CN104155231A - 一种深层卤水地层滤水管腐蚀性能测试装置及测试方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种深层卤水滤水管腐蚀性能测试装置及测试方法，该装置是由厚壁钢箍、进水接头、流量计、潜水泵、细沙、滤水管、灌水泵、过滤器、保温水箱、液压缸、环形压头、液压杆、工作面、压力表、综合阀箱体、电机、液压泵、液压油箱、支撑架、加热器、筛网、过滤器、溢流阀、电磁换向阀、液压锁和单向阀组成，厚壁钢箍放置于工作面上，滤水管放置于厚壁钢箍的正中央，将滤水管与厚壁钢箍的环装间隙中添加细沙，控制液压缸的液压杆伸出，并带动环装压头向下运动，与细沙接触并压紧；加热器将保温箱内的卤水加热，此时，灌水泵工作，将卤水通过多个进水接头灌入厚壁钢箍内，潜水泵工作，将渗透进滤水管的卤水抽出；本发明结构简单，可最大程度的模拟出滤水管在开采卤水时的地下工况，能准确的测量出滤水管的腐蚀情况。

Description

一种深层卤水地层滤水管腐蚀性能测试装置及测试方法

技术领域

本发明涉及一种深层卤水滤水管腐蚀性能检测装置，该装置适用于滤水管及各种地下管路抗腐蚀性能的测试。 

背景技术

在对深层卤水的开采中，滤水管抗腐蚀的能力已经成为卤水开采的主要考虑的问题。深部地层条件下，滤水管管柱在非常复杂和恶劣的地质条件下，不仅要承受地层压力，更需承受卤水强烈的腐蚀性，有不少滤水管不能适应和承受巨大的综合性外力作用而使开采作业中断，造成钻井失败等事故，进而给深层卤水开采工程造成巨大的损失。因此，获得滤水管抗腐蚀性能实时可靠监测数据，可为滤水管的抗腐蚀性能的分析提供必要的信息。目前，还没有能在模拟出滤水管地下工况的条件的同时，对滤水管抗腐蚀性能的检测，本发明借鉴一些常规的测量方法，将其整理、创新，设计出一套全新的、功能齐全的滤水管抗腐蚀性能测试装置，提高滤水管性能的测试效率，对滤水管的抗腐蚀性能得出更加全面的可靠数据。 

发明内容

本发明的第一个目的是提供一种深层卤水地层滤水管腐蚀性能测试装置。 

本发明的第二个目的是提供一种深层卤水地层滤水管腐蚀性能测试方法。 

本发明之深层卤水地层滤水管腐蚀性能测试装置是由厚壁钢箍、第一进水 接头、第一流量计、潜水泵、细沙、滤水管、灌水泵、过滤器、保温水箱、液压缸、环形压头、液压杆、工作面、压力表、综合阀箱体、电机、液压泵液压油箱、支撑架加热器、第二筛网、过滤器、第七流量计、第二流量计、第三流量计、第四流量计、第五流量计、第六流量计、溢流阀、电磁换向阀、液压锁、单向阀、水位计、第二进水接头、第三进水接头、第四进水接头、第五进水接头、第六进水接头、第三筛网、第四筛网、第一筛网、第五筛网、第六筛网和凹台构成， 

工作面正中央位置开有圆形凹台，其尺寸与厚壁钢箍的外径吻合，起到固定厚壁钢箍的作用，厚壁钢箍放置于工作面的凹台中；厚壁钢箍外壁有个进水接头，第二进水接头、第三进水接头、第四进水接头位于厚壁钢箍的一侧，第一进水接头、第五进水接头、第六进水接头位于厚壁钢箍的另一侧，两组进水接头在水平方向上处于同一水平面，并且成180°夹角；厚壁钢箍的内壁设置有多个筛网，位于每个进水接头的开孔处内部，每个进水接头的进水端都安装有流量计，第一筛网与第一进水接头及第一流量计对应，第二筛网与第二流量计及第二流量计对应，第三筛网与第三进水接头及第三流量计对应，第四筛网与第四进水接头及第四流量计对应，第五筛网与第五进水接头及第五流量计对应，第六筛网与第六进水接头及第六流量计对应。 

滤水管放置于厚壁钢箍的中心位置，与厚壁钢箍形成均匀的环装间隙，将间隙内填满细沙。环形压头的尺寸与环装间隙相通，环形压头与液压杆用螺纹连接，可针对不同尺寸的滤水管更换不同型号的压头，环形压头的侧面开有通孔，用于走潜水泵管路。控制的环形压头挤压环装间隙内的细沙，可从压力表上读出压力的大小。 

由此形成的压应力为：σ_z＝-PA P为上部的压力，可通过刻度盘读出，A为细砂的上表面积，由土力学可知： 

滤水管管所受外压即：q＝σ_zk_a+γzk_a

其中：k_a为主动土压力系数， 为沙土内摩擦角，可取 为35°。 

环形压头挤压住细沙后，控制电磁换向阀复位，液压锁工作，进行保压，保持挤压力不变。 

支撑架焊接在液压缸的外表面，起到固定液压缸的作用。 

环形压头通过螺纹连接在液压杆上。 

潜水泵的回水管路上有过滤器及流量计，流量计位于过滤器进水端不远处，过滤器在灌水泵的进水管路上，位于灌水泵进水端前。 

水位计在保温水箱的侧面，用于观察保温水箱内的水位情况。 

加热器位于保温水箱内的下表面正中央位置用于给卤水加热，灌水泵从保温水箱内抽取加热后的卤水，通过多个进水接头灌入厚壁钢箍内。 

在综合阀箱体内设有溢流阀、电磁换向阀、液压锁、单向阀，压力表位于液压缸挤压工作时的进油管路上。 

本发明之深层卤水地层滤水管腐蚀性能测试装置工作过程： 

过滤器连接在灌水泵的进水端，过滤器设置在潜水泵的回水管路上，保温水箱侧壁上安置有水位计，用以观察保温水箱内的水位。将厚壁钢箍放置于工作面上的凹坑内，液压缸位于滤水管的正上方位置，由支撑架固定。液压缸的液压杆推动环状压头挤压环装间隙内的细沙并压紧，此时，电磁换向 阀复位，液压锁开始工作，保证液压缸内的压力保持不变，压力的大小可从压力表上读出，压力表位于液压缸挤压工作时的进油管路上。抽水泵将保温水箱内经过加热器加热后的卤水通过各个进水接头灌入厚壁钢箍内，厚壁钢箍的外侧有三组进水接头，每组进水接头有个且在同一水平面上切相互之间的夹角为180°，每两组进水接头在竖直方向上有一定距离，如附图所示。厚壁钢箍的内壁设有筛网，位于每个进水接头的开孔处，灌水泵将渗透至滤水管中心通道内的卤水抽出。如此反复循环，一段时间后观察滤水管的腐蚀情况便可检测出滤水管抗腐蚀的性能。 

本发明之深层卤水地层滤水管腐蚀性能测试方法，包括以下步骤： 

a、将厚壁钢箍放置于工作面的凹台中，滤水管放置于厚壁钢箍的正中央位置，将滤水管与厚壁钢箍的环装间隙内填充选好的沙石填充料。 

b、控制液压缸的液压杆伸出，推动环形压头挤压填充的细沙，将压力稳定，压力的大小可以通过压力表读出。 

c、加热器对保温水箱内卤水加热，灌水泵从保温水箱内抽取加热后的卤水，通过多个进水接头灌入厚壁钢箍内。 

d、卤水经过细砂和滤水管后，渗透到滤水管的中心通道内，潜水泵工作将渗透进来的卤水抽出回灌至保温水箱内，与灌水泵形成一个循环回路。 

e、针对不同规格的滤水管可更换相应规格大小的环形压头来完成测试工作。 

本发明的有益效果： 

1、本发明可以测量不同管径的滤水管的抗腐蚀性能。 

2、本发明可以较真实的模拟出滤水管的地下工作情况。 

3、本发明还适用于其他地下管路抗腐蚀性能的测量。 

4、本发明结构简单，适用范围广。 

附图说明

图1为本发明的结构示意图。 

图2为本发明的厚壁钢箍剖视图。 

图3为本发明的环状压头剖视图。 

图4为本发明的支撑架的俯视图 

图5为本发明的液压系统图。 

具体实施方式

请参阅图1至图5所示，本发明之深层卤水地层滤水管腐蚀性能测试装置是由厚壁钢箍1、第一进水接头2、第一流量计3、潜水泵4、细沙5、滤水管6、灌水泵7、过滤器8、保温水箱9、液压缸10、环形压头11、液压杆12、工作面13、压力表14、综合阀箱体15、电机16、液压泵17液压油箱18、支撑架19加热器20、第二筛网21、过滤器22、第七流量计23、第二流量计24、第三流量计25、第四流量计26、第五流量计27、第六流量计28、溢流阀29、电磁换向阀30、液压锁31、单向阀32、水位计33、第二进水接头34、第三进水接头35、第四进水接头36、第五进水接头37、第六进水接头38、第三筛网39、第四筛网40、第一筛网41、第五筛网42、第六筛网43和凹台44构成，工作面13正中央位置开有圆形凹台，其尺寸与厚壁钢箍1的外径吻合，起到固定厚壁钢箍1的作用，厚壁钢箍1放置于工作面13的凹台44中；厚壁钢箍1外壁有6个进水接头，第二进水接头34、第三进水接头35、第四进水接头36位于厚壁钢箍1的一侧，第一进水接头2、第五进水接头37、第六进水接头38位于厚壁钢箍1的另一侧，两组进水接头在水平方向上处于同一水平面，并且成180°夹角；厚壁钢箍1的内壁设置有多个筛网，位于每个进 水接头的开孔处内部，每个进水接头的进水端都安装有流量计，第一筛网41与第一进水接头2及第一流量计3对应，第二筛网21与第二流量计24及第二流量计24对应，第三筛网39与第三进水接头35及第三流量计25对应，第四筛网40与第四进水接头36及第四流量计26对应，第五筛网42与第五进水接头37及第五流量计27对应，第六筛网43与第六进水接头38及第六流量计28对应； 

所述的滤水管6放置于厚壁钢箍1的中心位置，与厚壁钢箍1形成均匀的环装间隙，将间隙内填满细沙5；环形压头11的尺寸与环装间隙相通，环形压头11与液压杆用螺纹连接，可针对不同尺寸的滤水管更换不同型号的压头，环形压头11的侧面开有通孔，用于走潜水泵管路。控制的环形压头11挤压环装间隙内的细沙，可从压力表14上读出压力的大小。 

由此形成的压应力为：σ_z＝-PA P为上部的压力，可通过刻度盘读出，A为细砂的上表面积，由土力学可知： 

滤水管管所受外压即：q＝σ_zk_a+γzk_a

其中：k_a为主动土压力系数， 为沙土内摩擦角，可取 为35°。 

环形压头11挤压住细沙5后，控制电磁换30向阀复位，液压锁31工作，进行保压，保持挤压力不变。 

支撑架19焊接在液压缸10的外表面，起到固定液压缸的作用。 

环形压头11通过螺纹连接在液压杆12上。 

潜水泵4的回水管路上有过滤器22及流量计23，流量计23位于过滤器22进水端不远处，过滤器8在灌水泵7的进水管路上，位于灌水泵7进水端 前。 

水位计33在保温水箱9的侧面，用于观察保温水箱9内的水位情况。 

加热器20位于保温水箱9内的下表面正中央位置用于给卤水加热，灌水泵7从保温水箱9内抽取加热后的卤水，通过多个进水接头灌入厚壁钢箍1内。 

在综合阀箱体15内设有溢流阀29、电磁换向阀30、液压锁31、单向阀32，压力表14位于液压缸挤压工作时的进油管路上。 

本发明的工作过程： 

如图1所示，过滤器8连接在灌水泵7的进水端，过滤器22设置在潜水泵4的回水管路上，保温水箱9侧壁上安置有水位计33，用以观察保温水箱9内的水位。将厚壁钢箍1放置于工作面14上的凹坑内，滤水管6放置在厚壁钢箍的正中央，与厚壁钢箍1形成一均匀的环状间隙，将环状间隙内填满细沙5，液压缸10位于滤水管6的正上方位置，由支撑架19固定。液压缸10的液压杆13推动环状压头12挤压环装间隙内的细沙5并压紧，此时，电磁换向阀30复位，液压锁31开始工作，保证液压缸10内的压力保持不变，压力的大小可从压力表14上读出，压力表14位于液压缸挤压工作时的进油管路上。抽水泵4将保温水箱9内经过加热器8加热后的卤水通过各个进水接头灌入厚壁钢箍7内，厚壁钢箍1的外侧有三组进水接头，每组进水接头有2个且在同一水平面上切相互之间的夹角为180°，每两组进水接头在竖直方向上有一定距离，如图2所示。厚壁钢箍1的内壁设有筛网，位于每个进水接头的开孔处，灌水泵7将渗透至滤水管6中心通道内的卤水抽出。如此反复循环，一段时间后观察滤水管的腐蚀情况便可检测出滤水管抗腐蚀的性能。 

本发明之深层卤水地层滤水管腐蚀性能测试方法，包括以下步骤： 

a、将厚壁钢箍1放置于工作面13的凹台44中，滤水管6放置于厚壁钢箍1的正中央位置，将滤水管6与厚壁钢箍1的环装间隙内填充选好的沙石填充料。 

b、控制液压缸10的液压杆12伸出，推动环形压头11挤压填充的细沙5，将压力稳定，压力的大小可以通过压力表14读出。 

c、加热器20对保温水箱9内卤水加热，灌水泵7从保温水箱9内抽取加热后的卤水，通过多个进水接头灌入厚壁钢箍1内。 

d、卤水经过细砂5和滤水管6后，渗透到滤水管6的中心通道内，潜水泵4工作将渗透进来的卤水抽出回灌至保温水箱10内，与灌水泵7形成一个循环回路。 

e、针对不同规格的滤水管6可更换相应规格大小的环形压头11来完成测试工作。 

f、如此反复循环，一段时间后观察滤水管的腐蚀情况便可检测出滤水管抗腐蚀的性能。 

Claims (2)

1.一种深层卤水地层滤水管腐蚀性能测试装置，其特征在于：是由厚壁钢箍（1）、第一进水接头（2）、第一流量计（3）、潜水泵（4）、细沙（5）、滤水管（6）、灌水泵（7）、过滤器（8）、保温水箱（9）、液压缸（10）、环形压头（11）、液压杆（12）、工作面（13）、压力表（14）、综合阀箱体（15）、电机（16）、液压泵（17）液压油箱（18）、支撑架（19）加热器（20）、第二筛网（21）、过滤器（22）、第七流量计（23）、第二流量计（24）、第三流量计（25）、第四流量计（26）、第五流量计（27）、第六流量计（28）、溢流阀（29）、电磁换向阀（30）、液压锁（31）、单向阀（32）、水位计（33）、第二进水接头（34）、第三进水接头（35）、第四进水接头（36）、第五进水接头（37）、第六进水接头（38）、第三筛网（39）、第四筛网（40）、第一筛网（41）、第五筛网（42）、第六筛网（43）和凹台（44）构成，工作面（13）正中央位置开有圆形凹台，其尺寸与厚壁钢箍（1）的外径吻合，起到固定厚壁钢箍（1）的作用，厚壁钢箍（1）放置于工作面（13）的凹台（44）中；厚壁钢箍（1）外壁有六个进水接头，第二进水接头（34）、第三进水接头（35）、第四进水接头（36）位于厚壁钢箍（1）的一侧，第一进水接头（2）、第五进水接头（37）、第六进水接头（38）位于厚壁钢箍（1）的另一侧，两组进水接头在水平方向上处于同一水平面，并且成180°夹角；厚壁钢箍（1）的内壁设置有多个筛网，位于每个进水接头的开孔处内部，每个进水接头的进水端都安装有流量计，第一筛网（41）与第一进水接头（2）及第一流量计（3）对应，第二筛网（21）与第二流量计（24）及第二流量计（24）对应，第三筛网（39）与第三进水接头（35）及第三流量计（25）对应，第四筛网（40）与第四进水接头（36）及第四流量计（26）对应，第五筛网（42）与第五进水接头（37） 及第五流量计（27）对应，第六筛网（43）与第六进水接头（38）及第六流量计（28）对应； 

所述的滤水管（6）放置于厚壁钢箍（1）的中心位置，与厚壁钢箍（1）形成均匀的环装间隙，将间隙内填满细沙（5）；环形压头（11）的尺寸与环装间隙相通，环形压头（11）与液压杆用螺纹连接，可针对不同尺寸的滤水管更换不同型号的压头，环形压头（11）的侧面开有通孔，用于走潜水泵管路；控制的环形压头（11）挤压环装间隙内的细沙（5），可从压力表（14）上读出压力的大小；环形压头（11）挤压住细沙（5）后，控制电磁换（30）向阀复位，液压锁（31）工作，进行保压，保持挤压力不变；支撑架（19）焊接在液压缸（10）的外表面；环形压头（11）通过螺纹连接在液压杆（12）上； 

所述的潜水泵（4）的回水管路上设有过滤器（22）及流量计（23），流量计（23）位于过滤器（22）进水端不远处，过滤器（8）在灌水泵（7）的进水管路上，位于灌水泵（7）进水端前；水位计（33）设置在保温水箱（9）的侧面，用于观察保温水箱（9）内的水位情况； 

所述的加热器（20）位于保温水箱（9）内的下表面正中央位置用于给卤水加热，灌水泵（7）从保温水箱（9）内抽取加热后的卤水，通过多个进水接头灌入厚壁钢箍（1）内； 

所述的在综合阀箱体（15）内设有溢流阀（29）、电磁换向阀（30）、液压锁（31）、单向阀（32），压力表（14）位于液压缸挤压工作时的进油管路上； 

所述的过滤器（8）连接在灌水泵（7）的进水端，过滤器（22）设置在潜水泵（4）的回水管路上，保温水箱（9）侧壁上安置有水位计（33），用以 观察保温水箱（9）内的水位；厚壁钢箍（1）放置于工作面（14）上的凹坑内，液压缸（10）位于滤水管（6）的正上方位置，由支撑架（19）固定；液压缸（10）的液压杆（13）推动环状压头（12）挤压环装间隙内的细沙（5）并压紧，此时，电磁换向阀（30）复位，液压锁（31）开始工作，保证液压缸（10）内的压力保持不变，压力的大小可从压力表（14）上读出，压力表（14）位于液压缸挤压工作时的进油管路上；抽水泵（4）将保温水箱（9）内经过加热器（8）加热后的卤水通过各个进水接头灌入厚壁钢箍7内，厚壁钢箍（1）的外侧有三组进水接头，每组进水接头有二个且在同一水平面上切相互之间的夹角为180°，每两组进水接头在竖直方向上有距离，厚壁钢箍（1）的内壁设有筛网，位于每个进水接头的开孔处，灌水泵（7）将渗透至滤水管（6）中心通道内的卤水抽出。 

2.一种深层卤水地层滤水管腐蚀性能测试方法，包括以下步骤： 

a、将厚壁钢箍（1）放置于工作面（13）的凹台（44）中，滤水管（6）放置于厚壁钢箍（1）的正中央位置，将滤水管（6）与厚壁钢箍（1）的环装间隙内填充选好的沙石填充料； 

b、控制液压缸（10）的液压杆（12）伸出，推动环形压头（11）挤压填充的细沙（5），将压力稳定，压力的大小可以通过压力表（14）读出； 

c、加热器（20）对保温水箱（9）内卤水加热，灌水泵（7）从保温水箱（9）内抽取加热后的卤水，通过多个进水接头灌入厚壁钢箍（1）内； 

d、卤水经过细沙（5）和滤水管（6）后，渗透到滤水管（6）的中心通道内，潜水泵（4）工作将渗透进来的卤水抽出回灌至保温水箱（10）内，与灌水泵（7）形成一个循环回路； 

e、针对不同规格的滤水管（6）可更换相应规格大小的环形压头（11）来 完成测试工作； 

f、如此反复循环，一段时间后观察滤水管的腐蚀情况便可检测出滤水管抗腐蚀的性能。