CN107941906A - 冲蚀速率的确定系统和方法 - Google Patents
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Abstract
本申请实施方式提供了一种冲蚀速率的确定系统和方法，该系统包括：第一气源、第一压缩泵、加热装置、高压环路、多个超声波探头，多个超声波探头布设于弯头样品的管壁外侧的预设位置，第一气源，用于按照第一流速，向高压环路充入的第一气体；第一压缩泵，用于为高压环路提供预设压强；加热装置，用于将流经导管的气体加热至预设温度；多个超声波探头，用于获取弯头样品的冲蚀速率。由于该方案通过利用第一气源、第一压缩泵、加热装置、高温高压环路模拟弯头高温高压的工作环境，并通过设置在弯头样品预设位置的多个超声波探头实时获取不同位置的冲蚀速率，从而解决了现有方法中存在的不能实时、准确地确定弯头管壁不同位置冲蚀速率的技术问题。
Description
技术领域
本申请涉及油气开采技术领域，特别涉及一种冲蚀速率的确定系统和方法。
背景技术
在进行油气开采的过程中，产生的高速运动的流体往往会对油管、井口，以及地面管线等造成冲蚀，即对油管、井口的管壁造成损害，例如对管壁造成腐蚀或磨损。当上述流体中还同时包含有砂粒等固相颗粒时，上述冲蚀效果会更加严重，甚至会在油管、井口的管壁上形成穿孔，影响油气的正常开采。因此，具体施工时，往往会先对油管、井口的管壁所受到的冲蚀速率进行具体的分析，以便后续可以针对性地采取措施对油管、井口的管壁进行保护，以减少冲蚀产生的损害，延长使用寿命。
油管中的弯头(即油气管中用于改变管路方向的管件)不同于直管，弯头的结构相对复杂、不规则，通常具有一定的夹角，因此在受到流体的冲蚀情况下，相对于直管，流体冲蚀对弯头的影响会更为复杂。
目前为了确定弯头的冲蚀速率，通常是采用湿重法进行处理。具体实施时，大多会先测定初始弯头的质量，向弯头充入一段时间的天然气后，停止充气，测定充气后的质量，根据充气前后的质量差、充气时间，以及弯头的表面积计算弯头的冲蚀速率。但是，具体实施时，受限于方法本身，上述方法往往只能确定某一个预设时间段内弯头的平均冲蚀速率；并且上述方法只能测得弯头管壁整体的平均冲蚀速率，而无法确定弯头某几个具体位置的冲蚀速率。综上可知，现有方法具体实施时，往往存在不能实时、准确地确定弯头管壁不同位置冲蚀速率的技术问题。
针对上述问题，目前尚未提出有效的解决方案。
发明内容
本申请实施方式提供了一种冲蚀速率的确定系统和方法，以解决现有方法中存在的不能实时、准确地确定弯头管壁不同位置冲蚀速率的技术问题，达到实时、准确地确定弯头管壁预设位置的冲蚀速率的技术效果。
本申请实施方式提供了一种冲蚀速率的确定系统，包括：第一气源、第一压缩泵、加热装置、高压环路、多个超声波探头，其中：
所述第一气源与所述第一压缩泵相连，所述第一压缩泵通过导管与所述高压环路的一端相连，所述高压环路的另一端连接有待确定冲蚀速率的弯头样品，
所述第一气源，用于按照第一流速，向所述高压环路充入的第一气体；
所述第一压缩泵，用于为所述高压环路提供预设压强；
所述加热装置，设在所述导管上，用于将流经所述导管的气体加热至预设温度；
所述多个超声波探头，分别布设在所述弯头样品的管壁外侧的预设位置，用于获取所述弯头样品的冲蚀速率。
在一个实施方式中，所述系统还包括第一流量计，所述第一流量计设置于所述第一气源和所述第一压缩泵之间，用于检测所述第一气体的流速。
在一个实施方式中，所述系统还包括第一温度表，所述第一温度表设置于所述导管与所述高压环路的连接处，用于检测流入所述高压环路的气体的温度。
在一个实施方式中，所述预设位置至少包括：所述弯头样品的进气端的管壁外侧、所述弯头样品的出气端的管壁外侧。
在一个实施方式中，所述系统还包括处理器，所述处理器与所述超声波探头相连，用于获取所述弯头样品的冲蚀速率，并根据所述冲蚀速率，确定所述弯头样品中预设位置的冲蚀程度，和/或，确定所述弯头样品中多个预设位置的冲蚀速率与时间的变化关系。
在一个实施方式中，所述系统还包括气液分离器、液体收集器、气体收集器，其中，
所述气液分离器与所述弯头样品的出气端相连，用于分离经所述弯头样品排出的气体和液体；
所述液体收集器与所述气液分离器相连，用于收集经所述弯头样品排出的液体；
所述气体收集器与所述气液分离器相连，用于收集经所述弯头样品排出的气体。
在一个实施方式中，所述系统还包括加砂装置、液体罐，其中，
所述加砂装置与所述导管相连，用于向所述高压环路充入满足固相颗粒浓度和固相颗粒粒径的砂体；
所述液体罐与所述导管相连，用于按照预设液体流速，向所述高压环路充入预设液体。
在一个实施方式中，在所述液体罐和所述导管之间还设有第二压缩泵。
在一个实施方式中，所述系统还包括第二气源、第三气源，其中，
所述第二气源与所述导管相连，用于按照第二流速向所述高压环路充入第二气体；
所述第三气源与所述导管相连，用于按照第三流速向所述高压环路充入第三气体。
在一个实施方式中，所述系统还包括气体混合罐，所述气体混合罐的一端分别与所述第一气源、所述第二气源、所述第三气源相连，所述气体混合罐的另一端与所述高压环路相连，用于混合所述第一气体、所述第二气体、所述第三气体，并将混合后的气体充入所述高压环路。
本申请还提供了一种冲蚀速率的确定方法，包括：
将弯头样品的进气端与高压环路相连，并在所述弯头样品的管壁外侧的预设位置布设多个超声波探头；
按照第一流速，通过第一气源向所述高压环路充入的第一气体；
通过第一压缩泵，为所述高压环路提供预设压强；
利用加热装置，将流入所述高压环路的气体加热至预设温度；
通过所述多个超声波探头获取所述弯头样品的冲蚀速率。
在一个实施方式中，所述方法还包括：
获取目标区域的工况参数；
根据所述工况参数，确定所述第一流速、所述预设压强、所述预设温度。
在一个实施方式中，在获取所述弯头样品的冲蚀速率后，所述方法还包括：
根据所述弯头样品的冲蚀速率，在所述目标区域布设弯头。
在本申请实施方式中，通过利用第一气源、第一压缩泵、加热装置、高温高压环路准确地模拟弯头所在区域中高温高压的工作环境，并通过设置在弯头样品预设位置的多个超声波探头实时获取弯头样品不同位置的冲蚀速率，以较为精细地确定弯头样品的冲蚀速率，从而解决了现有方法中存在的不能实时、准确地确定弯头管壁不同位置冲蚀速率的技术问题，达到可以实时、准确、精细地确定弯头管壁预设位置的冲蚀速率的技术效果。
附图说明
为了更清楚地说明本申请实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本申请中记载的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是根据本申请实施方式提供的冲蚀速率的确定系统的组成结构示意图；
图2是应用本申请实施方式提供的冲蚀速率的确定系统的冲蚀速率的确定方法的处理流程图；
图3是在一个场景示例中应用本申请实施方式提供的冲蚀速率的确定系统和方法时的一个流程示意图。
附图说明：1、第一气源，2、第二气源，3、第三气源，4、第一阀门，5、第一流量计，6、第二阀门，7、第二流量计，8、第三阀门，9、第三流量计，10、气体混合罐，11、第四阀门，12、第一压缩泵，13、第五阀门，14、第四流量计，15、第一压力表，16、加砂装置，17、加热装置，18、第一温度表，19、高压环路，20、第二压力表，21、第二温度表，22、超声波探头，23、弯头样品，24、处理器，25、第五流量计，26、第六阀门，27、第二压缩泵，28、液体罐，29、气体收集器，30、第七阀门，31、液体收集器，32、气液分离器，33、冷却装置，34、第八阀门，35、第九阀门。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本申请中的技术方案，下面将结合本申请实施例中的附图，对本申请实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本申请一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本申请中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本申请保护的范围。
考虑到现有方法大多是先测定初始弯头的质量，向弯头充入一段时间的天然气后，停止充气，测定充气后的质量，根据充气前后的质量差、充气时间，以及弯头的表面积计算弯头的冲蚀速率。由于方法本身的限制，具体实施时往往只能确定某一个预设时间段内弯头的平均冲蚀速率；只能测得弯头管壁整体的平均冲蚀速率，而无法确定弯头某几个具体位置的冲蚀速率。即，现有方法具体实施时，大多存在的不能实时、准确地确定弯头管壁不同位置冲蚀速率的技术问题。针对产生上述技术问题的根本原因，本申请考虑可以通过设计一套完整的检测系统用来准确地模拟具体施工时弯头所在区域高温高压的工作环境，并利用多个布设在弯头样品的不同预设位置的超声波探头，实时获取弯头样品不同位置的冲蚀速率，从而可以解决现有方法中存在的不能实时、准确地确定弯头管壁不同位置冲蚀速率的技术问题，达到能够实时、准确、精细地确定弯头管壁预设位置的冲蚀速率的技术效果。
基于上述思考思路，本申请实施方式提供了一种冲蚀速率的确定系统。具体请参阅图1所示的根据本申请实施方式提供的冲蚀速率的确定系统的组成结构示意图。本申请实施方式提供的冲蚀速率的确定系统，具体可以包括以下结构：第一气源1、第一压缩泵12、加热装置17、高压环路19、多个超声波探头22，其中：
所述第一气源1与所述第一压缩泵12相连，所述第一压缩泵12通过导管与所述高压环路19的一端相连，所述高压环路19的另一端连接有待确定冲蚀速率的弯头样品23，
所述第一气源1，具体可以用于按照第一流速，向所述高压环路19充入的第一气体；
所述第一压缩泵12，具体可以用于为所述高压环路19提供预设压强；
所述加热装置17，设在所述导管上，具体可以用于将流经所述导管的气体加热至预设温度；
所述多个超声波探头22，分别布设在所述弯头样品23的管壁外侧的预设位置，具体可以用于获取所述弯头样品的冲蚀速率。
在本实施方式中，需要说明的是，上述预设温度、预设压强、第一流速具体可以根据目标区域的工况参数确定。其中，所述目标区域具体可以是布设或待布设弯头的目标井，其中，目标井具体可以是目标油井，也可以是目标气井。所述工况参数具体可以包括以下数据中的一种或多种：油气井内流体的组成、油气井内的环境温度、油气井内的环境压强、弯头的尺寸及材质等等。当然需要说明的是，具体实施时，也可以根据具体情况或者施工要求，引入除上述列举的气体数据作为工况参数。对此，本申请不作限定。
在本实施方式中，上述弯头具体可以一种在油气管中用于改变管路方向的管件。不同于直管，弯头的结构相对较为复杂、不规则，通常还具有一定的夹角或弧度。当然，需要补充的是，本申请实施方式提供的弯头冲蚀速率的确定系统可以用于确定弯头冲蚀速率，也可以推广应用到其他相对复杂、不规则的类型结构。例如，上述弯头冲蚀速率的确定系统还可以适用于四通接口的冲蚀速率的确定，以及变径接头等结构的冲蚀速率的确定。具体的实施过程，可以参照对弯头冲蚀速率的确定过程操作。
在本实施方式中，上述弯头样品23具体可以是与布设于目标区域，即应用于油气管中的弯头材质、尺寸相同的弯头样品。具体实施时，可以根据工况参数中弯头的尺寸及材质数据选择对应的弯头作为上述弯头样品。如此，可以更为准确地模拟出同类型的弯头在相似的工作环境中所受的冲蚀情况。
在本实施方式中，上述第一气源1具体可以是一种存储有第一气体的储气瓶。其中，所述第一气体具体可以是氮气。如此，可以模拟气井中的天然气的开采生产过程，进而可以检测并确定天然气开采过程中弯头的冲蚀速率。需要说明的是，考虑到氮气的稳定性、安全性相对较好，因此在本实施方中使用氮气而不是天然气作为第一气体。当然，需要补充的是，在目标井为油井的情况下，上述第一气源1可以用储油罐替换，如此，可以模拟油井的生产过程，进而可以检测并确定石油开采过程中弯头的冲蚀速率。需要补充的是，在本实施方式中，主要以确定气井中弯头的冲蚀速率为例，说明本申请提供的冲蚀速率的确定系统。关于如何确定油井中弯头的冲蚀速率，可以参照本实施方式的具体内容操作。
在本实施方式中，具体实施时，可以通过上述第一气源1按照上述第一流速，向系统充入第一气体，以模拟气井中的天然气的开采过程
在本实施方式中，上述第一压缩泵12具体可以与第一气源1相连。具体实施时，第一压缩泵12可以通过对系统中气体的压缩，改变系统中气体的压强，并控制系统中的压强维持并稳定于上述预设压强。
在本实施方式中，上述加热装置17具体可以是一种电阻丝，当然也可以是一种加热箱等加热结构。具体实施时，上述加热装置17可以设置在导管上，如此，可以通过上述加热装置17对导管中的气体进行实时加热，使得系统中的温度能维持稳定在上述预设温度。
在本实施方式中，上述高压环路19具体可以是一种输气管，用以模拟真实施工环境中气井的井管。当然，需要说明的是，当目标井为油井时，相应的，上述高压环路19可以是一种输油管，用以模拟真实施工环境中油井的井管。
在本实施方式中，上述超声波探头22具体可以是一种在超声波检测过程中发射和接收超声波的装置。具体实施时，可以通过超声波探头22采集并获取弯头管壁的某个具体位置处管壁厚度的变化数据，进而可以根据弯头管壁的厚度的变化数据，计算出对应的冲蚀速率，即该位置的冲蚀速率。
在一个实施方式中，考虑到高速的流体通过弯头的具体过程，为了获取参考价值相对更高的冲蚀速率，具体实施时，可以根据高速通过的流体对弯头不同位置的影响程度的高低确定多个预设位置；并在所述多个预设位置处分别布设超声波探头。其中，所述多个预设位置至少可以包括：所述弯头样品的进气端的管壁外侧、所述弯头样品的出气端的管壁外侧等。需要说明的是，上述两个位置，在具体实施过程中所受到流体的冲蚀作用通常相对较大。相应的，在上述两个位置管壁处测得的冲蚀速率的变化情况相对较为复杂，参考价值相对更高。因此，具体实施时可以在上述两个位置布设相对较密集的超声波探头，以便可以较准确地获取表征效果较好、参考价值较高的冲蚀速率，进而后续可以利用上述冲蚀速率，较为准确地确定出弯头中受冲蚀作用相对较严重的位置，以及受冲蚀作用相对较严重的位置处冲蚀速率的实时变化情况。
在一个实施方式中，具体实施时，可以根据弯头的具体形状和结构特征，确定预设位置，并在预设位置处布设预设数量的超声波探头。具体的，结合具体施工中，较为严重的冲蚀一般发生在弯头最外侧，即进气端和出气端，尤其是进气端中的中部位置、出气端中的中部位置。因此，可以在上述位置处布设较多的超声波探头。具体实施时，可以在弯头进气端中的中部位置的管壁外侧、弯头出气端中的中部位置的管壁外侧，分别间隔预设弧度，例如，45°-60°，设置3-4个超声波探头，以获取进气端区域、出气端区域中各个不同位置的冲蚀速率。在弯头的最内部位置的管壁外侧设置1-2个超声波探头，以获取弯头的最内部区域的冲蚀速率。如此，可以通过布设在预设位置的超声波探头获取参考价值较高、表征效果较好的冲蚀速率。当然，需要说明的是，上述所列举的预设位置、布设超声波探头个数只是为了更好地说明本实施方式，具体实施，可以根据具体情况，结合施工要求，灵活地选择弯头中的合适位置作为预设位置，布设相应的超声波探头。
在本实施方式中，具体实施时，可以先打开第一气源1，向上述系统中充入满足第一流速的第一气体。再通过第一压缩泵12调整系统中的气体压强，使得系统中压强满足预设压强。同时，启动设置在导管上的加热装置17，对流经导管的气体进行加热，使得系统内的温度满足预设温度。如此，可以较为准确、真实地模拟出具体施工时，弯头所在的目标气井中的工作环境。进而可以通过设置在弯头样品23不同预设位置上的多个超声波探头22实时检测并获取在上述工作环境中，弯头样品23各个预设位置的冲蚀速率，从而可以获得该弯头样品各个时间点的较为准确、精细冲蚀速率。
在本申请实施例中，相较于现有技术，通过利用第一气源、第一压缩泵、加热装置、高温高压环路准确地模拟弯头所在区域中高温高压的工作环境，并通过设置在弯头样品预设位置的多个超声波探头实时获取弯头样品不同位置的冲蚀速率，以确定较为精细的弯头样品的冲蚀速率，从而解决了现有方法中存在的不能实时、准确地确定弯头管壁不同位置冲蚀速率的技术问题，达到可以实时、准确、精细地确定弯头管壁预设位置的冲蚀速率的技术效果。
在一个实施方式中，为了能够准确地检测并获得充入系统中的第一气体的流速，以便可以通过第一气源1进行相应调整，具体实施是，所述系统具体还可以包括第一流量计5。其中，所述第一流量计5具体可以设置于所述第一气1源和所述第一压缩泵12之间，具体可以用于检测所述第一气体的流速。如此，可以先利用第一流量计5实时检测所充入的第一气体的流速是否满足第一流速，从而可以较好地模拟目标井中的天然气开采过程。其中，上述第一流量计5具体实施时，也可以用一种能测试气体流速的传感器替换。
在一个实施方式中，为了能够准确地检测并获取系统中的温度，以便可以通过加热装置17及时对系统中的温度进行相应的调整，所述系统具体还可以包括第一温度表18。其中，所述第一温度表18具体可以设置于所述导管与所述高压环路19的连接处，具体可以用于检测流入所述高压环路的气体的温度。其中，上述第一温度表18具体可以是一种温度计，也可以是一种可以检测并获取温度数据的温度传感器。
在一个实施方式中，为了能获得表征效果较好、参考价值较高的冲蚀速率，上述弯头样品管壁外侧的预设位置至少可以包括：所述弯头样品的进气端的管壁外侧、所述弯头样品的出气端的管壁外侧。具体实施时，可以根据弯头的具体形状和结构特征，确定预设位置，并在预设位置处布设预设数量的超声波探头。具体的，结合具体施工中，较为严重的冲蚀一般发生在弯头最外侧，即进气端和出气端，尤其是进气端中的中部位置、出气端中的中部位置。因此，可以在上述位置处布设较多的超声波探头。具体实施时，可以在弯头进气端中的中部位置的管壁外侧、弯头出气端中的中部位置的管壁外侧，分别间隔预设弧度，例如，45°-60°，设置3-4个超声波探头，以获取进气端区域、出气端区域中各个不同位置的冲蚀速率。在弯头的最内部位置的管壁外侧设置1-2个超声波探头，以获取弯头的最内部区域的冲蚀速率。如此，可以通过布设在预设位置的超声波探头获取参考价值较高、表征效果较好的冲蚀速率。当然，需要说明的是，上述所列举的预设位置、布设超声波探头个数只是为了更好地说明本实施方式，具体实施，可以根据具体情况，结合施工要求，灵活地选择弯头中的合适位置作为预设位置，布设相应的超声波探头。
在一个实施方式中，为了能够准确地根据所获取的冲蚀速率分析并确定弯头样品的冲蚀情况，所述系统具体还可以包括处理器24。其中，所述处理器24与所述超声波探头22相连，用于获取所述弯头样品的冲蚀速率，并根据所述冲蚀速率，确定所述弯头样品中预设位置的冲蚀程度，和/或，确定所述弯头样品中多个预设位置的冲蚀速率与时间的变化关系。
在本实施方式中，需要说明的是，上述处理器24具体可以是计算机、服务器，也可以是具有数据处理功能的其他智能电子设备，例如，智能手机、平板电脑等等。
在一个实施方式中，为了及时地收集通过弯头样品23排出的气体和液体，所述系统具体还可以包括气液分离器32、液体收集器31、气体收集器29。其中，所述气液分离器32具体可以与所述弯头样品23的出气端相连，具体可以用于分离经所述弯头样品23排出的气体和液体；所述液体收集器29具体可以与所述气液分离器32相连，具体可以用于收集经所述弯头样品23排出的液体；所述气体收集器31具体可以与所述气液分离器32相连，用于收集经所述弯头样品23排出的气体。如此，可以较好地避免排出的气体对环境造成污染。
在一个实施方式中，考虑到经弯头样品23排出的气体可以循环用于模拟天然气的开采，因此，所述系统具体还可以包括：第七阀门30、冷却装置33、第八阀门34。其中，上述第七阀门30设置在气液分离器32与气体收集器29之间的导管上，所述冷却装置33通过第一导管与第一压缩泵12和第一气源1之间的导管相连，所述冷却装置33、所述第八阀门34分别设置在所述第一导管上。具体实施时，可以关闭第七阀门30，并打开第八阀门34。如此，经气液分离器32分离出来的弯头样品23排出的气体可以不进入气体收集器29，而是通过第一导管，经冷却装置33冷却后，通过第八阀门34重新充入上述系统。从而，可以实现对气体的重复利用，降低施工成本。
在一个实施方式中，为了更加准确地模拟弯头所在目标井中真实的工作环境，考虑到目标井中可能出现的固体颗粒和液体对弯头的冲蚀作用，所述系统具体还可以包括：加砂装置16、液体罐28。其中，所述加砂装置16具体可以与所述导管相连，具体可以用于向所述高压环路19充入满足固相颗粒浓度和固相颗粒粒径的砂体；所述液体罐28具体可以与所述导管相连，具体可以用于按照预设液体流速，向所述高压环路19充入预设液体。
在本实施方式中，上述加砂装置16具体可以是一种盛放有满足固相颗粒粒径的砂体的器件。具体实施时，通过加砂装置16向系统中充入满足固相颗粒浓度的砂体，可以较为准确地模拟具体工作环境中目标井中的固相颗粒的影响，进而可以得到更加准确的冲蚀速率。
在本实施方式中，上述液体罐28具体可以是一种存储有预设液体的储液罐。具体实施时，通过储液罐28向系统中按照预设流速充入预设液体，可以较为准确地模拟具体工作环境中目标井中的液体的影响，进而可以得到更加准确的冲蚀速率。
在本实施方式中，需要说明的是，上述固相颗粒浓度、固相颗粒粒径、预设液体流速具体可以结合目标井的具体情况，根据工况参数确定。
在本实施方式中，考虑到目标井中出现的具体液体，上述预设液体具体可以是水，也可以是含有氯离子的溶液。当然，具体实施时，也可以根据具体情况和施工要求，选择使用其他相关的液体作为上述预设溶液。
在一个实施方式中，为了控制预设液体的压力，并对预设液体的流速进行准确的调整控制，所述系统具体还可以包括第五流量计25、第六阀门26、第二压缩泵27。其中，上述第二压缩泵27、第六阀门26、第五流量计25依次设置在从储液罐28与加热装置17之间的导管上。其中，第二压缩泵27用于为预设液体提供液体压力，第六阀门26用于调整控制流经的预设液体，第五流量计25用于检测流经的预设液体的流速。具体实施时，可以通过第二压缩泵27提供预设液体流动的压力，通过第五流量计25实时测得流入系统的预设液体的流速，根据所测得预设液体的流速，对第六阀门26、液体罐27进行相应的调整，以使得预设液体能够按照预设流速，流入系统中。从而，可以较为准确地模拟出弯头所处目标井的工作环境中液体的影响情况。
在一个实施方式中，考虑到在目标井中除了有天然气还可能存在其他种类气体，例如二氧化碳、硫化氢等气体，其他种类的气体也会对弯头的冲蚀情况造成影响，因此，所述系统具体还可以包括第二气源2、第三气源3。其中，所述第二气源2具体可以与所述导管相连，具体可以用于按照第二流速向所述高压环路19充入第二气体；所述第三气源3具体可以与所述导管相连，用于按照第三流速向所述高压环路19充入第三气体。
在本实施方式中，需要说明的是，上述第二流速、第三流速具体可以结合目标井的具体情况，根据工况参数确定。
在一个实施方式中，上述第二气体具体可以是二氧化碳，上述第三气体具体可以是硫化氢。如此，可以通过上述系统模拟在目标井的工作环境中存在酸性气体的情况下，弯头样品所受到的冲蚀情况，从而可以获得考虑了酸性腐蚀后得到的相对更加真实、准确的冲蚀速率。当然，需要说明的是，上述所列举的二氧化碳、硫化氢只是为了更好地说明本申请实施方式，具体实施时可以根据具体情况以及具体施工要求，选择相应类型的气体作为上述第二气体、第三气体。
在一个实施方式中，为了更好地调整和控制充入的第二气体、第三气体，所述系统具体还可以包括：第二阀门6、第二流量计7、第三阀门8、第三流量计9。可以参照第一发明4、第一流量计5的使用方法，通过根据第二流量计7的读数、第三流量计9的读数，相应地对第二气源2、第二阀门6，以及第三气源3、第三阀门9进行对应的调整，从而可以使得第二气体按照第二流速充入上述系统，第三气体按照第三流速充入上述系统。
在一个实施方式中，考虑到真实的目标井中，多种不同类型的气体是相互混合的，为了更好地模拟真实的工作环境中的混合气体，所述系统具体还可以包括气体混合罐10。其中，所述气体混合罐10的一端分别与所述第一气源1、所述第二气源2、所述第三气源3相连，所述气体混合罐10的另一端与所述高压环路19相连，用于混合所述第一气体、所述第二气体、所述第三气体，并将混合后的气体充入所述高压环路19。如此，可以在气体进入高压环路19前，将气体混合后再一起充入高压环路19，从而可以更加真实、细腻地模拟出目标井真实的工作环境中的气体情况。
在一个实施方式中，为了更好地调整混合气体的流速，以及系统的压强，所述系统具体还可以包括：第四阀门11、第五阀门13、第四流量计14。其中，所述第四阀门11设置在第一压缩泵12和所述气体混合罐10之间的导管上，所述第五阀门13设置在所述第一压缩泵12与加热装置17之间的导管上，并且在第五阀门5的附近还设置有第四流量计。如此，可以根据第四流量计的读数，对第五阀门13、第四阀门11进行相应调整，以保证充入高压环路19的混合气体的流速与压强满足模拟要求。
在一个实施方式中，为了能够实时地监测系统中的压力情况，以便准确地对系统中的压强等环境参数进行相应的调整，所述系统具体还可以包括第一压力表15。其中，所述第一压力表15具体可以设置在所述加温装置17的附近，具体可以用于实时检测并获取系统中的压力数据，以便可以对系统中的环境参数进行及时调整。
在一个实施方式中，为了能够获取生产模拟过程中弯头样品23中具体的压力数据，所述系统具体还可以包括第二压力表21。其中，所述第二压力表设置在所述弯头样品23内，用于实时检测并获取所述弯头样品23中的压力数据。以便在后续的分析处理过程中，可以根据弯头样品的冲蚀速率，结合对应的弯头样品的压力数据更加准确、清晰地分析模拟生产开发过程中弯头样品受冲蚀的情况，以及对应的压力关系。
在一个实施方式中，所述装置具体还可以包括变径装置，所述变径装置具体可以位于所述高压环路19和所述弯头样品23之间，具体可以用于将所述高压环路与不同尺寸的待检测的弯头样品相连接。具体实施时，上述变径装置具体可以是一段具有一定长度的，且接口端与待检测的弯头样品的尺寸相一致的连接管路。如此，可以较好地避免由于变径对高压环路中的气体或液体造成扰动，进而影响检测试验，导致所确定的冲蚀速率存在误差。
在一个实施方式中，所述装置具体还可以包括起升装置，所述起升装置具体可以位于所述高压环路19的下方，具体可以用于调节所述高压环路、弯头样品同地面的夹角。如此，可以较好地模拟出不同情况，即高压环路、弯头样品与地面呈不同夹角的情况所对应的冲蚀情形，从而可以更加准确地确定出不同情况下的真实的冲蚀速率。其中，需要说明的是，上述起升装置对高压环路、弯头样品同地面的夹角的调节范围具体可以是0度到90度。具体实施时，可以根据具体情况和施工要求，利用上述起升装置调整相应的夹角。
从以上的描述中，可以看出，本申请实施方式提供的冲蚀速率的确定系统，通过利用第一气源、第一压缩泵、加热装置、高温高压环路准确地模拟弯头所在区域中高温高压的工作环境，并通过设置在弯头样品预设位置的多个超声波探头实时获取弯头样品不同位置的冲蚀速率，以确定较为精细的弯头样品的冲蚀速率，从而解决了现有方法中存在的不能实时、准确地确定弯头管壁不同位置冲蚀速率的技术问题，达到可以实时、准确、精细地确定弯头管壁预设位置的冲蚀速率的技术效果；又考虑了酸性腐蚀、砂体磨损等因素，通过利用第二气源、第三气源、加砂装置液体罐等设备向弯头样品充入第二气体、第三气体、砂体、预设液体，以准确地模拟出弯头所处的更为复杂、真实的工作环境，进一步提高了所确定的冲蚀速率的准确度；还引入了液体收集器、气体收集器用以收集实施过程中排出的液体、气体，避免了对环境的污染。
基于上述实施方式提供的冲蚀速率的确定系统，本申请还提供了一种应用上述系统确定冲蚀速率的方法，即冲蚀速率的确定方法。具体可以参阅图2所示的应用本申请实施方式提供的冲蚀速率的确定系统的冲蚀速率的确定方法的处理流程图。上述冲蚀速率的确定方法具体可以包括以下步骤。
S21：将弯头样品的进气端与高压环路相连，并在所述弯头样品的管壁外侧的预设位置布设多个超声波探头。
S22：按照第一流速，通过第一气源向所述高压环路充入的第一气体。
S23：通过第一压缩泵，为所述高压环路提供预设压强。
S24：利用加热装置，将流入所述高压环路的气体加热至预设温度。
S25：通过所述多个超声波探头获取所述弯头样品的冲蚀速率。
在本实施方式中，具体实施时，可以通过第一气源，按照第一流速向系统中充入第一气体，其中，上述第一气体具体可以为氮气。如此，可以较好地模拟目标气井中的天然气。通过第一压缩泵调节系统内的压强，使得高压环路中的压强维持并稳定在预设压强；同时，通过加热装置，对流入高压环路的气体加热，使得高压环路中的温度维持并稳定在预设温度。如此，可以较为准确地模拟出弯头所处目标井中高温高压的工作环境。通过弯头样品多个预设位置上的超声波探头实时检测并获取不同位置的冲蚀速率。如此，可以达到实时获取弯头样品不同位置的冲蚀速率的效果。
在一个实施方式中，为了能够根据目标井的具体情况，模拟弯头所在目标井的工作环境，所述方法具体还可以包括以下内容。
S1：获取目标区域的工况参数。
S2：根据所述工况参数，确定所述第一流速、所述预设压强、所述预设温度。
在本实施方式中，所述目标区域具体可以是布设有弯头的目标井，具体的，可以是目标气井，也可以是目标油井。
在一个实施方式中，在获取所述弯头样品的冲蚀速率后，为了能指导在目标井中布设寿命相对较长、可靠性相对较高的弯头，所述方法具体还可以包括：根据所述弯头样品的冲蚀速率，在所述目标区域布设弯头。
在本实施方式中，具体实施时，可以根据所述弯头样品的冲蚀速率，分析确定弯头样品的冲蚀情况，包括：所述弯头样品中预设位置的冲蚀程度，和/或，确定所述弯头样品中多个预设位置的冲蚀速率与时间的变化关系等结果数据。进而可以根据上述结构数据，选择对应材质的弯头，或者选择对应的结构的弯头布设于上述目标井中，从而可以提高目标井中弯头的可靠性和使用寿命。
在一个实施方式中，考虑到弯头所处的目标井的真实的工作环境相对较为复杂：目标井中除分布有天然气外，可能还同时分布有液体、固相颗粒、其他类型的气体，上述物质都会对弯头的冲蚀情况造成影响，为了充分考虑到真实的工作环境中上述物质对弯头冲蚀情况的影响，可以按照以下方式模拟得到更加精确的工作环境，进而可以检测并获取可靠度相对更高的冲蚀速率。
S1：将弯头样品的进气端与高压环路相连，并在所述弯头样品的管壁外侧的预设位置布设多个超声波探头。
S2：按照第一流速，通过第一气源向所述高压环路充入的第一气体；按照第二流速，通过第二气源向所述高压环路充入的第二气体；按照第三流速，通过第三气源向所述高压环路充入的第三气体。
S3：通过液体罐按照预设流速，向所述高压环路充入预设液体；通过加砂装置，向所述高压环路充入满足固相颗粒密度和固相颗粒粒径的砂体。
S4：通过第一压缩泵，为所述高压环路提供预设压强。
S5：利用加热装置，将流入所述高压环路的气体加热至预设温度。
S6：通过所述多个超声波探头获取所述弯头样品的冲蚀速率。
在本实施方式中，需要补充的是，上述第一气体具体可以是氮气，上述第二气体具体可以是二氧化碳，上述第三气体具体可以是硫化氢，上述预设液体具体可以是水或者含有氯离子的水溶液。当然，具体实施时，也可以根据具体情况和施工要求，确定相应的第一气体、第二气体、第三气体和预设溶液。
在一个实施方式中，在按照第一流速，通过第一气源向所述高压环路充入的第一气体；按照第二流速，通过第二气源向所述高压环路充入的第二气体；按照第三流速，通过第三气源向所述高压环路充入的第三气体后，为了模拟真实的工作环境中气体混合的情形，具体实施时，可以将上述第一气体、第二气体、第三气体引入气体混合罐，待上述三种气体在所述气体混合罐中混合均匀后，将混合后的气体充入高压环路，从而可以更为真实地模拟弯头所在目标井的工作环境，进一步改善所确定冲蚀速率。
本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。尤其，对于系统实施例而言，由于其基本相似于方法实施例，所以描述的比较简单，相关之处参见方法实施例的部分说明即可。
需要说明的是，上述实施方式阐明的系统、装置、模块或单元，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，在本说明书中，描述以上装置时以功能分为各种单元分别描述。当然，在实施本申请时可以把各单元的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现。
此外，在本说明书中，诸如第一和第二这样的形容词仅可以用于将一个元素或动作与另一元素或动作进行区分，而不必要求或暗示任何实际的这种关系或顺序。在环境允许的情况下，参照元素或部件或步骤(等)不应解释为局限于仅元素、部件、或步骤中的一个，而可以是元素、部件、或步骤中的一个或多个等。
从以上的描述中，可以看出，本申请实施方式提供的冲蚀速率的确定方法，通过利用第一气源、第一压缩泵、加热装置、高温高压环路准确地模拟弯头所在区域中高温高压的工作环境，并通过设置在弯头样品预设位置的多个超声波探头实时获取弯头样品不同位置的冲蚀速率，以确定较为精细的弯头样品的冲蚀速率，从而解决了现有方法中存在的不能实时、准确地确定弯头管壁不同位置冲蚀速率的技术问题，达到可以实时、准确、精细地确定弯头管壁预设位置的冲蚀速率的技术效果；又考虑了酸性腐蚀、砂体磨损等因素，通过利用第二气源、第三气源、加砂装置液体罐等设备向弯头样品充入第二气体、第三气体、砂体、预设液体，以准确地模拟出弯头所处的更为复杂、真实的工作环境，进一步提高了所确定的冲蚀速率的准确度；还引入了液体收集器、气体收集器用以收集实施过程中排出的液体、气体，避免了对环境的污染。
在一个具体实施场景示例中，应用本申请提供冲蚀速率的确定系统和方法，对某目标井中的弯头的冲蚀速率进行具体的分析、确定。具体实施过程可以参阅图3所示的在一个场景示例中应用本申请实施方式提供冲蚀速率的确定系统和方法时的一个流程示意图，按照以下内容实施。
S1：工况参数收集和分析。
根据现场某弯头的工况参数，可以分析弯头所处的施工环境为：流体为气液固三相，其中，气体中不含腐蚀性气体(即不用考虑腐蚀因素)，流体中的水气比为0.2m3×104m3，固相颗粒的浓度为1％左右(按照液体质量浓度计算)，固相颗粒的粒径为300目左右；弯头的冲蚀工况比较稳定；该气井日产气量为10×104m3/d(标准状况下：20℃，01MPa)，日产水量为2×m3/d，日出砂量为20kg左右；气井中环境温度在40℃左右，环境压强维持在2MPa左右；此外，弯头的外径为76.2mm，最小通径为60.2mm(根据上述尺寸可以获取相应的弯头样品)。
S2：确定实验参数(即根据工况参数确定预设温度、预设压强、第一流速等参数，以建立工况模型，进而模拟弯头所处的施工环境)。
由于弯头样品的冲蚀工况基本稳定，可以考虑设计其正常工况下的模拟实验即可。具体的，根据工况参数，预设温度可以设为40℃，预设压强可以设为2MPa，日产水量(即预设液体流速)设为2×m3/d，日出砂量(即预设固相颗粒)为20kg左右。此外，根据理想气体状态方程折算，在实验工况下，日产气量(即第一流速)设为1×104m3/d。在实验过程(即模拟具体施工过程)中，可以通过超声波探头和处理器实时获取弯头样品不同部位的冲蚀速率，从而可以根据弯头速率，分析得到弯头各部位冲蚀速率随时间的变化趋势。待弯头各部位冲蚀速率随时间变化基本稳定结束实验。
S3：开展评价实验。
根据实验方案参数的设计，采用可模拟现场冲蚀工况且实时获取弯头冲蚀速率的实验装置，开展多组评价实验。其中，每组实验所使用的弯头样品的材质或尺寸不同。以便获得不同材质、尺寸弯头的冲蚀速率。进而可以选择适合目标气井的弯头。
在本实施方式中，在每组实验开始前，需要对安装在弯头样品不同的部位的超声波传探头校正，并读取弯头不同部位壁厚的基数数据作为参考基值。
通过上述过程，结合数据分析可知：弯头样品不同部位的冲蚀速率随时间的变化规律。具体的，在弯头入口偏中部(即弯头样品进气端中的中部)的3个超声波探头测得的冲蚀速率明显高于其他部位的冲蚀速率，其差异值甚至达到一个数量级；其中，三个超声波探头测得的弯头不同位置的冲蚀速率分别为2.6mm/a、3.2mm/a和2.8mm/a。由实验结果可知，实验弯头样品的入口偏中部为冲蚀最严重的部位，且冲蚀速率在3.0mm/a左右，冲蚀速率较高。因此，在具体施工的过程中，可以注意通过调整流速控制冲蚀工况，以减少冲蚀作用；或更换等级相对较高的弯头，以延长弯头的使用寿命。
在本实施方式中，还需要补充的是，具体实施时，可以根据现场冲蚀工况，在实验过程中，控制环路温度、压力，连续注入现场气体、液体和固体混合成的实验流体，以真实模拟现场冲蚀环境，同时通过超声波探头实时获取实验弯头样品不同位置的冲蚀速率，研究弯头的冲蚀规律，提高实验结果的可靠性与准确性；从而可以获取实际工况下弯头的真实冲蚀速率，以便能在具体施工中可以在合理范围内发挥最佳的产能、节约成本，提高气田和储气库的运行效益。
通过上述场景示例，验证了本申请实施方式提供的冲蚀速率的确定系统和方法，通过利用第一气源、第一压缩泵、加热装置、高温高压环路准确地模拟弯头所在区域中高温高压的工作环境，并通过设置在弯头样品预设位置的多个超声波探头实时获取弯头样品不同位置的冲蚀速率，以确定较为精细的弯头样品的冲蚀速率，确实可以解决现有方法中存在的不能实时、准确地确定弯头管壁不同位置冲蚀速率的技术问题，达到实时、准确、精细地确定弯头管壁预设位置的冲蚀速率的技术效果
尽管本申请内容中提到不同的具体实施方式，但是，本申请并不局限于必须是行业标准或实施例所描述的情况等，某些行业标准或者使用自定义方式或实施例描述的实施基础上略加修改后的实施方案也可以实现上述实施例相同、等同或相近、或变形后可预料的实施效果。应用这些修改或变形后的数据获取、处理、输出、判断方式等的实施例，仍然可以属于本申请的可选实施方案范围之内。
虽然本申请提供了如实施例或流程图所述的方法操作步骤，但基于常规或者无创造性的手段可以包括更多或者更少的操作步骤。实施例中列举的步骤顺序仅仅为众多步骤执行顺序中的一种方式，不代表唯一的执行顺序。在实际中的装置或客户端产品执行时，可以按照实施例或者附图所示的方法顺序执行或者并行执行(例如并行处理器或者多线程处理的环境，甚至为分布式数据处理环境)。术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、产品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、产品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，并不排除在包括所述要素的过程、方法、产品或者设备中还存在另外的相同或等同要素。
上述实施例阐明的装置或模块等，具体可以由计算机芯片或实体实现，或者由具有某种功能的产品来实现。为了描述的方便，描述以上装置时以功能分为各种模块分别描述。当然，在实施本申请时可以把各模块的功能在同一个或多个软件和/或硬件中实现，也可以将实现同一功能的模块由多个子模块的组合实现等。以上所描述的装置实施例仅仅是示意性的，例如，所述模块的划分，仅仅为一种逻辑功能划分，实际实现时可以有另外的划分方式，例如多个模块或组件可以结合或者可以集成到另一个系统，或一些特征可以忽略，或不执行。
本领域技术人员也知道，除了以纯计算机可读程序代码方式实现控制器以外，完全可以通过将方法步骤进行逻辑编程来使得控制器以逻辑门、开关、专用集成电路、可编程逻辑控制器和嵌入微控制器等的形式来实现相同功能。因此这种控制器可以被认为是一种硬件部件，而对其内部包括的用于实现各种功能的装置也可以视为硬件部件内的结构。或者甚至，可以将用于实现各种功能的装置视为既可以是实现方法的软件模块又可以是硬件部件内的结构。
本申请可以在由计算机执行的计算机可执行指令的一般上下文中描述，例如程序模块。一般地，程序模块包括执行特定任务或实现特定抽象数据类型的例程、程序、对象、组件、数据结构、类等等。也可以在分布式计算环境中实践本申请，在这些分布式计算环境中，由通过通信网络而被连接的远程处理设备来执行任务。在分布式计算环境中，程序模块可以位于包括存储设备在内的本地和远程计算机存储介质中。
通过以上的实施方式的描述可知，本领域的技术人员可以清楚地了解到本申请可借助软件加必需的通用硬件平台的方式来实现。基于这样的理解，本申请的技术方案本质上或者说对现有技术做出贡献的部分可以以软件产品的形式体现出来，该计算机软件产品可以存储在存储介质中，如ROM/RAM、磁碟、光盘等，包括若干指令用以使得一台计算机设备(可以是个人计算机，移动终端，服务器，或者网络设备等)执行本申请各个实施例或者实施例的某些部分所述的方法。
本说明书中的各个实施例采用递进的方式描述，各个实施例之间相同或相似的部分互相参见即可，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处。本申请可用于众多通用或专用的计算机系统环境或配置中。例如：个人计算机、服务器计算机、手持设备或便携式设备、平板型设备、多处理器系统、基于微处理器的系统、置顶盒、可编程的电子设备、网络PC、小型计算机、大型计算机、包括以上任何系统或设备的分布式计算环境等等。
虽然通过实施例描绘了本申请，本领域普通技术人员知道，本申请有许多变形和变化而不脱离本申请的精神，希望所附的实施方式包括这些变形和变化而不脱离本申请。
Claims (13)
1.一种冲蚀速率的确定系统，其特征在于，包括：第一气源、第一压缩泵、加热装置、高压环路、多个超声波探头，其中：
所述第一气源与所述第一压缩泵相连，所述第一压缩泵通过导管与所述高压环路的一端相连，所述高压环路的另一端连接有待确定冲蚀速率的弯头样品；
所述第一气源，用于按照第一流速，向所述高压环路充入的第一气体；
所述第一压缩泵，用于为所述高压环路提供预设压强；
所述加热装置，设在所述导管上，用于将流经所述导管的气体加热至预设温度；
所述多个超声波探头，分别布设在所述弯头样品的管壁外侧的预设位置，用于获取所述弯头样品的冲蚀速率。
2.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一流量计，所述第一流量计设置于所述第一气源和所述第一压缩泵之间，用于检测所述第一气体的流速。
3.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第一温度表，所述第一温度表设置于所述导管与所述高压环路的连接处，用于检测流入所述高压环路的气体的温度。
4.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述预设位置至少包括：所述弯头样品的进气端的管壁外侧、所述弯头样品的出气端的管壁外侧。
5.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括处理器，所述处理器与所述超声波探头相连，用于获取所述弯头样品的冲蚀速率，并根据所述冲蚀速率，确定所述弯头样品中预设位置的冲蚀程度，和/或，确定所述弯头样品中多个预设位置的冲蚀速率与时间的变化关系。
6.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括气液分离器、液体收集器、气体收集器，其中，
所述气液分离器与所述弯头样品的出气端相连，用于分离经所述弯头样品排出的气体和液体；
所述液体收集器与所述气液分离器相连，用于收集经所述弯头样品排出的液体；
所述气体收集器与所述气液分离器相连，用于收集经所述弯头样品排出的气体。
7.根据权利要求1所述的系统，其特征在于，所述系统还包括加砂装置、液体罐，其中，
所述加砂装置与所述导管相连，用于向所述高压环路充入满足固相颗粒浓度和固相颗粒粒径的砂体；
所述液体罐与所述导管相连，用于按照预设液体流速，向所述高压环路充入预设液体。
8.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，在所述液体罐和所述导管之间还设有第二压缩泵。
9.根据权利要求7所述的系统，其特征在于，所述系统还包括第二气源、第三气源，其中，
所述第二气源与所述导管相连，用于按照第二流速向所述高压环路充入第二气体；
所述第三气源与所述导管相连，用于按照第三流速向所述高压环路充入第三气体。
10.根据权利要求9所述的系统，其特征在于，所述系统还包括气体混合罐，所述气体混合罐的一端分别与所述第一气源、所述第二气源、所述第三气源相连，所述气体混合罐的另一端与所述高压环路相连，用于混合所述第一气体、所述第二气体、所述第三气体，并将混合后的气体充入所述高压环路。
11.一种通过权利要求1至10中任一项权利要求所述的系统，确定冲蚀速率的方法，其特征在于，包括：
将弯头样品的进气端与高压环路相连，并在所述弯头样品的管壁外侧的预设位置布设多个超声波探头；
按照第一流速，通过第一气源向所述高压环路充入的第一气体；
通过第一压缩泵，为所述高压环路提供预设压强；
利用加热装置，将流入所述高压环路的气体加热至预设温度；
通过所述多个超声波探头获取所述弯头样品的冲蚀速率。
12.根据权利要求11所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：
获取目标区域的工况参数；
根据所述工况参数，确定所述第一流速、所述预设压强、所述预设温度。
13.根据权利要求12所述的方法，其特征在于，在获取所述弯头样品的冲蚀速率后，所述方法还包括：
根据所述弯头样品的冲蚀速率，在所述目标区域布设弯头。
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