CN117092019A - 一种评价油套管在二氧化碳环境下腐蚀的实验装置及应用 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种评价油套管在二氧化碳环境下腐蚀的实验装置及应用。所述实验装置包括储气瓶、高温高压反应釜和油套管，所述储气瓶包括并联设置的氮气储气瓶和二氧化碳储气瓶，均与所述高温高压反应釜连接；所述高温高压反应釜内设有搅拌装置和待测试件，所述待测试件的材质与所述油套管的材质相同；所述油套管设于所述高温高压反应釜的外部，且与所述高温高压反应釜连通，使所述高温高压反应釜内的试验溶液在所述试验溶液和所述油套管中循环流动。本发明能够通过所述高温高压反应釜测得油套管相同材质的待测试件的腐蚀情况，同时，能够通过与所述高温高压反应釜相连的所述油套管，在流体流动的情况下，测得所述油套管内表面的腐蚀情况。
Description
技术领域
本发明涉及一种评价油套管在二氧化碳环境下腐蚀的实验装置及应用，油套管腐蚀评价技术领域。
背景技术
在油气开采过程中，油套管因腐蚀引起的损坏问题已成为困扰油气开采工业的一大难题。油套管在恶劣环境(例如高温、高压、高矿化度、高含水率、富含CO2或H2S等等)下腐蚀相当严重，严重影响油气开采进程。油套管腐蚀虽然可以通过防腐技术(例如研究耐腐蚀管材、对油套管表面涂镀层、阴极保护、注入缓蚀剂等等)进行控制和减缓，但其仍旧无法完全避免。因此，评价油套管在使用工况中的腐蚀性能十分必要。
CO2常作为石油和天然气的伴生气存在于油气当中，另外，现有技术也常采用CO2作为驱油剂来提高油气的采收率。现有技术评价油套管在CO2环境下的腐蚀情况时，大多采用挂片的方式直接测试油套管材质的耐腐蚀性能，然而在实际应用中，该测试的结果与油套管的工况实际腐蚀结果相差甚远。分析原因，主要是高压反应釜中腐蚀介质不流动与实际工况不符，以及试样浸入溶液中对试样多面进行腐蚀与实际工况仅油套管内表面腐蚀的情况不符等等。
发明内容
本发明的目的是提供一种评价油套管在CO2环境下腐蚀的实验装置，能够测得与实际工况更加吻合的油套管腐蚀结果，为油气开采提供技术支持。
本发明所提供的评价油套管在CO2环境下腐蚀的实验装置，包括储气瓶、高温高压反应釜和油套管；
所述储气瓶包括并联设置的氮气储气瓶和二氧化碳储气瓶，均与所述高温高压反应釜连接；
所述高温高压反应釜内设有搅拌装置和待测试件，所述待测试件的材质与所述油套管的材质相同；
所述油套管设于所述高温高压反应釜的外部，且与所述高温高压反应釜连通，使所述高温高压反应釜内的试验溶液在所述试验溶液和所述油套管中循环流动。
上述的实验装置中，所述油套管包括上油套管、下油套管和连接油套管，所述连接油套管的两端分别与所述上油套管和所述下油套管相连；
所述上油套管的另一端与所述高温高压反应釜的上部相连，所述下油套管的另一端通过驱动泵与所述高温高压反应釜的下部相连。
上述的实验装置中，所述氮气储气瓶和所述二氧化碳储气瓶与所述高温高压反应釜连接的管线上设有增压泵和阀门。
上述的实验装置中，所述高温高压反应釜的排空管连接硫化氢吸收装置。
上述的实验装置中，所述油套管与所述加热装置连接，使所述油套管的温度与所述高温高压反应釜的温度保持一致。
上述的实验装置中，所述油套管的外表面包覆保温层。
上述的实验装置中，所述油套管与电化学腐蚀测试装置连接，用于测试所述油套管在CO2环境下腐蚀过程中的电流密度或电阻的变化情况。
本发明实验装置在评价待测试件或油套管在CO2环境下的腐蚀中的应用也属于本发明的保护范围。
应用时，可采用失重法或通过电化学测试方法利用极化曲线法或极化电阻法测定所述待测试件或所述油套管的腐蚀速率。
应用时，采用的试验溶液为油田水、原油或凝析油与油田水的混合物，具体可根据所述油套管的使用工况确定；
所述高温高压反应釜内的所述试验溶液中还包括缓蚀剂。
本发明能够通过所述高温高压反应釜测得油套管相同材质的待测试件的腐蚀情况，同时，能够通过与所述高温高压反应釜相连的所述油套管，在流体流动的情况下，测得所述油套管内表面的腐蚀情况；能够通过所述待测试件与所述油套管的腐蚀结果对比得到金属材料实验时均匀腐蚀全浸试验方法的测试结果与实际工况油套管腐蚀结果之间的误差，通过该误差结合其他油套管材料的实验室腐蚀测试结果能够换算得到所述其他油套管材料的油套管在实际工况中的腐蚀情况。
附图说明
图1为本发明评价油套管在CO2环境下腐蚀的实验装置的结构示意图。
图中标号：
1-高温高压反应釜、2-氮气储气瓶、3-二氧化碳储气瓶、4-增压泵、5-阀门、6-搅拌装置、7-待测试件、8-上油套管、9-下油套管、10-连接油套管、11-驱动泵、12-保温层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明进一步说明。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的技术特征可以相互结合。需要指出的是，除非另有指明，本申请使用的所有技术和科学术语具有与本申请所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
如图1所示，为本发明提供的评价油套管在CO2环境下腐蚀的实验装置的结构示意图，包括储气瓶、高温高压反应釜1、油套管、加热装置。储气瓶包括并联设置的氮气储气瓶2和二氧化碳储气瓶3，氮气储气瓶2和二氧化碳储气瓶3分别通过管线与增压泵4、阀门5以及高温高压反应釜1相连；高温高压反应釜1内设有搅拌装置6，且高温高压反应釜6内设有与油套管材质相同的待测试件7。油套管包括上油套管8、下油套管9以及连接油套管10，连接油套管10的两端分别与上油套管8和下油套管9相连，上油套管8的另一端与高温高压反应釜1的上部相连，下油套管9的另一端通过驱动泵11与高温高压反应釜1的下部相连；油套管与加热装置(图中未示出)相连，使油套管的温度与高温高压反应釜1的温度保持一致。
需要说明的是，高温高压反应釜为现有技术，具体结构在此不再赘述，其可参考现有技术中利用《金属材料实验时均匀腐蚀全浸试验方法》所采用的高温高压反应釜；加热装置为现有技术，可采用原油加热、红外线加热、电阻加热等等，具体结构在此不再赘述。
使用本实施例的评价油套管在CO2环境下腐蚀的实验装置时，参考《金属材料实验时均匀腐蚀全浸试验方法》对高温高压反应釜1内的待测试件7进行腐蚀测试，同时，通过驱动泵使所述高温高压反应釜1内的试验溶液在油套管内进行流动，模拟实际工况条件下实验溶液对油套管内表面的腐蚀情况。实验结束后通过失重法获得高温高压反应釜1内的待测试件7的腐蚀速率以及各段油套管的腐蚀速率。
在一个具体的实施例中，连接油套管10与上油套管8和下油套管9之间通过弯管进行连接，避免流体冲刷加剧腐蚀油套管的连接处，影响油套管的实验结果。
在一个具体的实施例中，储气瓶还包括硫化氢储气瓶(图中未示出)，本发明评价油套管在CO2环境下腐蚀的实验装置还包括硫化氢吸收装置(图中未示出)，所述硫化氢吸收装置与高温高压反应釜1的排空管相连。
为了降低油套管的热损失，从而降低加热装置的能耗，油套管的外表面还设有保温层12。
在一个具体的实施例中，本发明评价油套管在CO2环境下腐蚀的实验装置还包括电化学腐蚀测试装置，电化学腐蚀测试装置与油套管相连，用于测试油套管在CO2环境下腐蚀过程中的电流密度或电阻的变化情况。需要说明的是，电化学腐蚀测试装置为现有技术，具体结构在此不再赘述。
在上述实施例中，除了采用失重法获得高温高压反应釜1内的待测试件7的腐蚀速率以及各段油套管的腐蚀速率外，还通过电化学测试方法利用极化曲线法或极化电阻法获得所述油套管的腐蚀速率。如此能够使油套管的腐蚀测试结果更加准确。需要说明的是，利用极化曲线法或极化电阻法获得腐蚀速率为现有技术，具体方法在此不再赘述。
在一个具体的实施例中，高温高压反应釜内的试验溶液为油田水、原油或凝析油与油田水的混合物，可选地，高温高压反应釜内的试验溶液中还包括缓蚀剂。需要说明的是，本实施例选择的试验溶液仅为常用的油套管腐蚀测试溶液，具体应用本发明时，高温高压反应釜内的试验溶液根据待测油套管的使用工况进行确定。
Claims (10)
1.一种评价油套管在CO2环境下腐蚀的实验装置，包括储气瓶、高温高压反应釜和油套管；
所述储气瓶包括并联设置的氮气储气瓶和二氧化碳储气瓶，均与所述高温高压反应釜连接；
所述高温高压反应釜内设有搅拌装置和待测试件，所述待测试件的材质与所述油套管的材质相同；
所述油套管设于所述高温高压反应釜的外部，且与所述高温高压反应釜连通，使所述高温高压反应釜内的试验溶液在所述试验溶液和所述油套管中循环流动。
2.根据权利要求1所述的实验装置，其特征在于：所述油套管包括上油套管、下油套管和连接油套管，所述连接油套管的两端分别与所述上油套管和所述下油套管相连；
所述上油套管的另一端与所述高温高压反应釜的上部相连，所述下油套管的另一端通过驱动泵与所述高温高压反应釜的下部相连。
3.根据权利要求1或2所述的实验装置，其特征在于：所述氮气储气瓶和所述二氧化碳储气瓶与所述高温高压反应釜连接的管线上设有增压泵和阀门。
4.根据权利要求1-3中任一项所述的实验装置，其特征在于：所述高温高压反应釜的排空管连接硫化氢吸收装置。
5.根据权利要求1-4中任一项所述的实验装置，其特征在于：所述油套管与所述加热装置连接。
6.根据权利要求1-5中任一项所述的实验装置，其特征在于：所述油套管的外表面包覆保温层。
7.根据权利要求1-6中任一项所述的实验装置，其特征在于：所述油套管与电化学腐蚀测试装置连接，用于测试所述油套管在CO2环境下腐蚀过程中的电流密度或电阻的变化情况。
8.权利要求1-7中任一项所述实验装置在评价待测试件或油套管在CO2环境下的腐蚀中的应用。
9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：采用失重法或通过电化学测试方法利用极化曲线法或极化电阻法测定所述待测试件或所述油套管的腐蚀速率。
10.根据权利要求8或9所述的应用，其特征在于：采用的试验溶液为油田水、原油或凝析油与油田水的混合物；
所述高温高压反应釜内的所述试验溶液中还包括缓蚀剂。
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