CN112362563B - 一种评价油水耦合介质中石油管材耐蚀性能的装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种评价油水耦合介质中石油管材耐蚀性能的装置。包括高温高压釜、旋转筒、导油漏斗、连接杆、电机、储油槽和油槽底座；油槽底座安装在高温高压釜内底部，储油槽底部安装在油槽底座上，油槽底座内部为中空结构，储油槽底部和顶部均呈开口设置，储油槽底部与油槽底座内中空结构连通，油槽底座上设置有出油口；旋转筒底部和顶部均呈开口设置，且旋转筒顶部内置导油漏斗；使用时，旋转筒套装在储油槽上，旋转筒顶部通过连接杆与位于高温高压釜外的电机的输出端相连。
Description
技术领域
本发明属于石油管材腐蚀评价技术领域，特别涉及一种评价油水耦合介质中石油管材耐蚀性能的试验装置。
背景技术
油气开发领域，石油管材面临气、水、油、固共存的多相耦合、高温高压高腐蚀介质的复杂工况环境。其中，因原油在石油管材表面吸附，会导致原油吸附区和非吸附区电位差，从而引起电偶腐蚀。另外石油管材涂层材料造成溶胀现象，从而降低涂层的防护性能，影响石油管材的使用寿命。为此，科研技术人员对石油管材的损伤机理、预防措施等进行了大量的研究，同时也开发了一些评价石油管材服役性能的试验装置。
目前，能够评价内涂层服役性能的试验设备不多，主要有：(1)中国专利CN103149144A中公开了“一种油井管柱高温腐蚀冲蚀性能试验装置”，该装置设有高温高压釜、螺旋给料器、混合器、水泵、喷嘴等。能通过改变流体冲蚀速率、调节冲蚀角度等条件模拟油井管柱受到冲蚀的情况。(2)中国专利CN204116209U中公开了“一种涂层高温耐磨试验装置”，该装置能评价涂层防腐管材在高温环境中涂层耐磨性能的测试及评价问题。(3)中国专利CN104913979A公开了“一种防腐涂层耐高温高压性评价试验装置及试验方法”，该装置能测试涂层防腐管材高温高压环境中涂层的耐蚀性能；(4)中国专利CN104330320A公开了“一种油井管柱冲蚀高温腐蚀共同作用测量装置”，该装置设有模拟冲蚀箱、排管、模拟腐蚀箱、恒流泵、喷砂喷嘴等，能在同一套装置中得到石油管材在冲蚀腐蚀共同作用下的冲蚀量、腐蚀量及冲蚀腐蚀共同作用的增加量。
然而，以上装置均只考虑了温度、压力、氯离子、溶解氧、H2S和CO2等腐蚀介质在不同工况下对石油管材性能的影响。上述装置均无法评价油水耦合介质中石油管材和石油管材防腐涂层的耐蚀性能。
发明内容
本发明的目的是针对上述问题，提供了一种评价油水耦合介质中石油管材耐蚀性能的装置。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案来实现的：
一种评价油水耦合介质中石油管材耐蚀性能的装置，包括高温高压釜、旋转筒、导油漏斗、连接杆、电机、储油槽和油槽底座；
油槽底座安装在高温高压釜内底部，储油槽底部安装在油槽底座上，油槽底座内部为中空结构，储油槽底部和顶部均呈开口设置，储油槽底部与油槽底座内中空结构连通，油槽底座上设置有出油口；
旋转筒底部和顶部均呈开口设置，且旋转筒顶部内置导油漏斗；使用时，旋转筒套装在储油槽上，旋转筒顶部通过连接杆与位于高温高压釜外的电机的输出端相连。
优选的，高温高压釜上连接有进气管，进气管上设置有进气阀门，高温高压釜上连接有出气管，出气管上设置有出气阀门。
优选的，高温高压釜上设置有透明观察窗口。
优选的，高温高压釜顶盖上设置有溶解氧探测器、压力探测器和温度探测器。
优选的，出油口上设置有多个出油孔。
优选的，储油槽底座上设置有多个出油口。
优选的，高温高压釜内设置有样品安装装置。
优选的，设置不同内径的多种规格的储油槽。
所述的评价油水耦合介质中石油管材耐蚀性能的装置的使用方法，包括：
S1，将试样样品置于高温高压釜中，向高温高压釜中加入模拟地层水溶液直至模拟地层水溶液淹没试验样品，向储油槽中加入原油直至出油口冒出油泡；向高温高压釜中加入原油，原油液面低于储油槽顶部位置；
S2，通过连接杆安装固定旋转筒；
S3，调节高温高压釜内的溶解氧含量、温度、压力和腐蚀性气体以达到试验要求；
S4，开启电机，通过连接杆带动旋转筒旋转，开始试验。
优选的，S1中，向高温高压釜中加入原油直至原油液面距离储油槽上部3-5cm；S2中，安装旋转筒，使得原油液面距离旋转筒上部4-6cm。
相对于现有技术，本发明由于采用以上技术方案，其具有以下优点：
本发明油水耦合介质中石油管材耐蚀性能试验装置，使用时，将试验样品置于高温高压釜中，向高温高压釜中加入模拟地层水溶液直至模拟地层水溶液淹没试验样品，向储油槽中加入原油直至出油口冒出油泡；向高温高压釜中加入原油，原油液面低于储油槽顶部位置；通过连接杆安装固定旋转筒，调节高温高压釜内的溶解氧含量、温度、压力和腐蚀性气体以达到试验要求；开启电机，通过连接杆带动旋转筒旋转，开始试验。通过设置旋转桶和导油漏斗，利用原油为非牛顿流体所具有的爬杆效应，实现了高温高压釜内原油的动态循环。通过设置储油槽、油槽底座和多孔出油口，利用液体压差效应，实现了原油在试验溶液中的动态分散。结合原油的爬杆效应和液体压差效应，无需其他动力系统的情况下，实现了原油在试验溶液中的动态循环和分散，可模拟石油管材和石油管材涂层的动态油水耦合介质服役工况环境。应用该装置以及建立在该装置基础上的方法评价油水耦合介质中石油管材的耐蚀性能，对油田现场石油管材和管材防腐涂层的选用和寿命预测具有重要意义。
进一步的，设置透明观察窗口，用于调节旋转桶的高度和观察高温高压釜内试验现象。
进一步的，储油槽底座上设置多个出油口，每个出油口上设置多个出油孔，以保证原油在试验溶液中的分散性。
进一步的，通过设置不同的储油槽规格，可以调节试验溶液中的含油率。
附图说明：
图1为本发明一种评价油水耦合介质中石油管材耐蚀性能的装置的整体结构示意图；
图2为出油口的俯视图；
附图标号说明：1、高温高压釜，2、样品安装装置，3、旋转筒，4、导油漏斗，5、连接杆，6、电机，7、储油槽，8、出油口，9、模拟地层水溶液，10、原油，11、溶解氧探测器，12、压力探测器，13、温度探测器，14、进气阀门，15、进气口，16、出气口，17、出气阀门，18、出油孔，19、透明观察窗口，20、油槽底座。
具体实施方式
下面结合具体的实施例对本发明做进一步的详细说明，所述是对本发明的解释而不是限定。
如图1所示，本发明所述的评价油水耦合介质中石油管材耐蚀性能试验装置主要包括高温高压系统、原油循环系统和监测系统。
如图1所示，高温高压系统包括：高温高压釜1，高温高压釜1内设置有样品安装装置2，高温高压釜1上连接有进气管15，进气管15上设置有进气阀门14，高温高压釜1上连接有出气管16，出气管16上设置有出气阀门17，高温高压釜1上设置有透明观察窗口19。该系统主要用于保障试验过程中高温高压状态、试验观测、气体供应和尾气处理。
如图1所示，原油循环系统包括：旋转筒3、导油漏斗4、连接杆5、电机6、储油槽7和油槽底座20。油槽底座20安装在高温高压釜1内底部，储油槽7底部安装在油槽底座20上，油槽底座20内部为中空结构，储油槽7底部和顶部均呈开口设置，储油槽7底部与油槽底座内中空结构连通，油槽底座20上设置有出油口8。如图2所示，出油口8上设置有多个出油孔18。
如图1所示，旋转筒3底部和顶部均呈开口设置，且旋转筒3顶部内置导油漏斗4；导油漏斗4的顶部边缘与旋转筒3的顶部边缘相接设置。旋转筒3顶部通过连接杆5与电机6的输出端相连，通过电机6带动旋转筒3旋转。因原油为非牛顿流体，因爬杆效应，旋转筒3转动时，原油沿着旋转筒3向上攀爬，通过导油漏斗4落入储油槽7中。当储油槽7中的油液面高于液体压差效应所能维持的高度后，原油通过油槽底座20流入出油口8，经出油孔18分散流出至高温高压釜1，进入试验溶液中。旋转筒上的导油漏斗保证因爬杆效应进入旋转桶内的原油能进入储油槽内。
储油槽7设置有内径3cm、4cm和5cm三种规格，用于调节试验溶液中的含油率。储油槽底座20上设置有多个出油口8，每个出油口上8设置有7个出油孔18，出油孔18的直径为8-10mm，以保证原油在试验溶液中的分散性。
如图1所示，监测系统包括设置在高温高压釜1顶盖上的溶解氧探测器11、压力探测器12和温度探测器13。用于监测对应位置内的溶解氧含量，压力、温度等参数。
透明观察窗口19用于调节旋转桶3的高度和观察高温高压釜1内试验现象。
本发明评价油水耦合介质中石油管材的耐蚀性能装置的操作方法，包括如下步骤，
步骤1，根据不同油水耦合介质比例选择储油槽7的型号，插入油槽底座20中；
步骤2，将试验样品安装在样品安装装置2上，向高温高压釜1中加入模拟地层水溶液9直至模拟地层水溶液刚刚淹没试验样品，向储油槽7中加入原油10直至出油口8冒出3-5个油泡；向高温高压釜1中加入原油10直至原油液面距离储油槽7上部3-5cm；
步骤3，安装旋转筒3，通过透明观察窗口19调节旋转筒3高度，使得原油液面距离旋转筒3上部4-6cm；
步骤4，开启进气阀门14和出气阀门，从进气管15通入惰性气体对高温高压釜1中的模拟地层水溶液和原油的混合液进行除氧处理，并通过溶解氧探测器11实时记录溶解氧含量，到达试验要求后完成除氧处理；启动高温高压釜1的加热装置，升温直至满足试验要求；通入腐蚀性气体达到所模拟的实际情况要求，再补充惰性气体使达到预定压力后执行步骤5；所述的通入的腐蚀性气体包括H2S、CO2和O2中的至少一种；
步骤5，开启电机6，通过连接杆5带动旋转筒3旋转；从透明观察窗口19观察原油攀爬速度，调节旋转筒3的转速，开始试验。
本发明装置可以评价油水耦合介质中石油管材的耐蚀性能；可通过改变储油槽7的内径，控制出油口8的出油速率，可模拟不同油水比例油水耦合介质工况环境；可通过调节旋转筒转速、温度和压力，并注入不同的试验溶液，按照试验要求通入腐蚀性气体(H2S、CO2、O2等)，可模拟多种工况不同井段的石油管材服役环境。这对油田现场石油管材和防腐涂层的选用和寿命预测具有重要意义。
Claims (7)
1.一种评价油水耦合介质中石油管材耐蚀性能的装置，其特征在于，包括高温高压釜(1)、旋转筒(3)、导油漏斗(4)、连接杆(5)、电机(6)、储油槽(7)和油槽底座(20)；
油槽底座(20)安装在高温高压釜(1)内底部，储油槽(7)底部安装在油槽底座(20)上，油槽底座(20)内部为中空结构，储油槽(7)底部和顶部均呈开口设置，储油槽(7)底部与油槽底座内中空结构连通，油槽底座(20)上设置有出油口(8)；
旋转筒(3)底部和顶部均呈开口设置，且旋转筒(3)顶部内置导油漏斗(4)；使用时，旋转筒(3)套装在储油槽(7)上，旋转筒(3)顶部通过连接杆(5)与位于高温高压釜(1)外的电机(6)的输出端相连；
高温高压釜(1)上连接有进气管(15)，进气管(15)上设置有进气阀门(14)，高温高压釜(1)上连接有出气管(16)，出气管(16)上设置有出气阀门(17)；
高温高压釜(1)上设置有透明观察窗口(19)；
高温高压釜(1)顶盖上设置有溶解氧探测器(11)、压力探测器(12)和温度探测器(13)。
2.根据权利要求1所述的评价油水耦合介质中石油管材耐蚀性能的装置，其特征在于，出油口(8)上设置有多个出油孔(18)。
3.根据权利要求1所述的评价油水耦合介质中石油管材耐蚀性能的装置，其特征在于，储油槽底座(20)上设置有多个出油口(8)。
4.根据权利要求1所述的评价油水耦合介质中石油管材耐蚀性能的装置，其特征在于，高温高压釜(1)内设置有样品安装装置(2)。
5.根据权利要求1所述的评价油水耦合介质中石油管材耐蚀性能的装置，其特征在于，设置不同内径的多种规格的储油槽(7)。
6.根据权利要求1所述的评价油水耦合介质中石油管材耐蚀性能的装置的使用方法，其特征在于，包括：
S1，将试样样品置于高温高压釜(1)中，向高温高压釜(1)中加入模拟地层水溶液(9)直至模拟地层水溶液淹没试验样品，向储油槽(7)中加入原油(10)直至出油口(8)冒出油泡；向高温高压釜(1)中加入原油(10)，原油液面低于储油槽(7)顶部位置；
S2，通过连接杆(5)安装固定旋转筒(3)；
S3，调节高温高压釜(1)内的溶解氧含量、温度、压力和腐蚀性气体以达到试验要求；
S4，开启电机(6)，通过连接杆(5)带动旋转筒(3)旋转，开始试验。
7.根据权利要求6所述的评价油水耦合介质中石油管材耐蚀性能的装置的使用方法，其特征在于，S1中，向高温高压釜(1)中加入原油(10)直至原油液面距离储油槽(7)上部3-5cm；S2中，安装旋转筒(3)，使得原油液面距离旋转筒(3)上部4-6cm。
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Non-Patent Citations (1)
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