CN107271305A - 高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及冲刷腐蚀实验装置技术领域，尤其涉及一种高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置。可提供更接近实际井下工况的高温高压,可实现高压釜内自循环流动，长时间工作，同时进行流体的喷射以及电化学测试。该装置能够进行高温高压流体的喷射实验，模拟实际油气田流体对过流部件的冲刷情况，可进行不同温度、压力、流速、PH值等冲刷腐蚀实验，对于不同管线材质和不同防护措施及不同表面防护测试进行评价筛选，对于冲刷腐蚀的防护措施提供可靠的实验理论依据。

Description

高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置

技术领域

本发明涉及冲涮腐蚀实验装置技术领域，尤其涉及一种高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置。

背景技术

在油气田开采及油气集输过程中，高温高压流体流过各种管道等过流部件时，机械性的冲刷和电化学的腐蚀的交互作用，会对金属材料造成极大的破坏，这些过流部件寿命极具缩短，造成经济损失，严重时会造成事故。

在油气田开采过程中，井下多为高温高压的环境，为接近实际工况，提出高温高压多相流冲刷腐蚀实验及装置，对于研究多相流腐蚀具有重要的意义，有助于对金属材料的筛选。

目前，常规的高温高压多相流冲刷腐蚀实验装置存在以下不足：

(1)常规高温高压流体冲刷腐蚀实验装置多为搅拌式，由于釜体的局限性，流速较慢，还会有涡流的影响，不能准确模拟实际工况和对材料多角度冲刷并快速筛选。

(2)常规高温高压冲刷腐蚀喷射式实验装置，实现的压力都较低，较井下实际工况还不够准确。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：为了解决上述技术问题，本发明提供一种高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是：一种高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置，一种高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置，包括釜体和釜盖，釜盖和釜体密封连接，所述釜体内设置有第一活塞缸体、第二活塞缸体四通阀、试样夹具和皮带，所述釜盖外的上方设置有机械臂控制装置，所述机械臂控制装置下方设置有第一机械手和第二机械手，当第一机械手缩回时第二机械手伸出，当第二机械手缩回时第一机械手伸出，所述试样夹具固定在釜体的底部，四通阀的四个出口分别连通有第一管道、第二管道、第三管道和第四管道，第一管道和第一活塞缸体的底部相连通，第二管道和第二活塞缸体的底部相连通，第三管道和釜体内的冲刷液体相连通，第四管道的出水口朝向试样夹具的工作台面，通过转动四通阀的阀芯能够使得：第一管道和第四管道相通，第二管道和第三管道相通；或者第一管道和第三管道相通，第二管道和第四管道相通；第一活塞缸体内设置有第一柱塞，第一机械手穿过釜盖和第一柱塞固定连接，第二活塞缸体内设置有第二柱塞，第二机械手穿过釜盖和第二柱塞固定连接，所述第一活塞缸体和第二活塞缸体之间还设置有定滑轮组件，所述皮带的一端和第一机械手固定连接，皮带的另一端和第二机械手固定连接，皮带的中间绕过定滑轮组件以及阀芯，皮带的运动能够带动阀芯的转动。本发明通过第一机械手和第二机械手的上升和下降，带动皮带的运动，从而阀芯的转动，使得第四管道能够连续对工作台面上的试样进行冲刷。

所述第一机械手包括第一套筒和第一拉杆，第一套筒的上端和机械臂控制装置下方连接，第一拉杆的下端和第一柱塞固定连接，第一拉杆的上端呈T字形结构，第一拉杆上端的两侧均具有凸台，第一套筒的下端具有开口，第一套筒的下端内还设置有滑动腔，第一套筒的下端套装在第一拉杆的上端，第一拉杆的上端能够在滑动腔内上下滑动，第一套筒的下端开口具有能够卡住凸台的卡台，所述第二机械手包括第二套筒和第二拉杆，第二套筒的上端和机械臂控制装置下方连接，第二拉杆的下端和第二柱塞固定连接，第二拉杆的上端呈T字形结构，第二拉杆上端的两侧均具有凸台，第二套筒的下端具有开口，第二套筒的下端内还设置有滑动腔，第二套筒的下端套装在第二拉杆的上端，第二拉杆的上端能够在滑动腔内上下滑动，第二套筒的下端开口具有能够卡住凸台的卡台，所述定滑轮组件包括第一定滑轮、第二定滑轮、第三定滑轮和第四定滑轮，第一定滑轮设置在第一活塞缸体的上方靠近第一套筒外壁的内侧(第一套筒和第二套筒之间为内侧)，第四定滑轮设置在第二活塞缸体的上方靠近第二套筒外壁的内侧，四通阀设置在第一活塞缸体和第二活塞缸体下方的中间，第二定滑轮和第三定滑轮对称设置在四通阀的上方，阀芯外接有螺杆，螺杆上套装有螺纹套，皮带一端和第一套筒的外壁固定连接，然后依次绕过第一定滑轮、第二定滑轮、螺纹套、第三定滑轮和第四定滑轮，皮带的另一端和第二套筒的外壁固定连接。

为了及时了解釜体内冲刷液体的温度，所述釜盖的外部上还安装能够检测釜体内部冲刷液体温度的温度传感器。

为了及时了解釜体内的压力，所述釜盖的外部上还安装能够检测釜体内部压力的压力传感器以及压力表。

所述釜体外部设置有用于给釜体内通入高压气体的高压气瓶。

为了保温，所述釜体的内壁中设置有加热保温装置。

为了更全面地冲刷试样，便于观察试样的腐蚀情况，所述釜体上还设置有可视窗口，釜体外部还设置有能够调节试样夹具的工作台面倾斜角度的角度调节器。

本发明的有益效果是，本发明的高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置，可提供更接近实际井下工况的高温高压可实现高压釜内自循环流动，可长时间工作，可同时进行流体的喷射以及电化学测试。该装置能够进行高温高压流体的喷射实验，模拟实际油气田流体对过流部件的冲刷情况，可进行不同温度、压力、流速、PH值等冲刷腐蚀实验，对于不同管线材质和不同防护措施及不同表面防护测试进行评价筛选，对于冲刷腐蚀的防护措施提供可靠的实验理论依据。

附图说明

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。

图1是本发明高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置最优实施例的结构示意图。

图2是本发明高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置的内部结构示意图。

图3是本发明高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置的管道接通图。

图4是本发明高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置的另一个管道接通图。

图5是本发明高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置皮带与联动杆的连接示意图。

图6是图5的A-A示意图。

图7是第一套筒和第一拉杆的状态图。

图8是第一套筒和第一拉杆的状态图。

图中：1、釜体，2、釜盖，3、第一活塞缸体，3-1、第一柱塞，4、第二活塞缸体，4-1、第二柱塞，5、四通阀，5-1、第一管道，5-2、第二管道，5-3、第三管道，5-4、第四管道，5-5、阀芯，5-5-1、螺杆，5-5-2、螺纹套，6、试样夹具，7、机械臂控制装置，7-1、第一机械手，7-1-1、第一套筒，7-1-2、第一拉杆，7-1-3、凸台，7-1-4、卡台，7-2、第二机械手，8、皮带，9-1、第一定滑轮，9-2、第二定滑轮，9-3、第三定滑轮，9-4、第四定滑轮，10、温度传感器，11、压力传感器，12、压力表，13、高压气瓶，14、加热保温装置，15、可视窗口，16、角度调节器。

具体实施方式

现在结合附图对本发明作进一步详细的说明。这些附图均为简化的示意图，仅以示意方式说明本发明的基本结构，因此其仅显示与本发明有关的构成。

如图1-8所示是本发明最优实施例，一种高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置，包括釜体1和釜盖2，釜盖2和釜体1密封连接，釜体1内设置有第一活塞缸体3、第二活塞缸体4、四通阀5、试样夹具6和皮带8，釜盖2外的上方设置有机械臂控制装置7，机械臂控制装置7下方设置有第一机械手7-1和第二机械手7-2，当第一机械手7-1缩回时第二机械手7-2伸出，当第二机械手7-2缩回时第一机械手7-1伸出，试样夹具6固定在釜体1的底部，四通阀5的四个出口分别连通有第一管道5-1、第二管道5-2、第三管道5-3和第四管道5-4，第一管道5-1和第一活塞缸体3的底部相连通，第二管道5-2和第二活塞缸体4的底部相连通，第三管道5-3和釜体1内的冲刷液体相连通，第四管道5-4的出水口朝向试样夹具6的工作台面，通过转动四通阀5的阀芯5-5能够使得：第一管道5-1和第四管道5-4相通，第二管道5-2和第三管道5-3相通；或者第一管道5-1和第三管道5-3相通，第二管道5-2和第四管道5-4相通；第一活塞缸体3内设置有第一柱塞3-1，第一机械手7-1穿过釜盖2和第一柱塞3-1固定连接，第二活塞缸体4内设置有第二柱塞4-1，第二机械手7-2穿过釜盖2和第二柱塞4-1固定连接，第一活塞缸体3和第二活塞缸体4之间还设置有定滑轮组件，皮带8的一端和第一机械手7-1固定连接，皮带8的另一端和第二机械手7-2固定连接，皮带8的中间绕过定滑轮组件以及阀芯5-5，皮带8的运动能够带动阀芯5-5的转动。

第一机械手7-1包括第一套筒7-1-1和第一拉杆7-1-2，第一套筒7-1-1的上端和机械臂控制装置7下方连接，第一拉杆7-1-2的下端和第一柱塞3-1固定连接，第一拉杆7-1-2的上端呈T字形结构，第一拉杆7-1-2上端的两侧均具有凸台7-1-3，第一套筒7-1-1的下端具有开口，第一套筒7-1-1的下端内还设置有滑动腔，第一套筒7-1-1的下端套装在第一拉杆7-1-2的上端，第一拉杆7-1-2的上端能够在滑动腔内上下滑动，第一套筒7-1-1的下端开口具有能够卡住凸台7-1-3的卡台7-1-4，第二机械手7-2包括第二套筒和第二拉杆(与第一套筒7-1-1和第一拉杆7-1-2的结构一致)，第二套筒的上端和机械臂控制装置7下方连接，第二拉杆的下端和第二柱塞4-1固定连接，第二拉杆的上端呈T字形结构，第二拉杆上端的两侧均具有凸台7-1-3，第二套筒的下端具有开口，第二套筒的下端内还设置有滑动腔，第二套筒的下端套装在第二拉杆的上端，第二拉杆的上端能够在滑动腔内上下滑动，第二套筒的下端开口具有能够卡住凸台7-1-3的卡台7-1-4，定滑轮组件包括第一定滑轮9-1、第二定滑轮9-2、第三定滑轮9-3和第四定滑轮9-4，第一定滑轮9-1设置在第一活塞缸体3的上方靠近第一套筒7-1-1外壁的内侧，第四定滑轮9-4设置在第二活塞缸体4的上方靠近第二套筒外壁的内侧，四通阀5设置在第一活塞缸体3和第二活塞缸体4下方的中间，第二定滑轮9-2和第三定滑轮9-3对称设置在四通阀5的上方，

阀芯5-5外接有螺杆5-5-1，螺杆5-5-1上套装有螺纹套5-5-2，皮带8一端和第一套筒7-1-1的外壁固定连接，然后依次绕过第一定滑轮9-1、第二定滑轮9-2、螺纹套5-5-2、第三定滑轮9-3和第四定滑轮9-4，皮带8的另一端和第二套筒的外壁固定连接。

釜盖2的外部上还安装能够检测釜体1内部冲刷液体温度的温度传感器10。

釜盖2的外部上还安装能够检测釜体1内部压力的压力传感器11以及压力表12。

釜体1外部设置有用于给釜体1内通入高压气体的高压气瓶13。

釜体1的内壁中设置有加热保温装置14。

釜体1上还设置有可视窗口15，釜体1外部还设置有能够调节试样夹具6的工作台面倾斜角度的角度调节器16。

工作过程：釜体1和釜盖2螺纹密封连接，釜体1外接高压气瓶13，可进行H₂S/CO₂的输送，外接化学工作站，实现电化学的测量，第一活塞缸体3和第二活塞缸体4的底部呈漏斗状，能够保证介质(冲刷液体)的顺利流出，釜体1内密封压力可高达70MP，最高试验温度200℃，

起初第一套筒7-1-1和第一拉杆7-1-2的位置如图8所示，然后第一套筒7-1-1伸出(下降)，同时第二套筒缩回(上升)，当第一套筒7-1-1未运动到图7中的位置时，第一套筒7-1-1并不能推动第一柱塞3-1下降，同样第二套筒的上升也无法带动第二柱塞4-1的上升，这个过程中(第一套筒7-1-1下降，同时第二套筒上升)，皮带8通过定滑轮组件上下滑动，皮带8和螺纹套5-5-2之间为静摩擦力，皮带8带动螺纹套5-5-2、螺杆5-5-1和阀芯5-5一起逆时针转动(螺纹套5-5-2和螺杆5-5-1相对无转动)，完成阀芯5-5换向过程，此时如图3所示，第一管道5-1和第四管道5-4相通，第二管道5-2和第三管道5-3相通。完成换向过程后，第一套筒7-1-1正好运动到图7中的位置，第一套筒7-1-1推动第一柱塞3-1下降，开始挤压第一活塞缸体3中的冲刷液体，从第四管道5-4的出口喷出，冲刷试样夹具6的工作台面上的试样，同时第二套筒能够拉动第二柱塞4-1上升，使得第三管道5-3开始吸入冲刷液体，最终吸入到第一活塞缸体4中，此时皮带8和螺纹套5-5-2之间为动摩擦力(螺纹套5-5-2和螺杆5-5-1相对转动，但是螺杆5-5-1上的螺纹为直螺纹，因此不影响阀芯5-5的位置)，即阀芯5-5换向后无法再逆时针转动；

当第二柱塞4-1上升到最高，第一柱塞3-1下降到最低时，两者交换运动，此时，第一套筒7-1-1缩回(上升)，同时第二套筒伸出(下降)，当第一套筒7-1-1未运动到图8中的位置时，第一套筒7-1-1并不能拉动第一柱塞3-1上升，同样第二套筒的伸出也无法带动第二柱塞4-1的下降，这个过程中(第一套筒7-1-1上升，同时第二套筒下降)，皮带8通过定滑轮组件上下滑动，皮带8和螺纹套5-5-2之间为静摩擦力，皮带8带动螺纹套5-5-2、螺杆5-5-1和阀芯5-5一起顺时针转动(螺纹套5-5-2和螺杆5-5-1相对无转动)，完成阀芯5-5换向过程，此时如图4所示，第一管道5-1和第三管道5-3相通，第二管道5-2和第四管道5-4相通，完成换向过程后，第一套筒7-1-1正好运动到图8中的位置，第一套筒7-1-1拉动第一柱塞3-1上升，开始从第三管道5-3吸入冲刷液体，最终吸入到第一活塞缸体3中的，第二套筒推动第二柱塞4-1下降，开始挤压第二活塞缸体4中的冲刷液体，从第四管道5-4的出口喷出，冲刷试样夹具6的工作台面上的试样，此时皮带8和螺纹套5-5-2之间为动摩擦力(螺纹套5-5-2和螺杆5-5-1相对转动，但是螺杆5-5-1上的螺纹为直螺纹，因此不影响阀芯5-5的位置)，即阀芯5-5换向后无法再顺时针转动。

螺纹套5-5-2和皮带8，容易磨损，定期更换。

第一拉杆7-1-2和第二拉杆每次运动的行程L即为阀芯5-5的换向时间。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求范围来确定其技术性范围。

Claims (7)

1.一种高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于：包括釜体(1)和釜盖(2)，釜盖(2)和釜体(1)密封连接，所述釜体(1)内设置有第一活塞缸体(3)、第二活塞缸体(4)、四通阀(5)、试样夹具(6)和皮带(8)，所述釜盖(2)外的上方设置有机械臂控制装置(7)，所述机械臂控制装置(7)下方设置有第一机械手(7-1)和第二机械手(7-2)，当第一机械手(7-1)缩回时第二机械手(7-2)伸出，当第二机械手(7-2)缩回时第一机械手(7-1)伸出，

所述试样夹具(6)固定在釜体(1)的底部，四通阀(5)的四个出口分别连通有第一管道(5-1)、第二管道(5-2)、第三管道(5-3)和第四管道(5-4)，第一管道(5-1)和第一活塞缸体(3)的底部相连通，第二管道(5-2)和第二活塞缸体(4)的底部相连通，第三管道(5-3)和釜体(1)内的冲刷液体相连通，第四管道(5-4)的出水口朝向试样夹具(6)的工作台面，通过转动四通阀(5)的阀芯(5-5)能够使得：第一管道(5-1)和第四管道(5-4)相通，第二管道(5-2)和第三管道(5-3)相通；或者第一管道(5-1)和第三管道(5-3)相通，第二管道(5-2)和第四管道(5-4)相通；

第一活塞缸体(3)内设置有第一柱塞(3-1)，第一机械手(7-1)穿过釜盖(2)和第一柱塞(3-1)固定连接，第二活塞缸体(4)内设置有第二柱塞(4-1)，第二机械手(7-2)穿过釜盖(2)和第二柱塞(4-1)固定连接，

所述第一活塞缸体(3)和第二活塞缸体(4)之间还设置有定滑轮组件，所述皮带(8)的一端和第一机械手(7-1)固定连接，皮带(8)的另一端和第二机械手(7-2)固定连接，皮带(8)的中间绕过定滑轮组件以及阀芯(5-5)，皮带(8)的运动能够带动阀芯(5-5)的转动。

2.如权利要求1所述的高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于：所述第一机械手(7-1)包括第一套筒(7-1-1)和第一拉杆(7-1-2)，第一套筒(7-1-1)的上端和机械臂控制装置(7)下方连接，第一拉杆(7-1-2)的下端和第一柱塞(3-1)固定连接，第一拉杆(7-1-2)的上端呈T字形结构，第一拉杆(7-1-2)上端的两侧均具有凸台(7-1-3)，第一套筒(7-1-1)的下端具有开口，第一套筒(7-1-1)的下端内还设置有滑动腔，第一套筒(7-1-1)的下端套装在第一拉杆(7-1-2)的上端，第一拉杆(7-1-2)的上端能够在滑动腔内上下滑动，第一套筒(7-1-1)的下端开口具有能够卡住凸台(7-1-3)的卡台(7-1-4)，

所述第二机械手(7-2)包括第二套筒和第二拉杆，第二套筒的上端和机械臂控制装置(7)下方连接，第二拉杆的下端和第二柱塞(4-1)固定连接，第二拉杆的上端呈T字形结构，第二拉杆上端的两侧均具有凸台(7-1-3)，第二套筒的下端具有开口，第二套筒的下端内还设置有滑动腔，第二套筒的下端套装在第二拉杆的上端，第二拉杆的上端能够在滑动腔内上下滑动，第二套筒的下端开口具有能够卡住凸台(7-1-3)的卡台(7-1-4)，

所述定滑轮组件包括第一定滑轮(9-1)、第二定滑轮(9-2)、第三定滑轮(9-3)和第四定滑轮(9-4)，第一定滑轮(9-1)设置在第一活塞缸体(3)的上方靠近第一套筒(7-1-1)外壁的内侧，第四定滑轮(9-4)设置在第二活塞缸体(4)的上方靠近第二套筒外壁的内侧，四通阀(5)设置在第一活塞缸体(3)和第二活塞缸体(4)下方的中间，第二定滑轮(9-2)和第三定滑轮(9-3)对称设置在四通阀(5)的上方，

阀芯(5-5)外接有螺杆(5-5-1)，螺杆(5-5-1)上套装有螺纹套(5-5-2)，皮带(8)一端和第一套筒(7-1-1)的外壁固定连接，然后依次绕过第一定滑轮(9-1)、第二定滑轮(9-2)、螺纹套(5-5-2)、第三定滑轮(9-3)和第四定滑轮(9-4)，皮带(8)的另一端和第二套筒的外壁固定连接。

3.如权利要求1所述的高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于：所述釜盖(2)的外部上还安装能够检测釜体(1)内部冲刷液体温度的温度传感器(10)。

4.如权利要求1所述的高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于：所述釜盖(2)的外部上还安装能够检测釜体(1)内部压力的压力传感器(11)以及压力表(12)。

5.如权利要求1所述的高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于：所述釜体(1)外部设置有用于给釜体(1)内通入高压气体的高压气瓶(13)。

6.如权利要求1所述的高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于：所述釜体(1)的内壁中设置有加热保温装置(14)。

7.如权利要求1所述的高温高压喷射式冲刷腐蚀实验装置，其特征在于：所述釜体(1)上还设置有可视窗口(15)，釜体(1)外部还设置有能够调节试样夹具(6)的工作台面倾斜角度的角度调节器(16)。