CN111624153A

CN111624153A - 一种山地湿气管道气液两相流腐蚀试验装置

Info

Publication number: CN111624153A
Application number: CN202010654784.5A
Authority: CN
Inventors: 覃敏; 廖柯熹; 何国玺; 张世坚; 赵帅; 廖德琛; 邹庆
Original assignee: Southwest Petroleum University
Current assignee: Southwest Petroleum University
Priority date: 2020-07-09
Filing date: 2020-07-09
Publication date: 2020-09-04
Anticipated expiration: 2040-07-09
Also published as: CN111624153B

Abstract

本发明公开一种山地湿气管道气液两相流腐蚀试验装置，涉及到湿天然气管道输送领域。本发明针对目前湿气管道气液两相流腐蚀试验不能真实还原管流工况的现状，提供一种山地湿气管道气液两相流腐蚀试验装置，不仅还原湿气管道气液两相流流动状态，还可模拟山地管道起伏变化；并且可同时进行电化学试验，腐蚀失重试验以及腐蚀形貌表征，减少试验周期，有效预测山地湿气管道气液两相流工况下的腐蚀情况。

Description

一种山地湿气管道气液两相流腐蚀试验装置

技术领域

本发明涉及一种山地湿气管道气液两相流腐蚀试验装置，涉及到湿天然气管道输送领域。

背景技术

天然气输送方式一般有以下两种：一是将天然气处理分离后，采用单相管道分别输送油、气；二可利用压力较高气井井口，采用混输方式直接输送到邻近气体处理厂。但是，前一种方式站场投资大，且需配备大量的工作人员，运行费用高。显然，这样的输送方式在海洋、沙漠等恶劣环境下会导致开采成本大幅度上升，甚至使某些中、小型气藏无法开采。

目前，天然气不论在推进能源生产和消费革命，构建清洁低碳、安全高效的能源体系，还是在贯彻落实北方地区冬季清洁取暖要求，天然气需求量日益增长。因此，我国的油气田资源的勘探与开发逐渐向沙漠和深海等无人区域转移，湿天然气输送工艺由于具有高效开发气田资源的优势，与单相管输相比，湿天然气混输所需建设管道、场站更少，投资更小。但其在运行过程中存在众多问题。在输送过程中，随着管道压力逐渐减小，气体膨胀，温度降低。温度和压力直接影响天然气的输送环境，一旦气体温度和压力改变，天然气中含有的水分和烃组分析出，带来一些危害，高含CO₂的天然气在输气管道凝析水存在情况下，会加速管线电化学腐蚀，造成管线腐蚀穿孔，影响气田生产。

为了合理的预测湿天然气管道腐蚀情况，就需要还原湿天然气气液两相流流动工况，并对温度、压力进行准确的控制。然而，目前油气管道腐蚀实验测试主要都是在反应釜内进行的，不能真实还原管道流动状态，与实际湿天然气流动工况差距较远，因此难以获得研究湿天然气气液两相管流下的腐蚀参数。

发明内容

本发明的目的是：提供一种山地湿气管道气液两相流腐蚀试验装置，可以还原湿气管道气液两相流流动状态，并模拟山地管道起伏变化，有效预测湿气管道气液两相流工况下的腐蚀情况。一种山地湿气管道气液两相流腐蚀试验装置由N₂高压气瓶(1)，CO₂高压气瓶(2)，O₂高压气瓶(3)，N₂气瓶减压阀(4)，CO₂气瓶减压阀(5)，O₂气瓶减压阀(6)，N₂玻璃转子流量计(7)，CO₂玻璃转子流量计(8)，O₂玻璃转子流量计(9)，气体在缓冲器(10)，气液两相流腐蚀测试管段(11)，气体出口阀(12)，储液罐(13)，离心泵(14)，液体控制阀(15)，液体出口控制阀(16)，电磁流量计(17)，高速摄像头(18)，无线传输器(19)，终端处理器(20)，安装参比电极(21)，辅助电极(22)，工作电极(23)，失重试样一(24)，失重试样二(25)，失重试样三(26)，横截面观测试样(27)，胶塞一(28)，胶塞二(29)，胶塞三(30)，胶塞四(31)，胶塞五(32)，电化学工作站(33)，固定支架腿一(34)和固定支架腿二(35)，压力表(36)，温度表(37)，LED灯(38)，以及连接上述设备的管道组成。

其特征在于所述N₂高压气瓶(1)，CO₂高压气瓶(2)，O₂高压气瓶(3)，N₂高压气瓶(1)出口设置N₂气瓶减压阀(4)，N₂玻璃转子流量计(7)，CO₂高压气瓶(2)出口设置CO₂气瓶减压阀(5)、CO₂玻璃转子流量计(8)，O₂高压气瓶(3)出口设置O₂气瓶减压阀(6)、O₂玻璃转子流量计(9)，气体在缓冲器(10)汇合后进入气液两相流腐蚀测试管段(11)，通过气体出口阀(12)流出，实验用液体储存在储液罐(13)中，通过离心泵(14)和液体控制阀(15)进入气液两相流腐蚀测试管段(11)，液体从液体出口控制阀(16)流出，经过电磁流量计(17)回到储液罐(13)中，在气液两相流腐蚀测试管段(11)进口处安装高速摄像头(18)，并且通过无线传输器(19)将图像实时传输至终端处理器(20)，在气液两相流腐蚀测试管段(11)安装参比电极(21)，辅助电极(22)，并依托胶塞一(28)安装工作电极(23)，参比电极(21)，辅助电极(22)，工作电极(23)均连接至电化学工作站(33)，电化学工作站(33)连接至终端处理器(20)，通过胶塞二(29)，胶塞三(30)，胶塞四(31)固定失重试样一(24)，失重试样二(25)和失重试样三(26)，通过胶塞五(32)固定横截面观测试样(27)，固定支架腿一(34)和固定支架腿二(35)配合，可调节气液两相流腐蚀测试管段(11)倾角，在气液两相流腐蚀测试管段(11)顶部安装压力表(36)和温度表(37)，在线监测实验的压力和温度。

气液两相流腐蚀测试管段(11)可同时进行电化学腐蚀试验测试、腐蚀失重试验和横截面表征试验，参比电极(21)，辅助电极(22)，工作电极(23)连接至电化学工作站(33)，可进行开路电位、电化学阻抗谱和极化曲线测试，实现实时腐蚀速率的计算，失重试样一(24)，失重试样二(25)，失重试样三(26)配合使用，通过失重公式计算出平均腐蚀速率，横截面观测试样(27)实验结束后，可通过扫描电镜、X射线衍射仪测试后表征腐蚀产物。

LED灯(38)和高速摄像头(18)均通过无线传输器(19)连接至终端处理器(20)，终端处理器(20)可远程调控高速摄像头(18)的焦距和摄像角度，捕捉画面，同时可远程控制LED灯(38)的亮度和照射角度，使气液两相流流态清晰可见。

气液两相流腐蚀测试管段(11)可通过固定支架腿一(34)和固定支架腿二(35)的高度变化，调整气液两相流动角度，并且气液两相流腐蚀测试管段(11)可旋转，进行不同时钟方向的腐蚀测试。

本发明由于采取以上技术方案，可以达到以下有益效果：

所用实验液体经过储液罐(13)，离心泵(14)，液体控制阀(15)，电磁流量计(17)，液体出口控制阀(16)循环，具有安全经济的特点。

采用高压气瓶减压后通入气液两相流腐蚀测试管段(11)，可不用设置压缩机，减少能耗。

气液两相流腐蚀测试管段(11)可同时进行电化学腐蚀试验测试、腐蚀失重试验和横截面表征试验，减少腐蚀试验周期，节约试验资源。

附图说明

图1是本发明提供的一种山地湿气管道气液两相流腐蚀试验装置的结构示意图。

图中N₂高压气瓶(1)，CO₂高压气瓶(2)，O₂高压气瓶(3)，N₂气瓶减压阀(4)，CO₂气瓶减压阀(5)，O₂气瓶减压阀，(6)N₂玻璃转子流量计(7)，CO₂玻璃转子流量计，(8)O₂玻璃转子流量计(9)，气体在缓冲器(10)，气液两相流腐蚀测试管段(11)，气体出口阀(12)，储液罐(13)，离心泵(14)，液体控制阀(15)，液体出口控制阀(16)，电磁流量计(17)，高速摄像头(18)，无线传输器(19)，终端处理器(20)，安装参比电极(21)，辅助电极(22)，工作电极(23)，失重试样一(24)，失重试样二(25)，失重试样三(26)，横截面观测试样(27)，胶塞一(28)，胶塞二(29)，胶塞三(30)，胶塞四(31)，胶塞五(32)，电化学工作站(33)，固定支架腿一(34)和固定支架腿二(35)，压力表(36)，温度表(37)，LED灯(38)。

具体实施方式

下面结合附图1对本发明作进一步说明，但本发明具体实施形式多种多样，并不局限于以下实施例。

本发明是一种山地湿气管道气液两相流腐蚀试验装置，包括N₂高压气瓶(1)，CO₂高压气瓶(2)，O₂高压气瓶(3)，N₂气瓶减压阀(4)，CO₂气瓶减压阀(5)，O₂气瓶减压阀(6)，N₂玻璃转子流量计(7)，CO₂玻璃转子流量计(8)，O₂玻璃转子流量计(9)，气体在缓冲器(10)，气液两相流腐蚀测试管段(11)，气体出口阀(12)，储液罐(13)，离心泵(14)，液体控制阀(15)，液体出口控制阀(16)，电磁流量计(17)，高速摄像头(18)，无线传输器(19)，终端处理器(20)，安装参比电极(21)，辅助电极(22)，工作电极(23)，失重试样一(24)，失重试样二(25)，失重试样三(26)，横截面观测试样(27)，胶塞一(28)，胶塞二(29)，胶塞三(30)，胶塞四(31)，胶塞五(32)，电化学工作站(33)，固定支架腿一(34)和固定支架腿二(35)，压力表(36)，温度表(37)，LED灯(38)，以及连接上述设备的管道。

具体实施方式为：

第一步，将工作电极(23)，失重试样一(24)，失重试样二(25)，失重试样三(26)，横截面观测试样(27)分别固定在胶塞一(28)，胶塞二(29)，胶塞三(30)，胶塞四(31)，胶塞五(32)上后，安装至气液两相流腐蚀测试管段(11)。

第二步，调整固定支架腿一(34)和固定支架腿二(35)，设定好气液两相流腐蚀测试管段(11)的倾角，和试样的位置。

第三步，打开离心泵(14)，液体控制阀(15)，液体出口控制阀(16)，电磁流量计(17)，使试验溶液进入气液两相流腐蚀测试管段(11)，到达理想液位后，依次关闭离心泵(14)，液体控制阀(15)，液体出口控制阀(16)，电磁流量计(17)。

第四步，打开N₂气瓶减压阀(4)和气体出口阀(12)，将N₂通入气液两相流腐蚀测试管段(11)，一段时间后，气液两相流腐蚀测试管段(11)空气被排出。

第五步，打开高速摄像头(18)，LED灯(38)，并通过终端处理器(20)调节高速摄像头(18)的焦距和摄像角度，捕捉画面，同时控制LED灯(38)的亮度和照射角度，使气液两相流流态清晰可见。

第六步，根据需要打开CO₂气瓶减压阀(5)和O₂气瓶减压阀(6)，并通过N₂玻璃转子流量计(7)，CO₂玻璃转子流量计(8)，O₂玻璃转子流量计(9)观测加入流量。

第七步，打开液体控制阀(15)，液体出口控制阀(16)，电磁流量计(17)，使液体在气体的带动下流动。

第八步，打开电化学工作站(33)，预热后连接至参比电极(21)，辅助电极(22)，工作电极(23)，在终端处理器(20)上控制电化学测试步骤，依次完成开路电位、电化学阻抗谱和极化曲线等测试。

第九步，一段时间后，关闭N₂气瓶减压阀(4)，CO₂气瓶减压阀(5)，O₂气瓶减压阀(6)，气体出口阀(12)，液体控制阀(15)，液体出口控制阀(16)。

第十步，取出参比电极(21)，辅助电极(22)，工作电极(23)，失重试样一(24)，失重试样二(25)，失重试样三(26)，横截面观测试样(27)。

第十一步，失重试样一(24)，失重试样二(25)，失重试样三(26)计算失重速率，横截面观测试样(27)进行微观测试。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明。凡在本发明精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种山地湿气管道气液两相流腐蚀试验装置，其特征在于：包括N₂高压气瓶(1)，CO₂高压气瓶(2)，O₂高压气瓶(3)，N₂高压气瓶(1)出口设置N₂气瓶减压阀(4)，N₂玻璃转子流量计(7)，CO₂高压气瓶(2)出口设置CO₂气瓶减压阀(5)、CO₂玻璃转子流量计(8)，O₂高压气瓶(3)出口设置O₂气瓶减压阀(6)、O₂玻璃转子流量计(9)，气体在缓冲器(10)汇合后进入气液两相流腐蚀测试管段(11)，通过气体出口阀(12)流出，实验用液体储存在储液罐(13)中，通过离心泵(14)和液体控制阀(15)进入气液两相流腐蚀测试管段(11)，液体从液体出口控制阀(16)流出，经过电磁流量计(17)回到储液罐(13)中，在气液两相流腐蚀测试管段(11)进口处安装带有LED灯(38)的高速摄像头(18)，并且通过无线传输器(19)将图像实时传输至终端处理器(20)，在气液两相流腐蚀测试管段(11)安装参比电极(21)，辅助电极(22)，并依托胶塞一(28)安装工作电极(23)，参比电极(21)，辅助电极(22)，工作电极(23)均连接至电化学工作站(33)，电化学工作站(33)连接至终端处理器(20)，通过胶塞二(29)，胶塞三(30)，胶塞四(31)固定失重试样一(24)，失重试样二(25)和失重试样三(26)，通过胶塞五(32)固定横截面观测试样(27)，固定支架腿一(34)和固定支架腿二(35)配合，可调节气液两相流腐蚀测试管段(11)倾角，在气液两相流腐蚀测试管段(11)顶部安装压力表(36)和温度表(37)，在线监测实验的压力和温度。

2.根据权利要求1所述的一种山地湿气管道气液两相流腐蚀试验装置，其特征在于：气液两相流腐蚀测试管段(11)可同时进行电化学腐蚀试验测试、腐蚀失重试验和横截面表征试验，参比电极(21)，辅助电极(22)，工作电极(23)连接至电化学工作站(33)，可进行开路电位、电化学阻抗谱和极化曲线测试，实现实时腐蚀速率的计算，失重试样一(24)，失重试样二(25)，失重试样三(26)配合使用，计算出平均腐蚀速率，横截面观测试样(27)可用于腐蚀产物的表征。

3.根据权利要求1所述的一种山地湿气管道气液两相流腐蚀试验装置，其特征在于：LED灯(38)和高速摄像头(18)均通过无线传输器(19)连接至终端处理器(20)，终端处理器(20)可远程调控高速摄像头(18)的焦距和摄像角度，捕捉画面，同时可远程控制LED灯(38)的亮度和照射角度，使气液两相流流态清晰可见。

4.根据权利要求1所述的一种山地湿气管道气液两相流腐蚀试验装置，气液两相流腐蚀测试管段(11)可通过固定支架腿一(34)和固定支架腿二(35)的高度变化，调整气液两相流动角度，并且气液两相流腐蚀测试管段(11)可旋转，进行不同时钟方向的腐蚀测试。