度；

5）重新通过加气阀持续通入通过CO₂，使液位保持观察窗内可见，利用柱塞式计量泵驱动试验水样循环，流量相当于模拟油井的产量，试验水样依次通过缓冲容器、筛管、油管、软管、柱塞式计量泵至缓冲容器进行循环；

6）循环设定时间后，停泵、卸压，取出检测挂片，清洗、干燥、称重，进行腐蚀失重、腐蚀产物及形貌分析研究。

上述方法的进一步改进在于将步骤5的经分析过的检测挂片再次按序装入各试样槽内，进行步骤2）—步骤6）的试验步骤。可以分析不同循环时间对套管的腐蚀情况。上述试验方法中的检测挂片可取不同钢级的钢质材料制成。

上述试验方法用来模拟油气田中油井井下抽油泵在不同环境下不同钢级的套管的腐蚀过程，试验方法具有模拟性、加速性和重现性，可以用于研究油井抽油泵条件下套管以及生产管柱受地层水腐蚀行为和规律，还可以应用于各种钢级套管的在不同井下条件的耐蚀性的快速评价。

本发明并不局限于上述实施例，在本发明公开的技术方案的基础上，本领域的技术人员根据所公开的技术内容，不需要创造性的劳动就可以对其中的一些技术特征作出一些替换和变形，这些替换和变形均在本发明的保护范围内。

Claims (6)

1.一种井下抽油泵吸入口附近腐蚀模拟试验装置，包括缓冲容器，缓冲容器上设有加气阀，缓冲容器内设有加热器，缓冲容器经回液管连接柱塞式计量泵的出口，其特征在于：所述缓冲容器的顶部连接有直立设置的筛管，筛管上端连接有油管，油管上端经高压双层软管接通柱塞式计量泵的进口，所述筛管和油管设置在主立管内，主立管由若干立管单体叠加连接而成，每一立管单体上均设置有用于安装试样的试样槽；主立管顶部还设有排气阀；筛管上端位置对应的立管单体上设有观察窗；所述高压双层软管管上设有截止阀，位于截止阀和柱塞式计量泵的进口之间旁通连接有加液阀。

2.根据权利要求1所述的一种井下抽油泵吸入口附近腐蚀模拟试验装置，其特征在于：所述缓冲容器内设有阻流隔板，回液管与缓冲容器的连接位置位于阻流隔板下方。

3.根据权利要求1或2所述的一种井下抽油泵吸入口附近腐蚀模拟试验装置，其特征在于：所述缓冲容器底部设有排液阀。

4.一种井下抽油泵吸入口附近腐蚀模拟试验方法，其特征在于包括如下步骤： 1）将多个检测挂片称重后，安装到各试样槽内；

2）抽取井下液作为试验水样，并将试验水样除氧后通过加液阀加入缓冲容器内，从观察窗中观察试验水样使其淹没筛管且水位不高于观察窗顶部；

3）通过加气阀充加一定量的CO₂，CO₂加入量与地层下的CO₂含量相当，然后，通过加气阀向水位以上的主立管内的环形空间内充入N₂加压至试压模拟井泵挂位置的地层压力；

4）加热器将试验水样加热至试压模拟井泵挂位置的地层温度；

5）重新通过加气阀持续通入通过CO₂，使液位保持观察窗内可见，利用柱塞式计量泵试压液体，流量相当于模拟油井的产量，试验水样依次通过缓冲容器、筛管、油管、软管、柱塞式计量泵至缓冲容器循环；

循环设定时间后，停泵、卸压，取出检测挂片，清洗、干燥、称重，进行腐蚀失重、腐蚀产物及形貌分析研究。

5.根据权利要求4所述的一种井下抽油泵吸入口附近腐蚀模拟试验方法，其特征在于：将步骤5的经分析过的检测挂片再次按序装入各试样槽内，进行步骤2）—步骤6）的试验步骤。

6.根据权利要求4所述的一种井下抽油泵吸入口附近腐蚀模拟试验方法，其特征在于：取不同钢级的检测挂片进行步骤1）—步骤6）的试验。

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