CN114112875A - 模拟井下凝析水腐蚀的试验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，包括支架、设置在支架上的油浴加热箱以及沿竖直方向贯穿油浴加热箱的试验管；油浴加热箱具有油液入口和油液出口，油液入口与油液出口之间依次连通有循环泵和油浴锅；试验管的底端设置有进气阀门，试验管的顶端设置有出气阀门，试验管中设置有热电偶和压力探针，热电偶与温度传感器电连接，压力探针与压力传感器电连接，从而能够模拟井下不同深度处的温度、压力以及凝析水的含量，以便于研究气田井下不同深度处的凝析水对金属管路的腐蚀程度的影响。

Description

模拟井下凝析水腐蚀的试验装置

技术领域

本发明涉及试验设备技术领域，尤其涉及一种模拟井下凝析水腐蚀的试验装置。

背景技术

由于气田不同井深处的温度和压力存在差异，从而导致井下不同深度处的凝析水的含量也不同，凝析水会腐蚀井下的油管和套管，严重时会导致管路失效，故研究井下不同深度处的凝析水对管路的腐蚀程度的影响具有重要的意义。

目前，研究气田井下不同深度处的凝析水对管路的腐蚀程度的影响是在实际现场工况下进行，然而一方面，现场研究会给研究人员的人身安全带来较高的风险，另一方面，现场研究会极大地影响现场的生产作业，从而导致现场的生产效率降低。

因此，设计开发一种模拟井下凝析水腐蚀的试验装置来研究井下不同深度处的凝析水对金属管路的腐蚀程度的影响是十分必要的。

发明内容

本发明提供一种模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，该模拟井下凝析水腐蚀的试验装置能够模拟井下不同深度处的温度、压力以及凝析水的含量，从而便于研究气田井下不同深度处的凝析水对金属管路的腐蚀程度的影响。

本发明提供一种模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，包括支架、设置在所述支架上的油浴加热箱以及沿竖直方向贯穿所述油浴加热箱的试验管；

所述油浴加热箱具有油液入口和油液出口，所述油液入口与所述油液出口之间依次连通有循环泵和油浴锅；

所述试验管的底端设置有进气阀门，所述试验管的顶端设置有出气阀门，所述试验管中设置有热电偶和压力探针，所述热电偶与温度传感器电连接，所述压力探针与压力传感器电连接。

如上所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，可选的，所述油浴加热箱的顶面和所述油浴加热箱的底面开设有相对应的通孔，所述试验管穿设在所述通孔中，且所述试验管的外壁与所述通孔的内壁之间密封设置。

如上所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，可选的，所述试验管的外壁与所述通孔的内壁之间设置有密封紧固件，所述密封紧固件将所述试验管的外壁与所述通孔的内壁之间密封设置。

如上所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，可选的，所述密封紧固件为金属套筒，所述金属套筒的内壁与所述试验管的外壁焊接连接；和/或，

所述金属套筒的外壁与所述通孔的内壁焊接连接。

如上所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，可选的，所述油液入口和所述油液出口均位于所述油浴加热箱的侧壁上，且所述油液入口所在的高度低于所述油液出口所在的高度。

如上所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，可选的，所述热电偶的长度不短于所述试验管的长度，且所述热电偶从所述试验管的底端延伸至所述试验管的顶端。

如上所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，可选的，所述试验管的顶端盖设有密封盖，所述密封盖上开设有供所述热电偶和所述压力探针伸出所述试验管的避让孔；

所述温度传感器电连接于所述热电偶的伸出所述避让孔的一端，所述压力传感器电连接于所述压力探针的伸出所述避让孔的一端。

如上所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，可选的，所述支架包括至少三个支撑杆，至少三个所述支撑杆间隔设置在所述油浴加热箱的底部。

如上所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，可选的，所述支撑杆为四个，相邻两个所述支撑杆的中部连接有支撑梁；和/或，

相对两个所述支撑杆的底部连接有支撑梁。

如上所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，可选的，所述试验管的顶部内侧设置有悬挂试样的夹具。

本发明的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，包括支架、油浴加热箱和试验管，油浴加热箱设置在支架上，通过将试验管沿竖直方向贯穿油浴加热箱，并在试验管的底端设置进气阀门，在试验管的顶端设置出气阀门，从而能够使试验气体通过试验管底端的进气阀门进入至试验管中；同时，通过在油浴加热箱上设置油液入口和油液出口，并在油液入口和油液出口之间依次连通循环泵和油浴锅，从而能够使油浴锅中加热的油液在循环泵的作用下通过油液入口进入至油浴加热箱中对试验管中的试验气体进行加热，以使试验管中不同位置处具有不同的温度和压力，不同的温度和压力会使试验管中凝析水的含量也不同，进而能够模拟气田井下不同深度处的温度、压力以及凝析水含量；并且，通过在试验管中设置热电偶和压力探针，热电偶与温度传感器电连接，压力探针与压力传感器电连接，从而能够准确的监测和控制试验管内的温度和压力，进而控制凝析水的含量，以便于更加精确的模拟气田井下不同深度处的温度、压力以及凝析水含量，以使试验管中的金属管试样能够处于与其服役环境相似度极高的环境中，从而能够更加准确的研究金属管路的腐蚀程度与气田井下的温度、压力以及凝析水含量之间的关系。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本发明一实施例提供的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置的结构示意图一；

图2为本发明一实施例提供的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置的结构示意图二；

图3为本发明一实施例提供的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置中油浴加热箱的剖视图一；

图4为本发明一实施例提供的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置中油浴加热箱的剖视图二；

图5为本发明一实施例提供的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置的结构示意图三；

图6为本发明一实施例提供的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置中试验管的剖视图。

附图标记说明：

1-支架；

11-支撑杆；

12-支撑梁；

21-油浴加热箱；

211-油液入口；

212-油液出口；

22-循环泵；

23-油浴锅；

24-导油管；

3-试验管；

31-进气阀门；

32-出气阀门；

33-密封盖；

34-夹具；

41-热电偶；

42-温度传感器；

51-压力探针；

52-压力传感器；

6-密封紧固件。

具体实施方式

气田井下的高温高压气藏受储层环境的影响，使井下的天然气中饱和有一定量的地层水，在衰竭开采的过程中天然气逐渐降温卸压，导致天然气中的饱和蒸汽含量发生变化，并产生凝析水。

凝析水会对气田井下的管路设施产生腐蚀，严重时会导致管路失效，并且由于气田井下不同深度处的温度和压力不同，导致凝析水的含量也不同，从而导致不同深度处的金属管路的腐蚀程度各异。为了能够采取有效的措施防止凝析水腐蚀管路，首先需要研究气田井下不同深度处的温度、压力以及凝析水含量对金属管路的腐蚀程度的影响。

目前，研究气田井下不同深度处的温度、压力以及凝析水含量对金属管路的腐蚀程度的影响的方法是在气田现场进行试验研究，这种现场试验的方式不仅风险高、代价大，而且操作不便。

为了解决上述技术问题，本发明提供一种模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，该模拟井下凝析水腐蚀的试验装置能够在试验管中模拟出气田井下不同深度处的温度、压力以及凝析水含量，以使位于试验管内的金属管试样能够处于与其服役环境相似度极高的环境中，从而不仅能够更加准确的研究金属管路的腐蚀程度与气田井下的温度、压力以及凝析水含量之间的关系，而且风险低、代价小，同时操作方便，容易控制。

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

图1为本发明一实施例提供的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置的结构示意图一；图2为本发明一实施例提供的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置的结构示意图二；图3为本发明一实施例提供的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置中油浴加热箱的剖视图一；图4为本发明一实施例提供的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置中油浴加热箱的剖视图二；图5为本发明一实施例提供的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置的结构示意图三；图6为本发明一实施例提供的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置中试验管的剖视图。

如图1至图6所示，本实施例提供一种模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，该模拟井下凝析水腐蚀的试验装置包括支架1、设置在支架1上的油浴加热箱21以及沿竖直方向贯穿油浴加热箱21的试验管3。

其中，油浴加热箱21具有油液入口211和油液出口212，油液入口211与油液出口212之间依次连通有循环泵22和油浴锅23，具体的，油液入口211与循环泵22的出口之间可以通过导油管24连通，循环泵22的入口与油浴锅23之间可以通过导油管24连通，同时，油液出口212与油浴锅23之间也可以通过导油管24连通。循环泵22用于将油浴锅23中的高温油液泵入油浴加热箱21中，以使高温油液能够在油浴加热箱21中对试验管3进行加热，同时，油浴加热箱21中的低温油液可以通过油液出口212回流至油浴锅23中进行加热，以实现油液循环，从而能够对试验管3进行连续加热。此外，油浴加热箱21的具体形状可以为四棱柱，如图1所示；也可以为圆柱体，如图2所示；还可以为其他能够实现油浴加热箱21的功能的形状，当油浴加热箱21为圆柱体时，可以使高温油液在油浴加热箱21内的循环更加流畅，加热也更加均匀。

试验管3的底端设置有进气阀门31，试验管3的顶端设置有出气阀门32，试验气体能够通过试验管3底端的进气阀门31进入至试验管3中，实验人员可以通过控制进气阀门31和出气阀门32的通断以控制进入至试验管3中的试验气体的量和排出试验管3的气体的量，从而能够对试验管3内的压力进行调整，同时，将进气阀门31设置在试验管3的底端，将出气阀门32设置在试验管3的顶端，能够模拟气田井中的天然气从下往上输送的过程，从而能够使模拟井下凝析水腐蚀的试验装置能够更加准确的模拟出气田井下的情况。其中，试验气体可以是与气田井下的天然气成分比例相同或者接近的气体，也可以仅是与气田井下的天然气中的含水量相同或者接近的气体。

试验管3中设置有热电偶41和压力探针51，热电偶41与温度传感器42电连接，压力探针51与压力传感器52电连接。其中，热电偶41与温度传感器42用于监测试验管3内的温度，压力探针51与压力传感器52用于监测试验管3内的压力，从而便于控制试验管3内的温度和压力，以控制凝析水的含量，进而能够更加精确的模拟气田井下不同深度处的温度、压力以及凝析水含量。

具体实现时，将与气田井下的金属管材质相同的多组试样置于试验管3内的不同位置处，然后通过试验管3上的进气阀门31和出气阀门32给试验管3内通入自下而上的试验气体，同时，通过向油浴加热箱21中导入循环的高温油液以对试验管3内的试验气体进行加热，并通过温度传感器42和压力传感器52对试验管3内的温度和压力进行监测和控制，以使试验管3内的温度和压力能够准确的模拟出气田井下的温度和压力，进而能够模拟出气田井下的凝析水含量。由于试验管3内不同位置处的温度和压力不同，相当于气田井下不同深度处的温度和压力不同，导致凝析水的含量也不同，因此，位于试验管3内不同位置处的试样将会因为凝析水含量的不同而受到不同程度的腐蚀，从而有利于研究出金属管路的腐蚀程度与气田井下的温度、压力以及凝析水含量之间的关系。

本实施例的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，包括支架1、油浴加热箱21和试验管3，油浴加热箱21设置在支架1上，通过将试验管3沿竖直方向贯穿油浴加热箱21，并在试验管3的底端设置进气阀门31，在试验管3的顶端设置出气阀门32，从而能够使试验气体通过试验管3底端的进气阀门31进入至试验管3中；同时，通过在油浴加热箱21上设置油液入口211和油液出口212，并在油液入口211和油液出口212之间依次连通循环泵22和油浴锅23，从而能够使油浴锅23中加热的油液在循环泵22的作用下通过油液入口211进入至油浴加热箱21中对试验管3中的试验气体进行加热，以使试验管3中不同位置处具有不同的温度和压力，不同的温度和压力会使试验管3中凝析水的含量也不同，进而能够模拟气田井下不同深度处的温度、压力以及凝析水含量；并且，通过在试验管3中设置热电偶41和压力探针51，热电偶41与温度传感器42电连接，压力探针51与压力传感器52电连接，从而能够准确的监测和控制试验管3内的温度和压力，进而控制凝析水的含量，以便于更加精确的模拟气田井下不同深度处的温度、压力以及凝析水含量，以使试验管3中的试样能够处于与其服役环境相似度极高的环境中，从而能够更加准确的研究金属管路的腐蚀程度与气田井下的温度、压力以及凝析水含量之间的关系。

试验管3沿竖直方向贯穿油浴加热箱21的实现方式包括但不限于以下两种可能的实现方式：

一种较为优选的实现方式，如图3所示，油浴加热箱21的顶面和油浴加热箱的底面开设有相对应的通孔，试验管3穿设在油浴加热箱的顶面和油浴加热箱的底面的通孔中，且试验管3的外壁与通孔的内壁之间密封设置，从而能够使试验管3的位于油浴加热箱内部的管段的外壁与油浴加热箱21共同围成可容置油液的环形空腔。这种实现方式能够使热量的传递速度比较快，温度的响应也比较及时。

具体的，为了能够提升使试验管3的外壁与通孔的内壁之间的密封性，防止高温油液渗漏带来危险，可以在试验管3的外壁与通孔的内壁之间设置密封紧固件6，以使密封紧固件6将试验管3的外壁与通孔的内壁之间密封设置。

较为优选的，密封紧固件6可以为金属套筒，金属套筒的内壁与试验管3的外壁可以通过焊接的方式连接在一起，也可以通过螺纹连接的方式连接在一起，还可以通过其他连接方式连接在一起，只要能够满足密封和耐高温的要求即可；同时，金属套筒的外壁与通孔的内壁可以通过焊接的方式连接在一起，也可以通过螺纹连接的方式连接在一起，还可以通过其他连接方式连接在一起，只要能够满足密封和耐高温的要求即可。

在其他实施例中，密封紧固件6也可以为设置在试验管3的外壁与通孔的内壁之间的耐高温的密封圈，还可以为其他能够将试验管3的外壁与通孔的内壁之间密封设置的零部件，此处不再赘述。

具体实现时，高温油液通过油浴加热箱21的油液入口211进入至油浴加热箱21的环形空腔内，并直接对试验管3的位于油浴加热箱21内部的管段进行加热，以使热量不仅能够通过试验管3的管壁传递至试验管3中，而且能够沿着试验管3的管壁传导至试验管3的其他位置形成温度梯度，以达到模拟气田井下不同深度处具有不同温度的目的。此外，实验人员可以通过选用不同的油液或者调整油浴锅23的温度以达到调整试验管中的环境温度的目的，从而能够更加准确的模拟气田井下的温度。

另一可行的实现方式，如图4所示，油浴加热箱21为一体成型的环状体，即，油浴加热箱21的中间具有供试验管3穿过的竖直通道，当试验管3沿竖直方向穿过油浴加热箱21中间的通道时，通道的内壁可以与试验管3的外壁贴合，试验管3的管壁的外表面还可以设置挡块(图中未示出)，挡块可以卡设在油浴加热箱21的顶面上，以使试验管3与油浴加热箱21相对固定。这种一体成型的油浴加热箱21的密封性比较好，能够更好的防止高温油液渗漏带来危险。

具体实现时，高温油液通过油浴加热箱21的油液入口211进入至油浴加热箱21的环形空腔内，通过加热油浴加热箱21的通道壁，通道壁能够将热量传递给试验管3的管壁，试验管3的管壁能够将热量传递至试验管3内，以达调整试验管3内的温度的目的。此外，实验人员可以通过选用不同的油液或者调整油浴锅23的温度以达到调整试验管3中的环境温度的目的，从而能够更加准确的模拟气田井下的温度。

为了能够更准确的模拟气田井下的环境温度，且便于油浴加热箱21内的油液循环，可以将油液入口211和油液出口212均设置在油浴加热箱21的侧壁上，并使油液入口211所在的高度低于油液出口212所在的高度，即，高温油液首先进入至油浴加热箱21的底部，并加热试验管3的比较低处，然后逐渐向上加热试验管3的比较高处，从而能够使试验管3的比较低处的温度高于试验管3的比较高处的温度，以达到模拟气田井下的不同深度处具有不同温度的目的。

进一步的，热电偶41的长度不短于试验管3的长度，且热电偶41从试验管3的底端延伸至试验管3的顶端，从而能够保证温度传感器42可以监测整个试验管3的不同位置处的温度，以便于控制模拟井下凝析水腐蚀的试验装置能够更好的模拟气田井下的环境温度。

为了能够使试验管3内保有一定的压力，以便于模拟气田井下的压力，可以在试验管3的顶端盖设密封盖33，同时在密封盖33上开设供热电偶41和压力探针51伸出试验管3的避让孔，以使温度传感器42能够电连接于热电偶41的伸出避让孔的一端，使压力传感器52能够电连接于压力探针51的伸出避让孔的一端，以便于监测温度传感器42和压力传感器52的数值。

本实施例的支架1包括至少三个支撑杆11，至少三个支撑杆11间隔设置在油浴加热箱21的底部，具体的，支撑杆11可以为三个、四个或者更多个，支撑杆11可以通过焊接的方式焊接在油浴加热箱21的底部，也可以通过其他连接方式设置在油浴加热箱21的底部，以便于将油浴加热箱21和试验管3稳定的支撑起来。

较为优选的，支撑杆11为四个，由于常用的油浴加热箱21为四棱柱形，因此设置四个支撑杆11可以分别支撑在四棱柱的底面的四个角上，或者支撑在四棱柱的底面的四个边的中点处，从而能够更加稳定的支撑油浴加热箱21。

进一步的，如图5所示，为了能够使具有四个支撑杆11的支架更加稳定可靠，可以在相邻两个支撑杆11的中部连接支撑梁12，也可以在相对两个支撑杆11的底部连接支撑梁12，还可以将上述两种增稳方式同时使用，以使支架1能够将油浴加热箱21和试验管3更加稳定可靠的支撑起来，避免晃动。

如图6所示，为了便于将试样悬挂在试验管3中进行试验，可以在试验管3的顶部内侧设置悬挂试样的夹具34，夹具34的具体形状和尺寸可以根据实际需要进行设定，此处不再赘述。

在本发明的描述中，需要理解的是，术语“顶”、“底”、“上”、“下”(如果存在)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。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以通过具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

本申请的说明书和权利要求书及上述附图说明中的术语“第一”、“第二”是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本申请的实施例例如能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。

最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，其特征在于，包括支架、设置在所述支架上的油浴加热箱以及沿竖直方向贯穿所述油浴加热箱的试验管；

所述油浴加热箱具有油液入口和油液出口，所述油液入口与所述油液出口之间依次连通有循环泵和油浴锅；

所述试验管的底端设置有进气阀门，所述试验管的顶端设置有出气阀门，所述试验管中设置有热电偶和压力探针，所述热电偶与温度传感器电连接，所述压力探针与压力传感器电连接。

2.根据权利要求1所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，其特征在于，所述油浴加热箱的顶面和所述油浴加热箱的底面开设有相对应的通孔，所述试验管穿设在所述通孔中，且所述试验管的外壁与所述通孔的内壁之间密封设置。

3.根据权利要求2所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，其特征在于，所述试验管的外壁与所述通孔的内壁之间设置有密封紧固件，所述密封紧固件将所述试验管的外壁与所述通孔的内壁之间密封设置。

4.根据权利要求3所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，其特征在于，所述密封紧固件为金属套筒，所述金属套筒的内壁与所述试验管的外壁焊接连接；和/或，

所述金属套筒的外壁与所述通孔的内壁焊接连接。

5.根据权利要求1至4任一项所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，其特征在于，所述油液入口和所述油液出口均位于所述油浴加热箱的侧壁上，且所述油液入口所在的高度低于所述油液出口所在的高度。

6.根据权利要求1至4任一项所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，其特征在于，所述热电偶的长度不短于所述试验管的长度，且所述热电偶从所述试验管的底端延伸至所述试验管的顶端。

7.根据权利要求1至4任一项所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，其特征在于，所述试验管的顶端盖设有密封盖，所述密封盖上开设有供所述热电偶和所述压力探针伸出所述试验管的避让孔；

所述温度传感器电连接于所述热电偶的伸出所述避让孔的一端，所述压力传感器电连接于所述压力探针的伸出所述避让孔的一端。

8.根据权利要求1至4任一项所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，其特征在于，所述支架包括至少三个支撑杆，至少三个所述支撑杆间隔设置在所述油浴加热箱的底部。

9.根据权利要求8所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，其特征在于，所述支撑杆为四个，相邻两个所述支撑杆的中部连接有支撑梁；和/或，

相对两个所述支撑杆的底部连接有支撑梁。

10.根据权利要求1至4任一项所述的模拟井下凝析水腐蚀的试验装置，其特征在于，所述试验管的顶部内侧设置有悬挂试样的夹具。

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