CN109520878A - 高温高压腐蚀介质迁移动态腐蚀装置 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了高温高压腐蚀介质迁移动态腐蚀装置，由腐蚀罐、转动装置、水泥石固定装置、升温保温装置组成，所述腐蚀罐包括腐蚀罐上盖2、腐蚀罐釜体5、腐蚀罐下盖6，腐蚀罐上盖2有气体注入口1，腐蚀罐下盖6有腐蚀介质交换口7，腐蚀罐釜体5内有测温探头13，外覆升温保温套4，且连有压力检测表10；所述转动装置由电机11、转速控制箱14以及腐蚀罐固定扣12组成；所述水泥石固定装置位于腐蚀罐内，由螺杆18、水泥石固定夹片19、螺母20组成；所述升温保温装置包括升温保温套4、测温探头13和温度控制箱15。本发明原理可靠，操作简便，能够更加真实地模拟腐蚀介质在不同温度、压力下围绕水泥石表面流动更替，弥补了现有静态腐蚀装置的不足。

Description

高温高压腐蚀介质迁移动态腐蚀装置
技术领域
本发明涉及油气井固井水泥石腐蚀环境模拟装置，特别是涉及高温高压腐蚀介质迁移动态腐蚀装置，能够较为真实地模拟井下温度、压力，以及腐蚀介质在水泥石周围和表面渗流、导致部分腐蚀产物迁移、进而影响腐蚀产物在水泥石表面的沉淀、结晶等复杂工况条件和过程，为更好模拟固井水泥石在井下的真实腐蚀情况提供技术支持。
背景技术
固井是石油开采技术中的重要一环，固井水泥石抗CO2、H2S、地层盐水等腐蚀的能力是固井质量的关键指标之一。
固井水泥石在井下经常受到CO2、H2S、地层盐水等多种腐蚀介质的侵蚀，其结构和强度很容易遭到破坏，从而严重降低水泥环的层间封隔性能，甚至导致腐蚀介质接触套管并对套管造成严重的腐蚀，进而导致油气井停产或报废。
为研究和评价固井水泥石的抗腐蚀能力，国内外都已经研发出多种固井水泥石评价方法及装置，由于通过在腐蚀介质中浸泡固井水泥石的方式模拟水泥石在井下被腐蚀的过程，而事实上不论是含多种阴阳离子的地层水，还是含CO2、H2S的原油和天然气，以及为提高采收率而注入油层的工作液，在井下都不是静态的，而是不停渗流的。
在实际的井下固井水泥石腐蚀过程中，腐蚀介质是在固井水泥石表面和周边渗流的，即使腐蚀介质仅仅是低速渗流，其腐蚀成分的运动速度也可能远高于静态条件下的扩散作用，从而加速对固井水泥石的腐蚀，同时，腐蚀介质的渗流作用可将腐蚀产物部分甚至全部带走，从而出现形成保护层的速度放慢甚至无法形成保护层的情况。
而在以往的静态腐蚀过程中和腐蚀介质不渗流运移的腐蚀条件下，腐蚀介质通过速度很慢的扩散作用腐蚀油井水泥石，且生产的腐蚀产物不仅不会流失而且能够在水泥石表面沉淀、结晶等，从而在水泥石表面形成保护层，进而极大影响后续腐蚀反应的进行，导致腐蚀介质对固井水泥石的腐蚀速度、固井水泥石抗腐蚀的能力、固井水泥石被腐蚀后的微观结构和宏观性能偏离井下实际情况。
因此，有必要根据固井水泥石在井下被腐蚀介质动态渗流腐蚀的实际情况，研制出可体现该动态腐蚀特点的腐蚀方法及装置，为更真实地研究和评价固井水泥石的抗腐蚀能力提供新的技术手段。
发明内容
本发明的目的在于提供高温高压腐蚀介质迁移动态腐蚀装置，用以模拟在高温高压的情况下腐蚀介质在水泥石表面流动更替情况。该装置原理可靠，操作简便，能够更加真实有效地模拟腐蚀介质在不同温度、压力下围绕水泥石表面流动更替，弥补了现有静态腐蚀装置的不足，更真实准确地模拟水泥石在井下受到的腐蚀过程。
为达到以上技术目的，本发明提供以下技术方案。
高温高压腐蚀介质迁移动态腐蚀装置主要由腐蚀罐、转动装置、水泥石固定装置、升温保温装置组成。
所述腐蚀罐顶部有腐蚀气体注入口，腐蚀罐底部有腐蚀介质交换口，可将腐蚀溶液排出更换。
所述转动装置由电机、转速控制箱以及腐蚀罐固定扣组成，可以无极调速，使腐蚀罐做往复180度翻转。
所述水泥石固定装置由螺杆、水泥石固定夹片、螺母组成。
所述升温保温装置由测温探头、升温保温套、温度控制箱组成，可以根据需要调节温度，温度控制范围为室温～200℃。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
（1）本发明通过模拟腐蚀介质在水泥石表面流动以及更替，能够更加真实模拟井底固井水泥石所受到的实际腐蚀情况；
（2）本发明操作简单、可重复性高；
（3）本发明制作成本较低，且便于加工；
（4）本发明能够为动态腐蚀、腐蚀介质迁移条件下，水泥石腐蚀后结构和性能研究，以及提高固井井壁长期封固稳定性研究提供技术手段。
附图说明
图1是本发明高温高压腐蚀介质迁移动态腐蚀装置的结构示意图。
图2是转动装置的俯视图。
图3是水泥石固定装置的剖面图。
图4是水泥石固定夹片的结构示意图。
图中：1-气体注入口；2-腐蚀罐上盖；3-卡槽；4-升温保温套；5-腐蚀罐釜体；6-腐蚀罐下盖；7-腐蚀介质交换口；8-支架；9-气体注入口阀门；10-压力检测表；11-电机；12-腐蚀罐固定扣；13-测温探头；14-转速控制箱；15-温度控制箱；16-滚轮；17-刹车片；18-螺杆；19-水泥石固定夹片；20-螺母；21-样品卡槽；22-开孔。
具体实施方式
下面通过附图和实施例，进一步说明本发明。
参见图1、图2、图3、图4。
高温高压腐蚀介质迁移动态腐蚀装置，由腐蚀罐、转动装置、水泥石固定装置、升温保温装置组成。
所述腐蚀罐包括腐蚀罐上盖2、腐蚀罐釜体5、腐蚀罐下盖6，腐蚀罐釜体5分别通过卡槽3连接腐蚀罐上盖2和腐蚀罐下盖6，腐蚀罐上盖2有气体注入口1和气体注入口阀门9，腐蚀罐下盖6有腐蚀介质交换口7，腐蚀罐釜体5内有测温探头13，外覆升温保温套4，且连有压力检测表10，实时检测釜体压力。
所述转动装置由电机11、转速控制箱14以及腐蚀罐固定扣12组成，转动装置通过支架8和腐蚀罐固定扣12固定腐蚀罐（可提供4个腐蚀罐固定扣，同时进行1到4个腐蚀罐的动态试验）；通过电机11和转速控制箱14实现无极调速，使腐蚀罐做往复180度翻转，提供腐蚀样品随腐蚀罐转动的动态模拟。所述转动装置通过滚轮16、刹车片17支撑。
所述水泥石固定装置位于腐蚀罐内，由螺杆18、水泥石固定夹片19、螺母20组成，水泥石固定夹片19中心有开孔22，四周有样品卡槽21，两个水泥石固定夹片19通过样品卡槽21将水泥石样品夹住，通过水泥石固定夹片开孔22将水泥石固定夹片19与螺杆18旋紧，用螺母20进行固定。
所述升温保温装置包括升温保温套4、测温探头13和温度控制箱15，升温保温套4覆盖在腐蚀罐釜体5外，测温探头13位于腐蚀罐釜体5内，通过温度控制箱15设定温度以及升温时间，升温保温套4进行升温，测温探头13实时检测腐蚀罐温度并显示在温度控制箱15上。
本发明通过水泥石固定装置将水泥石样品固定在腐蚀罐内，将腐蚀溶液注入腐蚀罐，设定好所需温度，待温度达到要求后，从气体注入口注入腐蚀气体，关闭气体注入阀，连接外部的加压设备加至实验高压，打开气体注入阀，待压力检测表达到所需压力后，关闭气体注入阀，设置转速控制箱转速，开始试验。
利用所述高温高压腐蚀介质迁移动态腐蚀装置进行模拟实验，依次包括以下步骤：
(1)按照API规范制作好水泥浆倒入模具中养护制作水泥石样品、配制腐蚀溶液、准备腐蚀气体，检查实验仪器的可靠性，确保仪器在实验过程中安全可靠；
(2)将配置好的腐蚀溶液注入腐蚀罐中；
(3)两个水泥石固定夹片19将水泥石样品夹住，通过开孔22将水泥石固定夹片19与螺杆18旋紧，用螺母20固定，然后放入腐蚀罐内，旋紧腐蚀罐上盖2；
(4)将腐蚀罐通过腐蚀罐固定扣12固定于转动装置，同时将升温保温套4包覆在腐蚀罐外；
(5)通过温度控制箱15设定实验温度，待温度上升到指定数值时，从注入口1通入腐蚀气体（CO2、H2S等），注入达到腐蚀气体设定分压后关闭气体注入口阀门9，连接外部的加压设备加至实验高压，打开气体注入阀9，待压力检测表10达到所需压力后，关闭气体注入阀9拆去注气管线，打开转速控制箱14，设定实验所需转速，开始模拟实验；
(6)如需模拟腐蚀溶液迁移，首先缓慢打开气体注入口阀门9，待压力泄去后打开腐蚀罐5底部腐蚀介质交换口7，按照实验需要更换腐蚀溶液。
与现有静态腐蚀实验装置相比，本发明通过转动装置将腐蚀介质的流动过程进行模拟，同时腐蚀罐底部的腐蚀介质交换口可以交换腐蚀溶液，模拟了腐蚀溶液的更替，能够更加真实、准确地对水泥石腐蚀情况进行测试和评价。

Claims (2)

1.高温高压腐蚀介质迁移动态腐蚀装置，由腐蚀罐、转动装置、水泥石固定装置、升温保温装置组成，其特征在于，所述腐蚀罐包括腐蚀罐上盖（2）、腐蚀罐釜体（5）、腐蚀罐下盖（6），腐蚀罐釜体（5）分别通过卡槽连接腐蚀罐上盖（2）和腐蚀罐下盖（6），腐蚀罐上盖（2）有气体注入口（1），腐蚀罐下盖（6）有腐蚀介质交换口（7），腐蚀罐釜体（5）内有测温探头（13），外覆升温保温套（4），且连有压力检测表（10）；所述转动装置由电机（11）、转速控制箱（14）以及腐蚀罐固定扣（12）组成，转动装置通过支架（8）和腐蚀罐固定扣（12）固定腐蚀罐，通过电机（11）和转速控制箱（14）调速，使腐蚀罐做往复180度翻转；所述水泥石固定装置位于腐蚀罐内，由螺杆（18）、水泥石固定夹片（19）、螺母（20）组成，水泥石固定夹片（19）中心有开孔（22），四周有样品卡槽（21），两个水泥石固定夹片（19）通过样品卡槽（21）将水泥石样品夹住，通过水泥石固定夹片开孔（22）将水泥石固定夹片（19）与螺杆（18）旋紧，用螺母（20）固定；所述升温保温装置包括升温保温套（4）、测温探头（13）和温度控制箱（15），升温保温套（4）覆盖在腐蚀罐釜体（5）外，测温探头（13）位于腐蚀罐釜体（5）内，通过温度控制箱（15）设定温度以及升温时间。
2.如权利要求1所述的高温高压腐蚀介质迁移动态腐蚀装置，其特征在于，所述转动装置有4个腐蚀罐固定扣，同时进行1到4个腐蚀罐的动态试验。
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