CN109470568A - 一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置，包括支撑架，该支撑架中心处沿轴向开设有的试样放置槽，测试时，试样放置在试样放置槽内，试样的两端均连接有试样堵头，每个试样堵头上均安装有气体进出口，任意一个试样堵头与支撑架之间还设置有试样液压加载应力系统，用于在轴向上对试样施加拉伸力，试样中部的周向上还设置有若干应变片，用于实时测量试样的应变量。本发明结构简单，操作方便，可实现油田的所有腐蚀介质及腐蚀气体环境。试验结果更接近实际油田环境，为试验室开展模拟油田环境实物腐蚀拉伸应力试验提供了简单、操作性强的试验装置。

Description

一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置

技术领域

本发明涉及一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置，可用于室内模拟油气田实际工况环境下实物管柱的应力腐蚀敏感性研究，实现在一定压力和温度条件下，测试一定尺寸实物管柱以及带有内涂、镀层的管柱在拉伸应力及腐蚀介质共同作用下的应力腐蚀敏感性。

背景技术

随着油田开发环境的不断苛刻化，油田开发介质越来越复杂，随着井筒温度和压力的不断变化，直接会引起采油系统中原油对伴生气的溶解度的变化。因此随着原油的开采，伴生有多种腐蚀性气体介质溢出。因而在不同井段因为腐蚀性气体的存在造成油井管材不同程度的腐蚀，甚至导致管材穿孔落井等事故，造成较大的经济损失。

为了尽可能的模拟井筒管材在油田实际服役环境下的腐蚀行为及在各影响因素交互作用下的服役性能，各大科研院所及高校进行了大量的研究实验，在室内开展模拟工况环境下的腐蚀试验。但是目前采用的方法都是利用小尺寸挂片在高压釜内进行，实验模拟的环境与实际工况环境存在差别，尤其是试样的状态与实际服役的管材存在明显的不同，不能实现管柱在拉应力以及腐蚀环境介质下的耦合效应，因此实验结果不能很好的体现管材实际的腐蚀状况，有时测试的腐蚀速率存在数量级的差别，因此寻找一种较接近管材在实际服役环境下的试验方法及装置对研究实物管柱的腐蚀状况具有重要的意义。

发明内容

本发明的目的在于提供一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置，其在一定压力和温度条件下，能够进行一定尺寸实物油管柱以及带有内涂、镀层的实物管柱在拉伸应力及腐蚀介质和环境耦合作用下的腐蚀性能，腐蚀气体介质包括CO₂、H₂S、O₂和N₂等油田伴生气体，可用于室内模拟油气田实际工况环境下实物油管的腐蚀性能研究。通过该装置的试验，进一步减小目前室内模拟试验中模拟条件和实际工况环境之间的差异，同时可进行尽可能的接近油田环境下管材服役状态下的腐蚀行为研究，更真实的反应油管在油田实际工况环境下管材的腐蚀状况。

本发明采用如下技术方案来实现的：

一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置，包括支撑架，该支撑架中心处沿轴向开设有的试样放置槽，测试时，试样放置在试样放置槽内，试样的两端均连接有试样堵头，每个试样堵头上均安装有气体进出口，任意一个试样堵头与支撑架之间还设置有试样液压加载应力系统，用于在轴向上对试样施加拉伸力，试样中部的周向上还设置有若干应变片，用于实时测量试样(3)的应变量。

本发明进一步的改进在于，该试样放置槽的纵向截面呈半圆形。

本发明进一步的改进在于，还包括支撑座，其设置在支撑架中部的下方，用于对试样支撑。

本发明进一步的改进在于，还包括设置在支撑架内侧周向上的若干应变基座，用于安装应变片。

本发明进一步的改进在于，测试时，先通过气体进出口向试样内通入惰性气体，排出试样内的氧气，然后通过气体进出口向试样内通入腐蚀气体介质，并通过试样液压加载应力系统对试样施加拉伸力，根据应变片获得试样的应变情况。

本发明进一步的改进在于，腐蚀气体介质为包括CO₂、H₂S、O₂和N₂的油田伴生气体。

本发明进一步的改进在于，该支撑架上还开设有卡位槽，当加载力到所需值时，卡位槽插入销子定位，防止试样应力的消减。

本发明进一步的改进在于，试样为管体试样，规格在88.9mm～219.08mm范围内。

本发明具有如下有益的技术效果：

本发明提供的一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置，可满足管柱在无防腐层和带有内涂、镀层条件下进行腐蚀性能测试，试验气体介质可在CO₂、H₂S、O₂和N₂等油田伴生气体环境下进行。温度可实现≤200℃条件下的实验，压力可实现≤10MPa，该装置操作简单，对试样无特殊的封装要求，试样根据尺寸要求直接加工成形，装置密封性好，试验结果稳定，重现性强。试样为油田用成品样管，同时加载应力、压力和温度来模拟油田环境介质，进行管材在加载应力及腐蚀介质协同作用下的腐蚀性能研究。

附图说明

图1为本发明一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置示意图。

附图标记说明：1-试样堵头；2-支撑架；3-试样；4-应变基座；5-支撑座；6-应变片；7-试样放置槽(半圆形)；8-试样液压加载应力系统；9-气体进出口。

具体实施方式

以下结合附图对本发明做出进一步的说明。

如图1所示，本发明提供的一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置，包括支撑架2和支撑座5，该支撑架2中心处沿轴向开设有的试样放置槽7，测试时，试样3放置在试样放置槽7内，支撑座5设置在支撑架2中部的下方，用于对试样3支撑，试样3的两端均连接有试样堵头1，每个试样堵头1上均安装有气体进出口9，任意一个试样堵头1与支撑架2之间还设置有试样液压加载应力系统8，用于在轴向上对试样3施加拉伸力，试样3中部的周向上还设置有若干应变片6，用于实时测量试样3的应变量，应变片6安装在支撑架2内侧周向上的若干应变基座4上。

具体来说，本发明提供的一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置，主要结构包括：试样放置槽7，规格为￠230mm；试样液压加载应力系统8，缸体规格￠35mm，通过试样液压加载应力系统8在试样3端面均匀加载轴向应力；管体试样3规格在88.9mm～219.08mm范围内，试样3状态包括实物管体和带有内涂、镀层三种，试验时每两种可通过接头连接同时进行试验；管体试样两端要求焊接￠400×60mm的T型试样堵头1一方面密封管体两端，另外用于均匀加载应力；试样3试样长度限定为2～2.2m；试样管体表面设计4个平面点，大小为8mm×8mm光滑平面，用于安装检测轴向应力的应变装置。

该装置用于高温高压环境下一定尺寸实物管柱拉伸应力敏感性检测试验，实验操作方便，试样加载应力精确(误差≤2MPa)，试样管体密封性可控制。试验后直接拆卸试样，进行管体内壁腐蚀形貌分析，此操作简单，能够较接近模拟油田工况环境下管体或螺纹的腐蚀性能，能更好的表征腐蚀情况。

测试时，先通过气体进出口9向试样3内通入惰性气体，排出试样3内的氧气，然后通过气体进出口9向试样3内通入腐蚀气体介质，并通过试样液压加载应力系统8对试样3施加拉伸力，根据应变片6获得试样3的应变情况。

实施例：

(1)管柱试样3要求规格在88.9mm～219.08mm范围，试样中间可以连接螺纹接头；

(2)试样3包括实物管柱(未内防腐层)和带有内涂层、内镀层的实物管柱；

(3)装置设计有￠230±5mm的试样槽，试样槽体长2000mm。装置用钢板厚度不低于为50mm，保证装置的刚度。

(4)设计试样液压加载应力系统8，液压缸体设计在装置的一端，用于均匀加载应力；

(5)试样管体表面设计有应变测试系统，分布管体一周4个点测试应变值，随时监测加载应力的轴向平衡，避免管体在轴向受力存在剪应力；

(6)设计有卡位槽，当加载力到所需值时，卡位槽插入销子定位，防止试样3应力的消减。

Claims (8)

1.一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置，其特征在于，包括支撑架(2)，该支撑架(2)中心处沿轴向开设有的试样放置槽(7)，测试时，试样(3)放置在试样放置槽(7)内，试样(3)的两端均连接有试样堵头(1)，每个试样堵头(1)上均安装有气体进出口(9)，任意一个试样堵头(1)与支撑架(2)之间还设置有试样液压加载应力系统(8)，用于在轴向上对试样(3)施加拉伸力，试样(3)中部的周向上还设置有若干应变片(6)，用于实时测量试样(3)的应变量。

2.根据权利要求1所述的一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置，其特征在于，该试样放置槽(7)的纵向截面呈半圆形。

3.根据权利要求1所述的一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置，其特征在于，还包括支撑座(5)，其设置在支撑架(2)中部的下方，用于对试样(3)支撑。

4.根据权利要求3所述的一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置，其特征在于，还包括设置在支撑架(2)内侧周向上的若干应变基座(4)，用于安装应变片(6)。

5.根据权利要求1所述的一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置，其特征在于，测试时，先通过气体进出口(9)向试样(3)内通入惰性气体，排出试样(3)内的氧气，然后通过气体进出口(9)向试样(3)内通入腐蚀气体介质，并通过试样液压加载应力系统(8)对试样(3)施加拉伸力，根据应变片(6)获得试样(3)的应变情况。

6.根据权利要求5所述的一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置，其特征在于，腐蚀气体介质为包括CO₂、H₂S、O₂和N₂的油田伴生气体。

7.根据权利要求5所述的一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置，其特征在于，该支撑架(2)上还开设有卡位槽，当加载力到所需值时，卡位槽插入销子定位，防止试样(3)应力的消减。

8.根据权利要求5所述的一种测试实物管柱应力腐蚀敏感性的简易装置，其特征在于，试样(3)为管体试样，规格在88.9mm～219.08mm范围内。