CN105352880A - 检测井下腐蚀情况的监测装置及方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种检测井下腐蚀情况的监测装置及方法，包括以下步骤：记录监测挂片入井前的数据；将监测挂片固定在监测装置上随井下测压计一同下井；监测挂片作为阳极与井下管柱内的流体介质相接触发生电化学反应，监测挂片经受流体介质的腐蚀、结垢、沉积结垢；将监测挂片与监测装置一同打捞出井口，对入井后的监测挂片的数据进行统计，与入井前的数据相比较计算，以得出井下设备的腐蚀状况。本发明的检测井下腐蚀情况的监测装置及方法，通过对挂片称重及点腐蚀测量，可取得监测数据，能够实时监测腐蚀，真实的反映井下测压计及管柱等设备的腐蚀及结垢状况。

Description

检测井下腐蚀情况的监测装置及方法

技术领域

本发明涉及一种井下装置，尤其涉及一种能够检测井下腐蚀情况的监测装置。

背景技术

目前，油田单井油气生产过程中普遍使用井下测压计，在油井井下测压过程中，井下介质含有二氧化碳、硫化氢等酸性腐蚀性气体，此外，在注水及注气过程中，井下介质中还含有溶解氧，在高温、高压条件下，井下流体高含水及溶解在介质中的高腐蚀性气体综合作用下会造成井下测压器及井下管柱的腐蚀及结垢，因此对井下测压计附近的设备及管柱进行腐蚀度监测显得十分必要。

但目前关于井下测压计及管柱还未配套相关腐蚀监测装置，因而无法监测到油井生产过程中井下测压计及管柱等的腐蚀及结垢情况，井下测压计管柱及设备存在明显安全隐患，一旦井下测压计及管柱发生腐蚀穿孔或结垢堵塞设备，会严重影响油井油气正常生产，危及人员，引发安全事故，造成原油泄漏及环境污染。

发明内容

本发明的目的在于提供一种能够监测井下腐蚀情况的检测井下腐蚀情况的监测装置及。

为实现上述目的，本发明的一种检测井下腐蚀情况的监测装置及方法的具体技术方案为：

一种检测井下腐蚀情况的监测方法，包括以下步骤：

记录监测挂片入井前的数据；

将监测挂片固定在监测装置上随井下测压计一同下井；

监测挂片作为阳极与井下管柱内的流体介质相接触发生电化学反应，监测挂片经受流体介质的腐蚀、结垢、沉积结垢；

将监测挂片与监测装置一同打捞出井口，对入井后的监测挂片的数据进行统计，与入井前的数据相比较计算，以得出井下设备的腐蚀状况。

一种检测井下腐蚀情况的监测装置，包括一体成型的倒锥接头、挂片夹、安装部和丝扣短节，倒锥接头用于使监测装置在井下或井底进行定向，丝扣短节与井下测压计相连，安装部上设置有监测挂片，监测挂片通过挂片夹固定在安装部上，监测挂片可与井下测压计下井。

本发明的检测井下腐蚀情况的监测装置及方法的优点在于：

1)通过对挂片称重及点腐蚀测量，可取得监测数据，能够实时监测腐蚀，真实的反映井下测压计及管柱等设备的腐蚀及结垢状况；

2)在高温、高压环境下可简易安装，可针对不同区块工况特征多种材质对比评价，可对注气、焖井及生产过程进行全程监测，具有安全经济、监测数据准确及取放方便等特点，为查明井下测压计及附近管柱的腐蚀安全隐患及控制提供依据，通过取得的腐蚀及结垢监测数据来定性及定量评价井下测压计及附近管柱的腐蚀状况，为防腐及今后井下除垢积累经验，该监测装置的应用，解决了困扰井下测压计及附近管柱腐蚀监测难题，对于掌握腐蚀现状、提出防腐对策及制定腐蚀及结垢控制措施提供了技术支撑及详实数据，满足油田油井安全生产管理及需要；

3)造价成本低，经济实用，能通过安装井下管柱及设备材质来监测腐蚀及结垢速率，进而反映油气田井下压力计及管柱在作业过程中的现场腐蚀现状，对于查明腐蚀隐患，阻止因腐蚀穿孔及结垢所造成的，减少经济及原油损失及原油污染，保证安全生产正常运行具有重要意义，经济效益和社会效益显著。该装置不仅适合于油田油井注气等应用，在对后期实现对井下防腐助剂有效评价具有推广价值，为油气田防腐管理提供科学手段，全国范围大部分油田来说亦具有很大的适应性。

附图说明

图1为本发明的井下腐蚀监测装置的结构示意图；

图2为本发明的井下腐蚀监测装置的侧视图；

图3为井下腐蚀监测装置中监测挂片应用前后的对比图；

图4为井下腐蚀监测装置中监测挂片点腐蚀镜下的形貌特征图。

具体实施方式

为了更好的了解本发明的目的、结构及功能，下面结合附图，对本发明的井下腐蚀监测装置做进一步详细的描述。

如图1和图2所示，其示为本发明的一种检测井下腐蚀情况的监测装置，井下腐蚀监测装置包括一体成型顺次相连的倒锥接头1、挂片夹2、安装部3和丝扣短节4，倒锥接头1用于使监测装置在井下或井底进行定向，丝扣短节4与井下测压计相连(图中未示)，安装部3上设置有监测挂片，监测挂片通过挂片夹2固定在安装部3的外壁面上以与井下测压计固定连接在一起，可随井下测压计下井，完全浸入含有酸性气体的井下流体中，监测挂片延伸方向与井下流体流向一致，在气水混注、焖井等作业进行实时监测，后期与测压计一同打捞出井口，通过检测监测挂片的数据以得出井下设备的腐蚀状况。此外，监测装置采用的材料与井下管柱及测压计的材料相同。

进一步，对监测挂片入井前后的重量进行称重，计算入井后缺失的重量以取得监测数据，其中，Δw为入井试验前后检测挂片试样的质量差，单位为g；v为检测挂片的平均腐蚀速度，单位为mm·a^-1；S为试样的有效面积，单位为cm²；T为监测周期，单位为d；ρ为试样材料的密度，单位为g·cm^-3，平均腐蚀速度的计算公式为：

$v=\frac{3650\×\mathrm{\Δ}w}{S\×T\×\mathrm{\ρ}}$

进一步，对监测挂片进行点腐蚀测量，取得监测数据后可计算出平均模式速率，通过3D点腐蚀测量仪测试监测挂片的最大点腐蚀深度，可计算出最大点蚀速率，其中，H为检测挂片的点腐蚀坑深度，v为平均腐蚀速度，单位为mm·a^-1，T为监测周期，单位为d，F为点腐蚀速率，mm·a^-1

点腐蚀速率的计算公式为：

F＝v+H/T*365

通过井下测压计配套井下腐蚀监测装置的监测挂片腐蚀情况来客观反映井下测压计及设备的腐蚀状况，能够比较真实的反映井下测压计及管柱等设备的腐蚀及结垢状况。

其中，本发明的井下腐蚀监测装置中的监测挂片随着井下测压计移动入井，监测挂片作为阳极与井下或井底管柱内的流体介质中含有高矿化度的盐水相接触发生电化学反应，而溶解在流体介质中的CO₂、H₂S等酸性气体作为电化学反应的阴极，此外，井下管柱内的流体介质中盐水中的氯离子作为电化学反应的催化剂会促进点腐蚀的进程，发生电化学反应的过程中，监测挂片还会受到腐蚀而结垢或者是沉积结垢等，进而监测挂片能够准确的记录腐蚀与结垢信息，通过测量等方法后期取得监测数据。

举例来说，对TK833CH井进行注气采油试验，通过向油井进行气水混注作业，其中注入氮气浓度约为96％-98％，井下流体介质中本身高含CO₂、H₂S等酸性气体，而气水混注作业会带入溶解氧，使得井下测压计及附近管柱腐蚀环境更加恶劣，腐蚀风险加剧，通过在TK833CH井下测压计安装TL型井下腐蚀监测装置(TL型，通过对井下监测装置采用投捞方式进行取放监测挂片)来监测井下测压计及附近管柱注气及焖井过程中的腐蚀及结垢情况。

在TL型井下腐蚀监测装置安装部挂片架上安装规格型号长×宽×高为50mm×12mm×1.5mm的P100S、P100、35CrMo三种材质的腐蚀监测挂片，三种材质均为井下压力计附近管柱常用材质，注气和焖井作业后，无需专用取放工具，测试队提出压力计后，用普通扳手现场拆取监测装置便可，通过监测挂片应用对比，如图3和图4所示，腐蚀与结垢严重，通过对监测挂片处理及测试后得出数据，经过计算及分析：通过对监测挂片称重，通过重量损失计算平均腐蚀速率为0.77mm/a～0.9935mm/a；通过3D点腐蚀测量仪测试监测挂片最大点腐蚀深度后得出计算最大点蚀速率为4.18mm/a～8.01mm/a。结垢速率位于0.91-1.53Kg/(m².a)，即存在明显结垢。

表1TL型井下腐蚀监测装置中挂片腐蚀及结垢速率

如上表1的监测数据分析可知，按照GB/T23258-2009《钢制管道内腐蚀控制规范》中管道内介质腐蚀性评价指标，井下测压计安装TL型井下腐蚀监测装置监测挂片腐蚀为极严重腐蚀，监测挂片能够说明井下腐蚀状况，监测装置监测到明显的腐蚀与结垢，通过在井下测压计上安装监测装置，解决了井下管柱注气过程中腐蚀监测的难题，对于掌握腐蚀现状、提出防腐对策及制定腐蚀及结垢控制措施提供了技术支撑及详实数据，满足油田油井安全生产管理及需要。

本发明的检测井下腐蚀情况的监测装置及方法，通过对挂片称重及点腐蚀测量，可取得监测数据，能够实时监测腐蚀，真实的反映井下测压计及管柱等设备的腐蚀及结垢状况；在高温、高压环境下可简易安装，可针对不同区块工况特征多种材质对比评价，可对注气、焖井及生产过程进行全程监测，具有安全经济、监测数据准确及取放方便等特点，为查明井下测压计及附近管柱的腐蚀安全隐患及控制提供依据，通过取得的腐蚀及结垢监测数据来定性及定量评价井下测压计及附近管柱的腐蚀状况，为防腐及今后井下除垢积累经验，该监测装置的应用，解决了困扰井下测压计及附近管柱腐蚀监测难题，对于掌握腐蚀现状、提出防腐对策及制定腐蚀及结垢控制措施提供了技术支撑及详实数据，满足油田油井安全生产管理及需要；造价成本低，经济实用，能通过安装井下管柱及设备材质来监测腐蚀及结垢速率，进而反映油气田井下压力计及管柱在作业过程中的现场腐蚀现状，对于查明腐蚀隐患，阻止因腐蚀穿孔及结垢所造成的，减少经济及原油损失及原油污染，保证安全生产正常运行具有重要意义，经济效益和社会效益显著。该装置不仅适合于油田油井注气等应用，在对后期实现对井下防腐助剂有效评价具有推广价值，为油气田防腐管理提供科学手段，全国范围大部分油田来说亦具有很大的适应性。

以上借助具体实施例对本发明做了进一步描述，但是应该理解的是，这里具体的描述，不应理解为对本发明的实质和范围的限定，本领域内的普通技术人员在阅读本说明书后对上述实施例做出的各种修改，都属于本发明所保护的范围。

Claims (7)

1.一种检测井下腐蚀情况的监测方法，其特征在于，包括以下步骤：

记录监测挂片入井前的数据；

将监测挂片固定在监测装置上随井下测压计一同下井；

监测挂片作为阳极与井下管柱内的流体介质相接触发生电化学反应，监测挂片经受流体介质的腐蚀、结垢、沉积结垢；

将监测挂片与监测装置一同打捞出井口，对入井后的监测挂片的数据进行统计，与入井前的数据相比较计算，以得出井下设备的腐蚀状况。

2.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，还包括以下步骤：

对监测挂片入井前后的重量进行称重，可通过下述公式得出平均腐蚀速度：

$v=\frac{3650\×\mathrm{\Δ}w}{S\×T\×\mathrm{\ρ}}$

其中，Δw为入井试验前后检测挂片试样的质量差；v为检测挂片的平均腐蚀速度；S为试样的有效面积；T为监测周期；ρ为试样材料的密度。

3.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，还包括以下步骤：

对监测挂片进行点腐蚀测量，可通过下述公式得出点蚀速率：

F＝v+H/T*365

其中，H为检测挂片的点腐蚀坑深度；v为平均腐蚀速度；T为监测周期；F为点腐蚀速率。

4.根据权利要求3所述的监测方法，其特征在于，还包括以下步骤：通过3D点腐蚀测量仪测试监测挂片的最大点腐蚀深度，可计算出最大点蚀速率。

5.根据权利要求1所述的监测方法，其特征在于，还包括以下步骤：对监测挂片的数据进行统计，可计算出结垢速率。

6.一种检测井下腐蚀情况的监测装置，其特征在于，包括一体成型的倒锥接头(1)、挂片夹(2)、安装部(3)和丝扣短节(4)，倒锥接头(1)用于使监测装置在井下或井底进行定向，丝扣短节(4)与井下测压计相连，安装部(3)上设置有监测挂片，监测挂片通过挂片夹(2)固定在安装部(3)上，监测挂片可与井下测压计下井。

7.根据权利要求2所述的监测装置，其特征在于，监测挂片固定在安装部(3)的外壁面上。