CN115977612A - 复合热流体井下腐蚀测试装置及试验方法 - Google Patents

Abstract

本发明提供一种复合热流体井下腐蚀测试装置及试验方法，该复合热流体井下腐蚀测试装置包括隔热衬套、试片挡环、试片底座和试片固定环，该隔热衬套包括衬套和钢衬，该衬套套在该钢衬的外部中间位置，该试片挡环焊接在该钢衬内部底端，该试片底座卡放在该试片挡环的上部，在该试片底座上设有三个试片凹槽，三种不同材质的试片分别放置在所述三个试片凹槽里，在该钢衬的上端用该试片固定环固定住三个试片。该复合热流体井下腐蚀测试装置及试验方法，其装置可以放置在管柱中任意位置，安装、操作方便，不碰触管壁，也不会落入井底，同时耐高温高压、抗腐蚀。

Description

复合热流体井下腐蚀测试装置及试验方法

技术领域

本发明涉及稠油开采技术领域，特别是涉及到一种复合热流体井下腐蚀测试装置及试验方法。

背景技术

我国稠油资源丰富，已探明储量约40亿吨，占石油储量的20％以上，正成为我国石油资源增储上产的主力军。稠油由于粘度高，在地层中的流动阻力大，注蒸汽开采是稠油油藏开发最主要方式，需要配置注汽锅炉，用以生产、供给大量蒸汽，注汽锅炉在产生蒸汽的过程中，同时会产生大量的烟道气，例如胜利油田每年烟道气的产生量达到近80亿Nm³，通常采取达标处理后无效排放。

烟道气是含碳燃料燃烧时所产生而从烟道或烟囱出来的气体，通常含有75％的氮气、15％的二氧化碳、5％的水、3％的氧气和其它氮氧化物。烟道气中的二氧化碳和氮气能有效的降低原油粘度、补充地层能量。烟道气和蒸汽的复合热流体注入油层中，可以有效的提高稠油热采的开发效果。但在现场试验过程中发现，注入井下的烟道气中的CO₂、氮氧化物等酸性腐蚀性气体，以及残余的O₂，在饱和湿蒸汽或热水的高温高压环境下，加剧对钢铁材质的注汽隔热油管、套管或筛管等管柱和井下工具的腐蚀。为了降低复合热流体对井下管柱和工具的腐蚀，必须先评价注入流体介质对井下材质的腐蚀影响，以便采取针对性的防腐工艺措施，降低腐蚀影响。

加注缓蚀剂具有成本低、见效快、操作简单等特点，是油气井中最常用的防护措施之一。为了降低复合热流体对井下管柱和工具的腐蚀，常常采取加入化学缓蚀剂的方式，来降低腐蚀影响。由于腐蚀的多变性和复杂性，缓蚀剂的优劣性质除受它自身的分子结构、腐蚀介质类型、金属自身的种类、所处于的环境和配伍性等因素的影响之外，还受在生产过程中一些其它参数的影响，比如压力、温度、多相、流速、组分等多种因素的影响。目前用于缓蚀剂的评价方法主要有静态评价法、动态评价法(旋转挂片法)、电化学方法等，这些方法都不能很好的模拟现场腐蚀环境，而对于缓蚀剂的评价过程应尽可能在相当于现场条件下的环境中进行。

徐晓峰等发明的实用新型专利：201320731476.3，提供了一种井下腐蚀挂片试验装置，该试验装置包括投捞头、井下节流器、腐蚀挂片座，其中，投捞头设置于井下节流器的顶部，腐蚀挂片座固定设置于井下节流器的底部，井下节流器的侧壁设置有卡瓦。该试验装置在使用时，将井下节流器与腐蚀挂片座连接好后，通过钢丝将整个装置下至设计深度，然后上提卡瓦，使卡瓦固定于油管内壁进而实现对井下油管腐蚀状况的原位监测。上述试验装置通过卡瓦完成锚定，一方面，由于卡瓦的硬度较高，在其工作过程中可能会对油管的内壁造成一定的损伤；另一方面，由于腐蚀挂片座以上连接有节流器，结构相对复杂，对流体扰动偏大，从而导致监测数据失真，无法客观、真实地反映出井下油管的腐蚀状况。

李博文等发明的专利：201610371105.7，提供了一种井下应力腐蚀测试方法及装置，装置具有应力腐蚀测试单元，保护外壳以及连接接头，其中应力腐蚀测试单元为多组，安装在保护外壳的空腔内，连接接头一端安装在保护外壳尾端螺纹上，并压紧保护外壳空腹腔内安装的腐蚀测试单元组，连接接头另一端与井下装置连接，实现井下环境的应力腐蚀测试。该装置结构复杂且内外材质均不隔热，如应用在复合热流体中容易造成隔热油管间的热露点损失，影响油井的正常注入和生产。

申请号为：CN201210222014.9的中国申请中公开了一种高温高压恒载荷应力腐蚀实验方法和装置，其实现金属材料在一定应力状态下，处于高温高压气相或液相腐蚀介质作用下的恒载荷应力腐蚀实验，但其不能模拟工况环境中多相流冲刷的影响。

申请号为：CN201510296362.4的中国申请中公开了一种模拟金属材料在实际工况条件下的应力腐蚀实验装置，并通过试件在装置内部转动来模拟介质对材料冲刷的影响。但该方法毕竟为实验室模拟方法，脱离了真实井下高温、高压、多相流冲刷综合作用的工况条件，测试结果与真实情况存在差距。

孙亮等发明的专利：201911416333.1，公开了一种缓蚀剂性能评价装置和缓蚀剂性能评价方法，评价装置包括用于容纳腐蚀介质的原料罐、用于容纳评价试样的评价罐和用于循环腐蚀介质的计量泵，可以模拟管线系统的流动环境，从而模拟现场腐蚀环境，筛选出符合工况的最佳缓蚀剂及其浓度。但模拟的试验环境仍然不能实现真实复杂现场工况下缓蚀剂的性能评价。

聂俊博等发明的专利：201910040205.5，公开了一种缓蚀剂评价一体化装置及其使用方法，将瓶体与自动控温搅拌系统结合，并设计了外盖、内盖和支架一体化的结构，有效的解决了实验室缓蚀剂评价难度大的问题，但是仍然属于实验室评价范畴，不能实现真实复杂现场工况下缓蚀剂的性能评价。

王云等发明的专利：201611224268.9，公开了一种评价缓蚀剂缓蚀效率的方法，采用喷射式缓蚀剂评价系统，开展多组次的缓蚀剂评价实验，可模拟不同井深、不同压力、不同温度、不同气体流速冲刷下的腐蚀工况，但该方法毕竟为实验室模拟方法，测试结果与现场实际情况存在差距。

以上现有技术均与本发明有较大区别，未能解决我们想要解决的技术问题，为此我们发明了一种新的复合热流体井下腐蚀测试装置及试验方法。

发明内容

本发明的目的是提供一种不碰触管壁，也不会落入井底，同时耐高温高压、抗腐蚀的复合热流体井下腐蚀测试装置及试验方法。

本发明的目的可通过如下技术措施来实现：复合热流体井下腐蚀测试装置，该复合热流体井下腐蚀测试装置包括隔热衬套、试片挡环、试片底座和试片固定环，该隔热衬套包括衬套和钢衬，该衬套套在该钢衬的外部中间位置，该试片挡环焊接在该钢衬内部底端，该试片底座卡放在该试片挡环的上部，在该试片底座上设有三个试片凹槽，三种不同材质的试片分别放置在所述三个试片凹槽里，在该钢衬的上端用该试片固定环固定住三个试片。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

该试片挡环与该钢衬为钢制材料，该衬套、该试片底座和该试片固定环为耐高温、耐腐蚀的密封绝缘材料。

所述三个试片凹槽，间隔120°。

该试片固定环上开有三个同试片横截面积相等的长方形固定孔，间隔120°。

该复合热流体井下腐蚀测试装置放在相邻两根注汽管柱之间的接箍内。

本发明的目的也可通过如下技术措施来实现：复合热流体井下腐蚀测试方法，该复合热流体井下腐蚀测试方法采用了权利要求1所述的复合热流体井下腐蚀测试装置，包括：

步骤1、起出原井生产管柱；

步骤2、下入注汽隔热油管和复合热流体井下腐蚀测试装置；

步骤3、启动蒸汽复合热流体注入流程；

步骤4、焖井；

步骤5、放喷；

步骤6、起出井下隔热油管和腐蚀测试装置，取出腐蚀挂片；

步骤7、将腐蚀挂片除污后，进一步脱脂和脱水，得到挂片的失重重量，计算腐蚀速率。

本发明的目的还可通过如下技术措施来实现：

在步骤2中，下入隔热油管的同时，下入腐蚀测试装置；注汽隔热油管为高真空或气凝胶隔热油管。

在步骤3中，开始注入蒸汽和复合热流体，复合热流体从隔热油管连续注入，按照油藏要求注入设计量的复合热流体。

在步骤4中，注入复合热流体完成后，井口安装耐温压力表，开始焖井；焖井时间取决于复合热流体注入量及井口压力，应根据实际情况调整焖井时间。

在步骤5中，放喷用油嘴控制放喷，防止因放喷速度过大而扰动地层和冲蚀滤砂管，畅喷至3t/d液量时转抽。

该复合热流体井下腐蚀测试方法还包括，在步骤6之后，观察、记录挂片的表面腐蚀状态及腐蚀产物粘附情况，用清水清洗干净，并用滤纸擦干。

在步骤7中，将腐蚀挂片放入石油醚或丙酮的器皿中，用脱脂棉去除腐蚀挂片表面的油污后，再放入污水乙醇中浸泡5min，进一步脱脂和脱水；然后将腐蚀挂片放入配制的酸洗液中浸泡5min，同时用镊子夹少量脱脂棉轻轻擦拭试片表面的腐蚀产物；从清洗液中取出试片，用自来水冲去表面残酸后，立即将试片浸入氢氧化钠溶液中，30s后再用自来水冲洗，然后放入无水乙醇中浸泡5min，清洗脱水2次；取出试片放在滤纸上，用冷风吹干，然后用滤纸将试片包好，放置于干燥器中，放置24h后称重，得到挂片的失重重量，计算腐蚀速率。

在步骤7中，计算腐蚀速率的公式为：

式中：r_c表示平均腐蚀率，单位为毫米每年；m表示试验前的试片质量，单位为克；m₁表示试验后的试片质量，单位为克；S表示试片的总面积，单位为平方厘米；t表示试验时间，单位为小时；ρ表示试片材料的密度，单位为克每立方厘米。

该复合热流体井下腐蚀测试方法还包括，在步骤7之后，重复步骤1至步骤6，在步骤3的注入复合热流体的过程中，泵车通过软管连接到油管闸门，连续或段塞注入缓蚀剂溶液，采用失重法评价不同现场工况下缓蚀剂的缓蚀效率。

本发明中的复合热流体井下腐蚀测试装置及试验方法，可以放置在管柱中任意位置，安装、操作方便，不碰触管壁，也不会落入井底，同时耐高温高压、抗腐蚀。与现有技术相比具有如下优点和有益效果：

(1)本发明装置固定在相邻的两根注汽隔热管柱接箍内，既可以作为常规隔热衬套，避免蒸汽的露点热损失，不影响正常的注入复合热流体，同时又可检测在井下实际的腐蚀情况和腐蚀速率；

(2)本发明装置可以随注汽隔热管柱下放到井筒任意位置，与管柱内的复合热流体充分接触，真实有效地检测井下该位置腐蚀状况，腐蚀挂片既不会碰到管壁，也不会落入到井底，且装置材料耐高温、耐腐蚀，装置装置结构简单，安装、拆卸方便；

(3)本发明装置及方法能够进行复合热流体对井下的不同材质、在井下不同位置、不同吞吐轮次，以及复合热流体不同氧气含量、不同二氧化碳含量、不同温度的腐蚀速率，能准确反映井下试验过程中腐蚀影响因素及腐蚀影响程度，为现场制定针对性的防腐工艺提供依据。

(4)本发明提供的评价缓蚀剂性能的方法，可现场进行不同井深、不同温度、不同气体流速冲刷下，以及缓蚀剂不同注入方式下的腐蚀工况，有效评价缓蚀剂缓蚀效率，确定缓蚀剂加注速率，缓蚀剂评价现场试验更为可靠，为研发新型缓蚀剂、设计高效防腐工艺提供了现场试验数据。

附图说明

图1为本发明的一具体实施例中井下腐蚀测试挂片装置的剖面图；

图2为本发明的一具体实施例中井下腐蚀测试挂片装置的俯视图；

图3为本发明的一具体实施例中三种不同材质的井下腐蚀测试挂片平面图；

图4为本发明的复合热流体井下腐蚀测试方法的一具体实施例的流程图；

图5为本发明的一具体实施例中复合热流体对不同井下材质的测试挂片腐蚀速率的示意图；

图6为本发明的一具体实施例中复合热流体对不同下井深度处的测试挂片腐蚀速率的示意图；

图7为本发明的一具体实施例中复合热流体对不同吞吐轮次的测试挂片腐蚀速率的示意图；

图8为本发明的一具体实施例中复合热流体中不同氧气含量的测试挂片腐蚀速率的示意图；

图9为本发明的一具体实施例中复合热流体中不同二氧化碳含量的测试挂片腐蚀速率的示意图；

图10为本发明的一具体实施例中复合热流体不同温度的测试挂片腐蚀速率的示意图；

图11为本发明的一具体实施例中复合热流体对不同下井深度处的缓蚀剂性能评价的示意图；

图中：1-试片、2-钢衬、3-衬套、4-试片挡环、5-试片底座、6-试片固定环、7-试片固定环固定口/试片凹槽。

具体实施方式

应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本发明提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本发明所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。

需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本发明的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作和/或它们的组合。

如图1所示，本发明的复合热流体井下腐蚀测试装置，它是在目前热采井隔热衬套的结构上进行了改进。所述隔热衬套包括钢衬2和衬套3，其中衬套3一般为石墨或聚四氟乙烯材料，也可以是其它隔热材料。

衬套3套在钢衬2的外部中间位置，两边钢衬2的长度要比衬套3长出12mm。所述试片挡环4焊接在钢衬2内部的底端，挡环的底面和钢衬2的下端平齐，试片底座挡环4的材质和钢衬2的材质相同。所述试片底座5卡放在试片底座挡环4上，试片底座5的横切面和试片挡环4的顶面相同。在试片底座5上设有三个试片凹槽7，位置见附图2，三个试片凹槽间隔120°。所述试片1放置在试片凹槽7中，三种试片由所要评价腐蚀情况的三种材料制成，为区别三种不同材料，按附图3中在试片一端打孔作为标识。所述试片固定环6上面开有三个同试片横截面积相等的长方形固定孔，间隔也是120°。试片固定环6被三种试片垂直穿过，卡封在钢衬2上端的平直段，起到固定试片1的作用。其中试片底座5和试片固定环6可以为聚四氟乙烯材料，也可以其它耐高温、耐腐蚀的密封绝缘材料。

隔热衬套是热采井注汽的常用配套工具，放在相邻两根注汽管柱之间的接箍内，起到消除管柱连接处散热的作用。本发明装置设计在隔热衬套上，可根据需要下入井下任意位置，甚至一口井可下入多个试片装置，同时检测不同深度的腐蚀程度。

如图4所示，图4为本发明的复合热流体井下腐蚀测试方法的一具体实施例的流程图。

步骤101、起出原井生产管柱；

步骤102、下入注汽隔热油管和复合热流体井下腐蚀测试装置。下入隔热油管的同时，下入腐蚀测试装置；

所述的注汽隔热油管为高真空或气凝胶隔热油管，降低井筒热损失；

所述的隔热衬套材质一般为石墨或聚四氟乙烯材料，也可以是其它隔热材料；

步骤103、启动蒸汽复合热流体注入流程，开始注入蒸汽和复合热流体，复合热流体从隔热油管连续注入，按照油藏要求注入设计量的复合热流体；

步骤104、焖井。注入复合热流体完成后，井口安装耐温压力表，开始焖井。焖井时间取决于复合热流体注入量及井口压力，应根据实际情况调整焖井时间，一般焖井时间3～5天；

步骤105、放喷。放喷用油嘴控制放喷，防止因放喷速度过大而扰动地层和冲蚀滤砂管，畅喷至3t/d液量时转抽；

步骤106、起出井下隔热油管和腐蚀测试装置，取出腐蚀挂片；

步骤107、观察、记录挂片的表面腐蚀状态及腐蚀产物粘附情况，用清水清洗干净，并用滤纸擦干；

步骤108、将腐蚀挂片放入石油醚或丙酮的器皿中，用脱脂棉去除腐蚀挂片表面的油污后，再放入污水乙醇中浸泡5min，进一步脱脂和脱水。然后将腐蚀挂片放入配制的酸洗液中浸泡5min，同时用镊子夹少量脱脂棉轻轻擦拭试片表面的腐蚀产物。从清洗液中取出试片，用自来水冲去表面残酸后，立即将试片浸入氢氧化钠溶液中，30s后再用自来水冲洗，然后放入无水乙醇中浸泡5min，清洗脱水2次。取出试片放在滤纸上，用冷风吹干，然后用滤纸将试片包好，放置于干燥器中，放置24h后称重，得到挂片的失重重量，计算腐蚀速率。腐蚀速率计算方法如公式1所示。

式中：r_c表示平均腐蚀率，单位为毫米每年(mm/a)；m表示试验前的试片质量，单位为克(g)；m₁表示试验后的试片质量，单位为克(g)；S表示试片的总面积，单位为平方厘米(cm²)；t表示试验时间，单位为小时(h)；ρ表示试片材料的密度，单位为克每立方厘米(g/cm³)。

以下为应用本发明的复合热流体井下腐蚀测试装置进行腐蚀速率实验的几个具体实施例。

实施例1：

一种复合热流体对不同井下材质的挂片腐蚀速率实验方法，包括以下步骤：

步骤一、起出原井生产管柱；

步骤二、下入注汽隔热油管和复合热流体井下腐蚀测试装置，并在井下800m处，下入隔热油管的同时下入腐蚀测试装置，装置内同时置有新的J55、N80、P110等三种油田常用的材质；

步骤三、从井口通过隔热油管向井下注入复合热流体；

步骤四、焖井；

步骤五、放喷；

步骤六、起出井下隔热油管和腐蚀测试装置，取出腐蚀挂片；

步骤七、观察腐蚀挂片的腐蚀形态；

步骤八、整理数据：整理好不同井下材质腐蚀挂片的失重质量，计算腐蚀速率，即可得到不同井下材质的腐蚀速率，见图5。

从图5可以看出：J55钢级挂片的腐蚀速率为0.784mm/a，N80钢级挂片的腐蚀速率为0.526mm/a，P110钢级挂片的腐蚀速率为0.485mm/a，腐蚀速率均高于国家行业标准的0.076mm/a，且对材质的影响大小为：J55>N80>P110，均需要采取防腐工艺措施。

实施例2：

一种复合热流体对不同下井深度处的挂片腐蚀速率实验方法，包括以下步骤：

步骤一、起出原井生产管柱；

步骤二、下入注汽隔热油管和复合热流体井下腐蚀测试装置，并在井下10m、100m、300m、500m、800m、1000m、1200m处，下入隔热油管的同时下入腐蚀测试装置，装置内同时置有J55、N80、P110等三种油田常用的材质；

步骤三、从井口通过隔热油管向井下注入复合热流体；

步骤四、焖井；

步骤五、放喷；

步骤六、起出井下隔热油管和腐蚀测试装置，取出腐蚀挂片；

步骤七、整理数据：整理好不同下井深度腐蚀挂片的失重质量，计算腐蚀速率，即可得到不同下井深度处的腐蚀速率，见图6。

从图6可以看出：下井深度越高，腐蚀速率越高，腐蚀速率均高于国家行业标准的0.076mm/a，且对材质的影响大小为：J55>N80>P110。

实施例3：

一种复合热流体对不同吞吐轮次的挂片腐蚀速率实验方法，包括以下步骤：

步骤一、起出原井生产管柱；

步骤二、下入注汽隔热油管和复合热流体井下腐蚀测试装置，在井下800m处，下入隔热油管的同时下入腐蚀测试装置，装置内同时置有新的J55、N80、P110等三种油田常用的材质；

步骤三、从井口通过隔热油管向井下注入复合热流体；

步骤四、焖井；

步骤五、放喷；

步骤六：起出井下隔热油管和腐蚀测试装置，取出腐蚀挂片；

步骤七、整理数据：整理第一个吞吐轮次的挂片的失重质量，计算腐蚀速率，即可得到第一个吞吐轮次的挂片腐蚀速率；

步骤八、重复步骤一至步骤七，所用的挂片为上一吞吐轮次的挂片，计算第二个吞吐轮次的挂片腐蚀速率；

步骤九、重复步骤一至步骤七，所用的挂片为上一吞吐轮次的挂片，计算第三个吞吐轮次的挂片腐蚀速率；

步骤十、重复步骤一至步骤七，所用的挂片为上一吞吐轮次的挂片，计算第四个吞吐轮次的挂片腐蚀速率；

步骤十一、重复步骤一至步骤七，所用的挂片为上一吞吐轮次的挂片，计算第五个吞吐轮次的挂片腐蚀速率；

步骤十二、整理数据：整理好不同吞吐轮次的挂片的失重质量，计算腐蚀速率，即可得到不同吞吐轮次的挂片腐蚀速率，见图7；

从图7可以看出：吞吐轮次增加，腐蚀速率呈缓慢增高的趋势，腐蚀速率均高于国家行业标准的0.076mm/a，且对材质的影响大小为：J55>N80>P110。

实施例4：

一种复合热流体中不同氧气含量的挂片腐蚀速率实验方法，包括以下步骤：

步骤一、起出原井生产管柱；

步骤二、下入注汽隔热油管和复合热流体井下腐蚀测试装置，在井下800m处，下入隔热油管的同时下入腐蚀测试装置，装置内同时置有新的J55、N80、P110等三种油田常用的材质；

步骤三、从井口通过隔热油管向井下注入复合热流体，复合热流体中氧气的含量为5％；

步骤四、焖井；

步骤五、放喷；

步骤六、起出井下隔热油管和腐蚀测试装置，取出腐蚀挂片，计算氧气浓度为5％的腐蚀速率；

步骤七、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体中氧气的含量为3％，计算氧气浓度为3％的腐蚀速率。

步骤八、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体中氧气的含量为1％，计算氧气浓度为1％的腐蚀速率。

步骤九、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体中氧气的含量为0.5％，计算氧气浓度为0.5％的腐蚀速率；

步骤十、整理数据：整理好不同氧气含量的挂片的失重质量，计算腐蚀速率，即可得到不同氧气含量的挂片腐蚀速率，见图8；

从图8可以看出：随着氧气浓度的增加，腐蚀速率快速增加，氧气含量是造成复合热流体对井下管柱及工具腐蚀的重要影响因素，腐蚀速率均高于国家行业标准的0.076mm/a，且对材质的影响大小为：J55>N80>P110。

实施例5：

一种复合热流体中不同二氧化碳含量的挂片腐蚀速率实验方法，包括以下步骤：

步骤一、起出原井生产管柱；

步骤二、下入注汽隔热油管和复合热流体井下腐蚀测试装置，在井下800m处，下入隔热油管的同时下入腐蚀测试装置，装置内同时置有新的J55、N80、P110等三种油田常用的材质；

步骤三、从井口通过隔热油管向井下注入复合热流体，复合热流体中二氧化碳的含量为25％；

步骤四、焖井；

步骤五、放喷；

步骤六、起出井下隔热油管和腐蚀测试装置，取出腐蚀挂片，计算二氧化碳含量为25％的腐蚀速率；

步骤七、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体中二氧化碳的含量为20％，计算二氧化碳含量为20％的腐蚀速率；

步骤八、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体中二氧化碳的含量为15％，计算二氧化碳含量为15％的腐蚀速率；

步骤八、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体中二氧化碳的含量为10％，计算二氧化碳含量为10％的腐蚀速率；

步骤九、整理数据：整理好不同二氧化碳含量的挂片的失重质量，计算腐蚀速率，即可得到不同二氧化碳含量的挂片腐蚀速率，见图9；

从图9可以看出：随着二氧化碳浓度的增加，腐蚀速率也快速增加，二氧化碳含量是造成复合热流体对井下管柱及工具腐蚀的又一个重要影响因素，腐蚀速率均高于国家行业标准的0.076mm/a，且对材质的影响大小为：J55>N80>P110。

实施例6：

一种复合热流体不同温度的挂片腐蚀速率实验方法，包括以下步骤：

步骤一、起出原井生产管柱；

步骤二、下入注汽隔热油管和复合热流体井下腐蚀测试装置，在井下800m处，下入隔热油管的同时下入腐蚀测试装置，装置内同时置有新的J55、N80、P110等三种油田常用的材质；

步骤三、从井口通过隔热油管向井下注入复合热流体，复合热流体的井口注入温度为350℃；

步骤四、焖井；

步骤五、放喷；

步骤六、起出井下隔热油管和腐蚀测试装置，取出腐蚀挂片，计算注入温度为350℃的腐蚀速率；

步骤七、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体的注入温度为300℃，计算注入温度为300℃的腐蚀速率；

步骤八、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体的注入温度为280℃，计算注入温度为280℃的腐蚀速率；

步骤九、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体的注入温度为250℃，计算注入温度为250℃的腐蚀速率；

步骤十、整理数据：整理好不同复合热流体温度的挂片的失重质量，计算腐蚀速率，即可得到不同复合热流体温度的挂片腐蚀速率，见图10；

从图10可以看出：随着复合热流体温度的增加，腐蚀速率也增加，但增加幅度较为缓慢，腐蚀速率均高于国家行业标准的0.076mm/a，且对材质的影响大小为：J55>N80>P110。

实施例7：

一种复合热流体对不同下井深度处的缓蚀剂性能评价试验方法，包括以下步骤：

步骤一、起出原井生产管柱；

步骤二、下入注汽隔热油管和复合热流体井下腐蚀测试装置，并在井下10m、100m、300m、500m、800m、1000m、1200m处，下入隔热油管的同时下入腐蚀测试装置，装置内同时置有J55、N80、P110等三种油田常用的材质；

步骤三、启动蒸汽复合热流体注入流程，开始注入蒸汽和复合热流体，复合热流体从隔热油管连续注入，按照油藏要求注入设计量的复合热流体；

所述的在注入复合热流体的过程中，同时从隔热油管连续注入浓度为1000ppm的缓蚀剂溶液；

步骤四、焖井；

步骤五、放喷；

步骤六、起出井下隔热油管和腐蚀测试装置，取出腐蚀挂片；

步骤七、整理数据：整理好不同下井深度腐蚀挂片的失重质量，计算腐蚀速率，即可得到在不同下井深度处连续注入缓蚀剂的腐蚀速率，见图11。

从图11可以看出：随着下井深度的增加，缓蚀剂的效果逐渐变差，在下井深度1200米的范围内，N80钢和P110钢经缓蚀剂处理后的腐蚀速率均低于0.076mm/a，满足现场要求。

实施例8：

一种复合热流体不同温度下缓蚀剂的性能评价试验方法，包括以下步骤：

步骤一、起出原井生产管柱；

步骤二、下入注汽隔热油管和复合热流体井下腐蚀测试装置，在井下800m处，下入隔热油管的同时下入腐蚀测试装置，装置内同时置有新的J55、N80、P110等三种油田常用的材质；

步骤三、启动蒸汽复合热流体注入流程，开始注入蒸汽和复合热流体，复合热流体从隔热油管连续注入，按照油藏要求注入设计量的复合热流体；

所述的复合热流体的井口注入温度为350℃；

所述的在注入复合热流体的过程中，同时从隔热油管连续注入浓度为1000ppm的缓蚀剂溶液；

步骤四、焖井；

步骤五、放喷；

步骤六、起出井下隔热油管和腐蚀测试装置，取出腐蚀挂片，计算注入温度为350℃时连续注入缓蚀剂的腐蚀速率；

步骤七、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体的注入温度为300℃，计算注入温度为300℃时连续注入缓蚀剂的腐蚀速率；

步骤八、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体的注入温度为280℃，计算注入温度为280℃时连续注入缓蚀剂的腐蚀速率；

步骤九、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体的注入温度为250℃，计算注入温度为250℃时连续注入缓蚀剂的腐蚀速率；

步骤十、整理数据：整理好不同复合热流体温度连续注入缓蚀剂的失重质量，计算腐蚀速率，即可得到不同复合热流体温度时连续注入缓蚀剂的腐蚀速率，评价缓蚀剂的耐温性能，见表1；

表1复合热流体不同温度下缓蚀剂的性能评价表

从表1可以看出：随着复合热流体注入温度的增加，缓蚀剂的效果逐渐变差，在复合热流体350℃以内的温度范围内，N80钢和P110钢经缓蚀剂处理后的腐蚀速率均低于0.076mm/a，满足现场要求。

实施例9：

一种复合热流体中不同氧气含量的缓蚀剂性能评价试验方法，包括以下步骤：

步骤一、起出原井生产管柱；

步骤二、下入注汽隔热油管和复合热流体井下腐蚀测试装置，在井下800m处，下入隔热油管的同时下入腐蚀测试装置，装置内同时置有新的J55、N80、P110等三种油田常用的材质；

步骤三、启动蒸汽复合热流体注入流程，开始注入蒸汽和复合热流体，复合热流体从隔热油管连续注入，按照油藏要求注入设计量的复合热流体；

所述的复合热流体中氧气的含量为5％；

所述的在注入复合热流体的过程中，同时从隔热油管连续注入浓度为1000ppm的缓蚀剂溶液；

步骤四、焖井；

步骤五、放喷；

步骤六、起出井下隔热油管和腐蚀测试装置，取出腐蚀挂片，计算氧气浓度为5％时连续注入缓蚀剂的腐蚀速率；

步骤七、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体中氧气的含量为3％，计算氧气浓度为3％时连续注入缓蚀剂的腐蚀速率。

步骤八、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体中氧气的含量为1％，计算氧气浓度为1％时连续注入缓蚀剂的腐蚀速率。

步骤九、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体中氧气的含量为0.5％，计算氧气浓度为0.5％时连续注入缓蚀剂的腐蚀速率；

步骤十、整理数据：整理好不同氧气含量的挂片的失重质量，计算腐蚀速率，即可得到不同氧气含量时连续注入缓蚀剂的腐蚀速率，从而评价缓蚀剂对腐蚀介质氧气的缓释性能，见表2；

表2复合热流体中不同氧气含量的缓蚀剂性能评价表

从表2可以看出：随着氧气浓度的增加，缓蚀剂的效果逐渐变差，在氧气浓度5％以内的温度范围内，N80钢和P110钢经缓蚀剂处理后的腐蚀速率均低于0.076mm/a，满足现场要求。

实施例10：

一种复合热流体中不同二氧化碳含量的缓蚀剂性能评价试验方法，包括以下步骤：

步骤一、起出原井生产管柱；

步骤二、下入注汽隔热油管和复合热流体井下腐蚀测试装置，在井下800m处，下入隔热油管的同时下入腐蚀测试装置，装置内同时置有新的J55、N80、P110等三种油田常用的材质；

步骤三、启动蒸汽复合热流体注入流程，开始注入蒸汽和复合热流体，复合热流体从隔热油管连续注入，按照油藏要求注入设计量的复合热流体；

所述的复合热流体中二氧化碳的含量为25％；

所述的在注入复合热流体的过程中，同时从隔热油管连续注入浓度为1000ppm的缓蚀剂溶液；

步骤四、焖井；

步骤五、放喷；

步骤六、起出井下隔热油管和腐蚀测试装置，取出腐蚀挂片，计算二氧化碳含量为25％时连续注入缓蚀剂的腐蚀速率；

步骤七、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体中二氧化碳的含量为20％，计算二氧化碳含量为20％时连续注入缓蚀剂的腐蚀速率；

步骤八、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体中二氧化碳的含量为15％，计算二氧化碳含量为15％时连续注入缓蚀剂的腐蚀速率；

步骤九、重复步骤一至步骤六，在步骤三中复合热流体中二氧化碳的含量为10％，计算二氧化碳含量为10％时连续注入缓蚀剂的腐蚀速率；

步骤十、整理数据：整理好不同二氧化碳含量的挂片的失重质量，计算腐蚀速率，即可得到不同二氧化碳含量时连续注入缓蚀剂的腐蚀速率，从而评价缓蚀剂对腐蚀介质二氧化碳的缓释性能，见表3；

表3复合热流体中不同二氧化碳含量的缓蚀剂性能评价表

从表3可以看出：随着二氧化碳浓度的增加，缓蚀剂的效果逐渐变差，在二氧化碳浓度20％以内的温度范围内，N80钢和P110钢经缓蚀剂处理后的腐蚀速率均低于0.076mm/a，满足现场要求。

实施例11：

一种复合热流体中加入不同缓蚀剂浓度时的缓蚀性能评价试验方法，包括以下步骤：

步骤一、起出原井生产管柱；

步骤二、下入注汽隔热油管和复合热流体井下腐蚀测试装置，在井下800m处，下入隔热油管的同时下入腐蚀测试装置，装置内同时置有新的J55、N80、P110等三种油田常用的材质；

步骤三、启动蒸汽复合热流体注入流程，开始注入蒸汽和复合热流体，复合热流体从隔热油管连续注入，按照油藏要求注入设计量的复合热流体；

所述的在注入复合热流体的过程中，同时从隔热油管连续注入浓度为1000ppm的缓蚀剂溶液；

步骤四、焖井；

步骤五、放喷；

步骤六、起出井下隔热油管和腐蚀测试装置，取出腐蚀挂片，计算缓蚀剂浓度为1000ppm时的腐蚀速率；

步骤七、重复步骤一至步骤六，在步骤三中缓蚀剂的连续注入的缓蚀剂的浓度为800ppm，计算计算缓蚀剂浓度为800ppm时的腐蚀速率；

步骤八、重复步骤一至步骤六，在步骤三中缓蚀剂的连续注入的缓蚀剂的浓度为1200ppm，计算计算缓蚀剂浓度为1200ppm时的腐蚀速率；

步骤九、重复步骤一至步骤六，在步骤三中缓蚀剂的连续注入的缓蚀剂的浓度为1500ppm，计算计算缓蚀剂浓度为1500ppm时的腐蚀速率；

步骤十、整理数据：整理好连续注入不同缓蚀剂浓度时挂片的失重质量，计算腐蚀速率，即可得到复合热流体中加入不同缓蚀剂浓度时的缓蚀效果，从而优选缓蚀剂的浓度，见表4；

表4复合热流体中加入不同缓蚀剂浓度时的缓蚀性能评价表

从表4可以看出：随着缓蚀剂浓度的增加，缓蚀剂的缓释效果越好，优选缓蚀剂的最佳浓度为1000ppm，N80钢和P110钢经缓蚀剂处理后的腐蚀速率均低于0.076mm/a，满足现场要求。

实施例12：

一种复合热流体中缓蚀剂不同加注方式时的缓蚀性能评价试验方法，包括以下步骤：

步骤一、起出原井生产管柱；

步骤二、下入注汽隔热油管和复合热流体井下腐蚀测试装置，在井下800m处，下入隔热油管的同时下入腐蚀测试装置，装置内同时置有新的J55、N80、P110等三种油田常用的材质；

步骤三：从隔热油管注入浓度为1000ppm的缓蚀剂溶液，浸泡2～3天，进行缓蚀剂对腐蚀挂片的浸泡预膜处理；

步骤四、启动蒸汽复合热流体注入流程，开始注入蒸汽和复合热流体，复合热流体从隔热油管连续注入，按照油藏要求注入设计量的复合热流体；

步骤五、焖井；

步骤六、放喷；

步骤七、起出井下隔热油管和腐蚀测试装置，取出腐蚀挂片，计算缓蚀剂浸泡预膜处理的缓释效果；

步骤八、重复步骤一至步骤七；

所述的在步骤三中从隔热油管注入浓度为1000ppm的缓蚀剂溶液，浸泡2～3天，进行缓蚀剂对腐蚀挂片的浸泡预膜处理；

所述的在步骤四中从隔热油管分段塞注入浓度为1000ppm的缓蚀剂溶液；

步骤九、整理数据：整理好在注入相同量的缓蚀剂的情况下，采用预膜处理、预膜处理+段塞注入和连续注入三种情况下挂片的失重质量，计算腐蚀速率，即可得到复合热流体中缓蚀剂不同加注方式时的缓蚀效果，从而优选缓蚀剂的加注方式，见表5；

表5复合热流体中缓蚀剂不同加注方式时的缓蚀性能评价表

从表5可以看出：在注入相同量的缓蚀剂的情况下，采用预膜处理+段塞注入的缓蚀剂注入方式最优，N80钢的腐蚀速率为0.07mm/a，缓释率为87％；N80钢的腐蚀速率为0.067mm/a，缓释率为86％，均能满足现场要求。

本说明书(包括任何附加权利要求、摘要和附图)中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

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，凡在本发明的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 (14)

1.复合热流体井下腐蚀测试装置，其特征在于，该复合热流体井下腐蚀测试装置包括隔热衬套、试片挡环、试片底座和试片固定环，该隔热衬套包括衬套和钢衬，该衬套套在该钢衬的外部中间位置，该试片挡环焊接在该钢衬内部底端，该试片底座卡放在该试片挡环的上部，在该试片底座上设有三个试片凹槽，三种不同材质的试片分别放置在所述三个试片凹槽里，在该钢衬的上端用该试片固定环固定住三个试片。

2.根据权利要求1所述的复合热流体井下腐蚀测试装置，其特征在于，该试片挡环与该钢衬为钢制材料，该衬套、该试片底座和该试片固定环为耐高温、耐腐蚀的密封绝缘材料。

3.根据权利要求1所述的复合热流体井下腐蚀测试装置，其特征在于，所述三个试片凹槽，间隔120°。

4.根据权利要求3所述的复合热流体井下腐蚀测试装置，其特征在于，该试片固定环上开有三个同试片横截面积相等的长方形固定孔，间隔120°。

5.根据权利要求1所述的复合热流体井下腐蚀测试装置，其特征在于，该复合热流体井下腐蚀测试装置放在相邻两根注汽管柱之间的接箍内。

6.复合热流体井下腐蚀测试方法，其特征在于，该复合热流体井下腐蚀测试方法采用了权利要求1所述的复合热流体井下腐蚀测试装置，包括：

步骤1、起出原井生产管柱；

步骤2、下入注汽隔热油管和复合热流体井下腐蚀测试装置；

步骤3、启动蒸汽复合热流体注入流程；

步骤4、焖井；

步骤5、放喷；

步骤6、起出井下隔热油管和腐蚀测试装置，取出腐蚀挂片；

步骤7、将腐蚀挂片除污后，进一步脱脂和脱水，得到挂片的失重重量，计算腐蚀速率。

7.根据权利要求1所述的复合热流体井下腐蚀测试方法，其特征在于，在步骤2中，下入隔热油管的同时，下入腐蚀测试装置；注汽隔热油管为高真空或气凝胶隔热油管。

8.根据权利要求1所述的复合热流体井下腐蚀测试方法，其特征在于，在步骤3中，开始注入蒸汽和复合热流体，复合热流体从隔热油管连续注入，按照油藏要求注入设计量的复合热流体。

9.根据权利要求1所述的复合热流体井下腐蚀测试方法，其特征在于，在步骤4中，注入复合热流体完成后，井口安装耐温压力表，开始焖井；焖井时间取决于复合热流体注入量及井口压力，应根据实际情况调整焖井时间。

10.根据权利要求1所述的复合热流体井下腐蚀测试方法，其特征在于，在步骤5中，放喷用油嘴控制放喷，防止因放喷速度过大而扰动地层和冲蚀滤砂管，畅喷至3t/d液量时转抽。

11.根据权利要求1所述的复合热流体井下腐蚀测试方法，其特征在于，该复合热流体井下腐蚀测试方法还包括，在步骤6之后，观察、记录挂片的表面腐蚀状态及腐蚀产物粘附情况，用清水清洗干净，并用滤纸擦干。

12.根据权利要求1所述的复合热流体井下腐蚀测试方法，其特征在于，在步骤7中，将腐蚀挂片放入石油醚或丙酮的器皿中，用脱脂棉去除腐蚀挂片表面的油污后，再放入污水乙醇中浸泡5min，进一步脱脂和脱水；然后将腐蚀挂片放入配制的酸洗液中浸泡5min，同时用镊子夹少量脱脂棉轻轻擦拭试片表面的腐蚀产物；从清洗液中取出试片，用自来水冲去表面残酸后，立即将试片浸入氢氧化钠溶液中，30s后再用自来水冲洗，然后放入无水乙醇中浸泡5min，清洗脱水2次；取出试片放在滤纸上，用冷风吹干，然后用滤纸将试片包好，放置于干燥器中，放置24h后称重，得到挂片的失重重量，计算腐蚀速率。

13.根据权利要求12所述的复合热流体井下腐蚀测试方法，其特征在于，在步骤7中，计算腐蚀速率的公式为：

式中：r_c表示平均腐蚀率，单位为毫米每年；m表示试验前的试片质量，单位为克；m₁表示试验后的试片质量，单位为克；S表示试片的总面积，单位为平方厘米；t表示试验时间，单位为小时；ρ表示试片材料的密度，单位为克每立方厘米。

14.根据权利要求1所述的复合热流体井下腐蚀测试方法，其特征在于，该复合热流体井下腐蚀测试方法还包括，在步骤7之后，重复步骤1至步骤6，在步骤3的注入复合热流体的过程中，泵车通过软管连接到油管闸门，连续或段塞注入缓蚀剂溶液，采用失重法评价不同现场工况下缓蚀剂的缓蚀效率。

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