CN112727436A - 模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置及方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置及方法，属于气井用缓蚀剂室内评价领域。本发明的模拟井筒流态以测试腐蚀速率的测试装置包括：竖向设置的发泡管，内腔用于容纳待测液和布置挂片试件，所述挂片试件用于模拟井筒；供气管路，用于向所述发泡管提供气体；回流管路，两端与所述发泡管的内腔对应连通，用于将从发泡管排出的流体引流回发泡管中。本发明的测试装置能模拟气液两相流态条件下含有井内积水的湿式气体和气液两相泡沫流态条件下的井内的积水对管材的腐蚀过程并测试腐蚀速率，还能够用于筛选和评价缓蚀剂。
Description
技术领域
本发明属于气井用缓蚀剂室内评价领域，涉及一种模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置及方法。
背景技术
在天然气开发过程中，当气井产水时，气藏能量将会降低，逐渐变成间歇井，甚至因井底严重积液而停产。采气工业中通常采用排水采气工艺来处理此类情况，而泡沫排水采气是一种经济性强、效率高、施工方便的排水采气技术，它具有设备简单、施工方便、成本低、适用井深范围大、不影响气井正常生产等优点，因此近年来在国内外迅速发展起来并在采气工业中得到普遍应用。
在排水采气工艺中，为了避免气井底部的积水在被排出的过程中接触油管的金属表面而腐蚀油管，需要向井底的积水中加入缓蚀剂，国内缓蚀剂的开发研究方向主要集中于烷基吡啶、咪唑啉等有机缓蚀剂，其机理是加有缓蚀剂的积水在被排出时，积水会与管材表面接触，积水中的缓蚀剂会在管材的金属表面形成一层保护膜，通过缓蚀剂的疏水基防止积水接触金属表面而造成腐蚀。
在进行泡沫排水采气作业时，井底的气体搅动井筒中的积水，形成泡沫，泡沫集聚上升，抬升井筒中的积水，实现排水作业。但是，在作业过程中，携带着积水的泡沫在上升过程中会发生破裂，泡沫破裂的冲击力有可能会破坏管材表面上的腐蚀保护膜，减弱缓蚀剂对管材的保护作用，导致积水对管材的腐蚀速率加快。
目前，国内动态腐蚀速率测定方法较多，包括旋转挂片法、现场腐蚀挂片法等，这些方法都是基于纯液相流态条件下腐蚀速率的测试，无法模拟气液两相流态，因此有必要设计实验装置，模拟井筒气液两相流态条件下管材的腐蚀速率，同时便于评价并筛选出适用的高效缓蚀剂，以减缓气井腐蚀。
发明内容
本发明的目的在于提供一种模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置，以模拟气液两相流态条件下的井筒腐蚀速度情况；还提供一种模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试方法，以模拟气液两相流态条件下湿式气体对井筒的腐蚀并测试腐蚀速率，还提供另一种模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试方法，以模拟气液两相泡沫流态条件下对井筒的腐蚀并测试腐蚀速率。
为实现上述目的，本发明的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置采用以下方案：
模拟井筒流态以测试腐蚀速率的测试装置，包括：
竖向设置的发泡管，内腔用于容纳待测液和布置挂片试件，所述挂片试件用于模拟井筒；
供气管路，连通于所述发泡管底部，用于向所述发泡管提供气体，使气体在逸出待测液时上升形成可冲击挂片试件的湿式气体，或者使气体进入待测液后形成泡沫，由泡沫举升待测液没过所述挂片试件；
回流管路，两端与所述发泡管的内腔对应连通，用于将从发泡管排出的流体引流回发泡管中。
本发明的有益效果是：本发明中的测试装置在使用时，向发泡管内加入待测液，并在发泡管中布置挂片试件，开启供气管路向发泡管的底部供气，当待测液中不添加泡排剂时，气体进入发泡管内的待测液中后使待测液内产生气泡，待测液中会逸出含水气体，该气体上升并冲击挂片试件，此过程能够模拟气液两相流态条件下含有井内积水的湿式气体对井筒的腐蚀；当待测液中添加有泡排剂时，气体进入发泡管内的待测液中后使待测液内产生泡沫，泡沫集聚抬升待测液并没过待测试件，此过程能够模拟气液两相泡沫流态条件下井内积水对井筒的腐蚀。在试验设定时间后，测量挂片试件质量，将其与测试之前的挂片试件质量比较，进而可以得到单位时间内待测液对挂片试件的腐蚀速率，以得到在气液两相流态条件下对管材的腐蚀过程并测试腐蚀速率。本测试装置还能够用于评价缓蚀剂。而且，在模拟气液两相泡沫流态条件下井内积水对井筒的腐蚀过程时，测试装置中的回流管路能够将发泡管内被泡沫上升排出的待测液引流回发泡管中，待测液能够继续使用，进而在满足正常试验的情况下，有效缩小测试装置体积，降低测试装置成本，避免待测液排尽后反复向发泡管内添加待测液，提高了便利性。
进一步地，还包括控温结构，控温结构包围发泡管内腔，用于将待测液稳定至设定温度。
其有益效果在于：使用者可以利用控温结构使发泡管内待测液的温度稳定至设定温度，从而更真实地模拟气田井筒内的真实环境，有利于提高测试精度。
进一步地，所述控温结构包括液腔，所述液腔采用下述其中一种方式：
（1）所述发泡管为双层套管，双层套管之间的管腔形成所述发泡管自身具有的所述液腔；
（2）所述液腔设置于所述发泡管外侧。
其有益效果在于：利用液腔容纳液体，由液体为发泡管内腔较为均匀、稳定地提供设定的模拟温度，结构简单，控温方式可靠。
进一步地，测试装置还包括气体分散头，位于发泡管中，并与所述供气管路末端连接，用于分散供气管路输入的气体。
其有益效果在于：气体分散头能够把进入发泡管内的气体分散以模拟气井内天然气的状态，从而使气泡产生的过程更接近气田井筒内的真实场景。
进一步地，所述回流管路包括对应与所述发泡管连通的排泡管，该排泡管上设有消泡结构，所述排泡管底部设有排液口，且所述排液口位于所述消泡结构下方，所述回流管路还包括对应与所述发泡管连通的承接容器，该承接容器位于排液口下方以承接排泡管排出的流体，所述承接容器用于与大气连通或者连通有相应的储气容器。
其有益效果在于：由于在试验过程中，测试装置中需要不断通入气体，为了维持装置内气压的稳定，因此在回流管路中设置承接容器，承接容器用于与大气连通或者把承接容器与相应的储气容器连通，同时为了避免进入承接容器中的泡沫外溢，在排泡管上设置消泡结构，消泡结构能将泡沫挤压成较小的气泡或者使气泡破裂，在防止气泡过大而外溢的同时还有利于气泡携带的待测液经过回流管段回流进入发泡管内。
进一步地，所述消泡结构为缩颈管段。
其有益效果在于：缩颈管段结构较为简单，方便加工。
进一步地，对应所述排液口设置有防飞溅结构，所述防飞溅结构采用下述其中一种方式：
（1）所述防飞溅结构为防飞溅罩，该防飞溅罩设置于所述所述排液口处；
（2）所述防飞溅结构为防飞溅盖，该防飞溅盖封盖所述承接容器，所述排液口位于所述防飞溅盖下方。
其有益效果在于：当从排液口流出的气泡破裂时，防飞溅结构能够阻挡飞溅的待测液，减少待测液飞溅蒸发量。
为实现上述目的，本发明的模拟井筒流态以测试腐蚀速率的测试方法采用以下方案：
1）将质量为m1的挂片试件放置在竖向设置的发泡管内，所述发泡管内贮存有待测液，待测液的液面位于所述挂片试件以下；
2）使发泡管内的待测液处于设定温度环境下，向发泡管底部供气，逸出待测液的含水气体上升并冲击所述挂片试件，以模拟气液两相流态条件下含有井内积水的湿式气体对井筒的腐蚀；
3）在持续设定时间t后停止供气，取出挂片试件，对挂片试件进行称重得到质量m2，单位时间内挂片试件损失的重量（m1-m2）/t即为待测液对挂片试件的腐蚀速率，即测得待测液对挂片试件的腐蚀速率。
本发明的有益效果是：本发明能模拟气液两相流态条件下含有井内积水的湿式气体对管材的腐蚀过程，该过程接近气井井筒筒壁的真实腐蚀过程，模拟准确度较高。
为实现上述目的，本发明的模拟井筒流态以测试腐蚀速率的测试方法采用以下方案：
1）将质量为m1的挂片试件放置在竖向设置的发泡管内，所述发泡管内贮存有含有泡排剂的待测液，待测液的液面位于所述挂片试件以下；
2）使发泡管内的待测液处于设定温度环境下，向发泡管底部供气，在发泡管中形成泡沫，泡沫集聚抬升待测液并没过所述挂片试件，此过程用来模拟气液两相泡沫流态条件下对井筒的腐蚀；
3）在持续设定时间t后停止供气，取出挂片试件，对挂片试件进行称重得到质量m2，单位时间内挂片试件损失的重量（m1-m2）/t即为待测液对挂片试件的腐蚀速率，即测得待测液对挂片试件的腐蚀速率。
本发明的有益效果是：本发明能模拟气液两相泡沫流态条件下的气井内的积水对管材的腐蚀过程，该过程接近气井井筒筒壁的真实腐蚀过程，模拟准确度较高。
进一步地，从所述发泡管中上升排出的待测液经回流管路引流回所述发泡管中，所述回流管路的两端与发泡管内腔连通。
其有益效果在于：回流管路能将从发泡管中上升排出的待测液经回流管路引流会发泡管中，能够循环利用待测液，降低了测试成本。
附图说明
图1为本发明的模拟井筒流态以测试腐蚀速率的测试装置的实施例1的结构示意图；
图2为本发明的模拟井筒流态以测试腐蚀速率的测试装置的实施例2的结构示意图；
图3为本发明的模拟井筒流态以测试腐蚀速率的测试装置的实施例3的结构示意图；
图4为本发明的模拟井筒流态以测试腐蚀速率的测试装置的实施例4的结构示意图；
附图中：1-双层发泡管；2-气体分散头；3-挂片试件；4-气源4；5-供气管；6-流量调节阀；7-流量计；8-单流阀；10-循环水浴接口；11-排泡管；12-回流管；13-L形管段；14-发泡管胶塞；15-缩颈管段；16-防飞溅罩；17-承接容器；18-单层发泡管；19-杯形罩；20-防飞溅盖；21-排气孔。
具体实施方式
现结合附图对本发明的模拟井筒流态以测试腐蚀速率的测试装置的具体实施方式进行说明。
在本发明的描述中，需要理解的是，术语“同轴”、“底部”、“一端”、“顶部”、“中部”、“另一端”、“上”、“一侧”、“顶部”、“内”、“前部”、“中央”、“两端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。
本发明的模拟井筒流态以测试腐蚀速率的测试装置实施例1，如图1所示，包括双层发泡管1、回流管路、供气管路和气体分散头2，气体分散头2用60-80目的玻璃纱烧结制成（见行业标准SY/T5761-1995第四页）。具体地，双层发泡管1竖向设置，用于容纳待测液和布置挂片试件3，待测液可以为根据需要配比的液体，用于模拟气田井筒内的积水，也可以是直接从气田井筒内取出的水样，挂片试件3用于模拟被气田井筒内的积水腐蚀的井筒。在本实施例中，挂片试件3固定安装在挂片安装架上，挂片安装架塞入双层发泡管1内，卡在双层发泡管1的内壁上，不向下滑落。
为了模拟气田井筒内的天然气的生成过程，在双层发泡管1的底部连接有供气管路。供气管路包括连接气源4和双层发泡管1下端部的供气管5，为了方便控制气体的流量以及气体流动的稳定性，在供气管5上设置有流量调节阀6。在供气管5上还设置有流量计7，流量计7能够精确地显示供气管中气体的流量，方便使用者准确地读取气体的流量数据。在供气管5靠近双层发泡管1下端部的位置处设置有单流阀8，单流阀8能够防止双层发泡管1内的待测液回流进入供气管5内。在双层发泡管1腔体内设置有气体分散头2，气体分散头2与供气管5的末端连接，气体分散头2能够把供气管路提供给双层发泡管1的气体分散开，被分散的气体进入双层发泡管1内的待测液中时会使待测液内产生分散的气泡，测试液内分散的气泡产生过程与气田井筒内的积水中的分散的气泡产生过程十分相似，模拟过程比较接近真实场景。
由于温度会影响缓蚀剂对管材的保护作用，而气田井筒内的温度与常温并不相同，因此为了提高测试装置的准确度，在进行试验时，需要设定与气田井筒内的温度相符的设定温度，并将双层发泡管1和双层发泡管1内的待测液的温度稳定在设定温度。为了更方便地进行上述操作，上述的双层发泡管1具体为双层套管，外层套管和里层套管之间具有管腔，此处的管腔形成液腔结构，并且，在外层套管上连接有与所述液腔结构来太浓的两个循环水浴接口10，在进行试验时，只需通过循环水浴接口10向管腔内通入液体，使待测液的温度稳定在设定的模拟温度即可。
在试验时，考虑到测试装置体积及成本问题，本发明的测试装置还包括回流管路，用于将发泡管上升排出的待测液引流回发泡管中。
具体的，如图1所示，回流管路包括L形管段13、排泡管11、承接容器17及回流管12。排泡管11的侧壁上设置有具有流入口的L形管段13，L形管段13具有流入口的一段插入发泡管胶塞14中，发泡管胶塞14塞入双层发泡管1上端面的管口处，双层发泡管1内的待测液能够流过L形管段13进入排泡管11中。排泡管11底部设有内径大小为4-6mm的缩颈管段15，此处的缩颈管段15作为消泡结构，会将泡沫挤压成较小的气泡或者使气泡破裂，因此缩颈管段15在防止气泡过大而外溢的同时还有利于气泡携带的待测液经过回流管段回流进入发泡管内。
排泡管11还设有排液口，该排液口具体为缩颈管段15的下端面上的开口。在排液口的下端连接有防飞溅罩16，防飞溅罩16为由上向下尺寸逐渐变大的喇叭形。回流管12的一端与双层发泡管1的内腔连通，另一端上设置有底部与回流管12相通且为杯型结构的承接容器17，承接容器17与大气连通以维持测试装置中的气压稳定，且其位于排泡管11下方以承接排泡管11的排液口排出的回流液体，排泡管11上的防飞溅罩16能够深入到承接容器17的内腔中，当从缩颈管段流出的气泡破裂时，防飞溅罩16阻挡飞溅的待测液，减少待测液飞溅蒸发量。
本发明的模拟井筒流态以测试腐蚀速率的测试装置的工作过程为：
当模拟气液两相流态对井筒的腐蚀过程时，将待测液加入双层发泡管1内并把质量为m1的挂片试件3放置在双层发泡管1内，且待测液的液面位于挂片试件3以下，向双层发泡管1的循环水浴接口10通入液体并使待测液的温度稳定至设定温度，接着打开气源4，向双层发泡管1底部供气，气体在被气体分散头2分散后进入待测液内，在发泡管内形成气泡，气泡在上升至待测液的液面时破裂，破裂后产生的含有待测液的湿式气体上升并冲击挂片试件3，过程模拟气液两相流条件下含有井内积水的湿式气体对井筒的腐蚀，如此持续供气一定时间t后，取下挂片试件3，再次称重得到挂片试件3的质量为m2，则待测液对挂片试件的腐蚀速率为（m1-m2）/t。整个工作过程能够较为真实地模拟出气液两相流态条件下含有井内积水的湿式气体对井筒的腐蚀过程。
当模拟气液两相的泡沫流态对井筒的腐蚀过程时，将含有泡排剂的待测液注入发泡管中，以模拟加注泡排剂的气井，需要说明的是，该泡排剂为泡沫排水采气工艺使用的泡沫排水起泡剂，接着把质量为m1的挂片试件3放置在双层发泡管1内，且待测液的液面位于挂片试件3以下，向双层发泡管1的循环水浴接口10通入恒温液体并使待测液的温度稳定至设定温度，接着打开气源4，向双层发泡管1底部供气，气体在被气体分散头2分散后进入待测液内，在发泡管内形成泡沫，泡沫集聚抬升待测液并没过挂片试件3，此时一部分泡沫会发生破裂，一部分泡沫会携带着待测液通过回流管路回流入双层发泡管1内，如此循环一定时间t后，取下挂片试件，再次称重得到挂片试件的质量为m2，则待测液对挂片试件的腐蚀速率为（m1-m2）/t。整个工作过程能够较为真实地模拟出气液两相泡沫流态条件下的气井内的积水对井筒的腐蚀过程，模拟泡沫破裂等因素对井筒腐蚀速率的影响。
本装置还能够用来评价缓蚀剂，评价缓蚀剂时，首先将未加入缓蚀剂的待测液注入发泡管中，选择上述任一模拟过程进行测试获得待测液的腐蚀速率为A1，然后将添加有缓蚀剂的待测液注入发泡管中，重复相同的模拟过程，获得待测液的腐蚀速率为A2，在则可得出缓蚀剂的缓蚀率为[（A1-A2）/A1] ×100%，需要说明的是，缓释率为评价缓蚀剂质量的一项最重要的技术指标。测量多种缓蚀剂的缓蚀率并进行对比，可以筛选出符合要求的缓蚀剂。
需要说明的是，在模拟气液两相的泡沫流态对井筒的腐蚀过程以评价缓蚀剂时，在泡沫集聚抬升待测液并没过挂片试件的过程中，待测液中的缓蚀剂会在挂片试件表面形成保护膜，此时一部分泡沫破裂，泡沫产生的冲击力会对挂片试件上的保护膜造成破坏，影响缓蚀剂对挂片试件的保护效果。
本发明的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置的实施例2，本实施例的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置与上述实施例1中的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置的区别仅在于：如图2所示，发泡管为单层发泡管18，当需要将待测液稳定至设定温度时，直接将发泡管放置在水浴设备的温度为设定温度的水体中。
本发明的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置的实施例3，本实施例的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置与上述实施例1中的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置的区别仅在于：如图3所示，防飞溅罩为开口朝下的杯形罩19，杯形罩19的底面与缩颈管段相通，杯形罩19的直径小于承接容器17的直径，使得杯形罩19能够插入承接容器17中。
本发明的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置的实施例4，本实施例的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置与上述实施例1中的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置的区别仅在于：如图4所示，在承接容器17的口沿处设置有防飞溅盖20，防飞溅盖20完全遮盖承接容器17的开口，在防飞溅盖20上开设有两个通孔，其中一个通孔供缩颈管段15插入，使得排液口位于防飞溅盖20的下方，另一个通孔为排气孔21，承接容器17通过排气孔21与外界大气相通。当从排液口流出的气泡破裂时，由于防飞溅盖20的存在，待测液不会飞溅到承接容器17外部，因而能够减少待测液飞溅的蒸发量。
本发明的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置的实施例5，本实施例的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置与上述实施例1中的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置的区别仅在于：发泡管为单层发泡管，当需要将待测液稳定至设定温度时，把单层发泡管放置入圆筒状的温控夹套中，温控夹套内设置有加热器，通过温控夹套使待测液稳定至设定温度。
本发明的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置的实施例6，本实施例的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置与上述实施例1中的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置的区别仅在于：消泡结构为设置在排泡管出口段的滤网，滤网为相互交叉的铁丝构成的铁丝网，泡沫从滤网通过时会被分割成较小的泡沫或者直接破裂。
本发明的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置的实施例7，本实施例的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置与上述实施例1中的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置的区别仅在于：承接容器与储气容器连通，以维持发泡管内的气体压力保持稳定，储气容器可以起到收集气体的作用，以备在在后续测试中循环利用。
本发明的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置的实施例8，本实施例的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置与上述实施例1中的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置的区别仅在于：本实施例中的发泡管胶塞上穿装有耐腐蚀的刚性吊杆，刚性吊杆伸入双层发泡管腔体中，挂片试件固定在刚性吊杆上。
下面对本发明模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试方法的具体实施方式进行描述。
本发明模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试方法的实施例1：
本实施例中的测试方法包括以下步骤：
1）将质量为m1的挂片试件放置在竖向设置的发泡管内，所述发泡管内贮存有待测液，待测液的液面位于所述挂片试件以下；
2）使发泡管内的待测液处于设定温度环境下，向发泡管底部供气，逸出待测液的含水气体上升并冲击所述挂片试件，以模拟气液两相流态条件下含有井内积水的湿式气体对井筒的腐蚀；
3）在持续设定时间t后停止供气，取出挂片试件，对挂片试件进行称重得到质量m2，单位时间内挂片试件损失的重量（m1-m2）/t即为待测液对挂片试件的腐蚀速率，即测得待测液对挂片试件的腐蚀速率。
其中，在步骤（1）中，可从多个挂片试件中选取合适的挂片试件，并将选取得到的挂片试件安放在发泡管中，具体地，可以选择使用不与待测液反应的刚性吊杆将挂片试件悬挂在发泡管内，之后向发泡管内加入待测液，待测液可以为根据需要配比的液体，用于模拟气田井筒内的积水，也可以是直接从气田井筒内取出的水样，需使待测液的液面位于挂片试件以下，该待测液是模拟气井井筒内的积水。当然，在步骤（1）中，也可以先在发泡管内加入待测液，再将挂片试件悬挂在发泡管内。
在步骤（2）中，在整个测试环境中，需要使发泡管内腔中的待测液的温度处于设定温度。由于温度会影响缓蚀剂对管材的保护作用，而气田井筒内的温度与常温并不相同，因此为了更好地模拟井筒环境，提高模拟的准确度，在进行试验时，需要设定与气田井筒内的温度相符的设定温度，并将发泡管内的待测液的温度稳定在设定温度。
对于供气管路向发泡管的底端供气进而在发泡管中产生气泡这一过程，可利用气体分散头，气体在被通入待测液之前会被气体分散头分散，被分散后的气体进入待测液后形成分散的气泡，能够提高模拟准确性。当然，在保证模拟准确度的情况下，也可以省去气体分散头，直接向底端供气即可。
实际上，上述方法不仅可用于测试井筒腐蚀速率，还可用于评价缓蚀剂，评价缓蚀剂时，首先将未加入缓蚀剂的待测液注入发泡管中，按照上述方法步骤，进而测得相应待测液的腐蚀速率为A1，然后将添加有缓蚀剂的待测液注入发泡管中，重复上述方法步骤，获得待测液的腐蚀速率为A2，则可得出缓蚀剂的缓蚀率为[（A1-A2）/A1] ×100%，需要说明的是，缓释率为评价缓蚀剂质量的一项最重要的技术指标。测量多种缓蚀剂的缓蚀率并进行对比，可以筛选出符合要求的缓蚀剂。
下面对本发明的另一种模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试方法的具体实施方式进行描述。
本发明的测试方法的实施例1：
模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将质量为m1的挂片试件放置在竖向设置的发泡管内，所述发泡管内贮存有含有泡排剂的待测液，待测液的液面位于所述挂片试件以下；
2）使发泡管内的待测液处于设定温度环境下，向发泡管底部供气，在发泡管中形成泡沫，泡沫集聚抬升待测液并没过所述挂片试件，此过程用来模拟气液两相泡沫流态条件下井内积水对井筒的腐蚀；
3）在持续设定时间t后停止供气，取出挂片试件，对挂片试件进行称重得到质量m2，单位时间内挂片试件损失的重量（m1-m2）/t即为待测液对挂片试件的腐蚀速率，即测得待测液对挂片试件的腐蚀速率。
其中，在步骤（1）中，可从多个挂片试件中选取合适的挂片试件，并将选取得到的挂片试件安放在发泡管中，具体地，可以选择使用不与待测液反应的刚性吊杆将挂片试件悬挂在发泡管内，之后发泡管内加入含有泡排剂的待测液，待测液可以为根据需要配比的液体，用于模拟气田井筒内的积水，也可以是直接从气田井筒内取出的水样，需使待测液的液面位于挂片试件以下，该待测液是模拟加入泡排剂后的气井井筒内的积水，需要说明的是，该泡排剂为泡沫排水采气工艺使用的泡沫排水起泡剂。当然，在步骤（1）中，也可以先在发泡管内加入待测液，再将挂片试件悬挂在发泡管内。
在步骤（2）中，在整个测试环境中，需要使发泡管内腔中的待测液的温度处于设定温度。由于温度会影响缓蚀剂对管材的保护作用，而气田井筒内的温度与常温并不相同，因此为了更好地模拟井筒环境，提高模拟的准确度，在进行试验时，需要设定与气田井筒内的温度相符的设定温度，并将发泡管内的待测液的温度稳定在设定温度。
对于供气管路向发泡管的底端供气进而在发泡管中产生气泡这一过程，可利用气体分散头，气体在被通入待测液之前会被气体分散头分散，被分散后的气体进入待测液后形成分散的气泡，提高模拟准确性。当然，在保证模拟准确度的情况下，也可以省去气体分散头，直接向底端供气即可。
而且，需要说明的是，在保证正常试验的前提下，为降低测试成本，可以在发泡管上连接回路管路，该回路管路的两端与发泡管内腔连通，以将从发泡管中上升排出的待测液引流回发泡管中，循环利用待测液，避免待测液排尽后反复向发泡管内添加待测液，提高了便利性。
当然，可以参考上述测试测试装置实施例中，在回路管路上设置排泡管和承接容器，经排泡管上的消泡结构对排出液体进行消泡处理后，逸散的气体直接排向大气，避免发泡管内气体压力持续升高。
实际上，上述方法不仅可用于侧井筒腐蚀速率，还可用于评价缓蚀剂，评价缓蚀剂时，首先将未加入缓蚀剂的待测液注入发泡管中，该待测液还添加有泡排剂，按照上述方法步骤，进而的测得相应待测液的腐蚀速率为A1，然后将添加有缓蚀剂的待测液注入发泡管中，待测液中同样添加有泡排剂，重复上述方法步骤，获得待测液的腐蚀速率为A2，则可得出缓蚀剂的缓蚀率为[（A1-A2）/A1] ×100%，需要说明的是，缓释率为评价缓蚀剂质量的一项最重要的技术指标。测量多种缓蚀剂的缓蚀率并进行对比，可以筛选出符合要求的缓蚀剂。
需要说明的是，在使用上述方法模拟气液两相的泡沫流态对井筒的腐蚀过程以评价缓蚀剂时，在泡沫集聚抬升待测液并没过挂片试件的过程中，待测液中的缓蚀剂会在挂片试件表面形成保护膜，此时一部分泡沫破裂，泡沫产生的冲击力会对挂片试件上的保护膜造成破坏，影响缓蚀剂对挂片试件的保护效果。
Claims (10)
1.模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置，其特征在于，包括：
竖向设置的发泡管，内腔用于容纳待测液和布置挂片试件，所述挂片试件用于模拟井筒；
供气管路，连通于所述发泡管底部，用于向所述发泡管提供气体，使气体在逸出待测液时上升形成可冲击挂片试件的湿式气体，或者使气体进入待测液后形成泡沫，由泡沫举升待测液没过所述挂片试件；
回流管路，两端与所述发泡管的内腔对应连通，用于将从发泡管排出的流体引流回发泡管中。
2.根据权利要求1所述的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置，其特征在于，还包括控温结构，控温结构包围发泡管内腔，用于将待测液稳定至设定温度。
3.根据权利要求2所述的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置，其特征在于，所述控温结构包括液腔，所述液腔采用下述其中一种方式：
所述发泡管为双层套管，双层套管之间的管腔形成所述发泡管自身具有的所述液腔；
所述液腔设置于所述发泡管外侧。
4.根据权利要求1至3中任一项所述的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置，其特征在于，测试装置还包括气体分散头，位于发泡管中，并与所述供气管路末端连接，用于分散供气管路输入的气体。
5.根据权利要求1至3中任一项所述的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置，其特征在于，所述回流管路包括对应与所述发泡管连通的排泡管，该排泡管上设有消泡结构，所述排泡管底部设有排液口，且所述排液口位于所述消泡结构下方，所述回流管路还包括对应与所述发泡管连通的承接容器，该承接容器位于排液口下方以承接排泡管排出的流体，所述承接容器用于与大气连通或者连通有相应的储气容器。
6.根据权利要求5所述的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置，其特征在于，所述消泡结构为缩颈管段。
7.根据权利要求5所述的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试装置，其特征在于，对应所述排液口设置有防飞溅结构，所述防飞溅结构采用下述其中一种方式：
（1）所述防飞溅结构为防飞溅罩，该防飞溅罩设置于所述所述排液口处；
（2）所述防飞溅结构为防飞溅盖，该防飞溅盖封盖所述承接容器，所述排液口位于所述防飞溅盖下方。
8.模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
将质量为m1的挂片试件放置在竖向设置的发泡管内，所述发泡管内贮存有待测液，待测液的液面位于所述挂片试件以下；
使发泡管内的待测液处于设定温度环境下，向发泡管底部供气，逸出待测液的含水气体上升并冲击所述挂片试件，以模拟气液两相流态条件下含有井内积水的湿式气体对井筒的腐蚀；
在持续设定时间t后停止供气，取出挂片试件，对挂片试件进行称重得到质量m2，单位时间内挂片试件损失的重量（m1-m2）/t即为待测液对挂片试件的腐蚀速率，即测得待测液对挂片试件的腐蚀速率。
9.模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试方法，其特征在于，包括以下步骤：
1）将质量为m1的挂片试件放置在竖向设置的发泡管内，所述发泡管内贮存有含有泡排剂的待测液，待测液的液面位于所述挂片试件以下；
2）使发泡管内的待测液处于设定温度环境下，向发泡管底部供气，在发泡管中形成泡沫，泡沫集聚抬升待测液并没过所述挂片试件，此过程用来模拟气液两相泡沫流态条件下井内积水对井筒的腐蚀；
3）在持续设定时间t后停止供气，取出挂片试件，对挂片试件进行称重得到质量m2，单位时间内挂片试件损失的重量（m1-m2）/t即为待测液对挂片试件的腐蚀速率，即测得待测液对挂片试件的腐蚀速率。
10.根据权利要求9所述的模拟气液两相流态以测试井筒腐蚀速率的测试方法，其特征在于，从所述发泡管中上升排出的待测液经回流管路引流回所述发泡管中，所述回流管路的两端与发泡管内腔连通。
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| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant |