CN215565898U - 一种井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置，包括依次连接的投送头、打捞头、卡瓦部件、节流器、防砂罩和腐蚀箱；腐蚀箱包括若干不同材质及规格的腐蚀片以及用于安装腐蚀片的安装架，安装架与防砂罩连接，安装架上开设有供流体通过并经防砂罩进入节流器的孔眼，腐蚀片位于流体流经的路径上。利用该装置不仅可以实现井下天然气的节流降压，又能检测各种管柱的腐蚀速率和腐蚀程度，从而实现气井经济高效的开采的同时为气井安全开发提供指导。
Description
技术领域
本实用新型涉及石油与天然气开发领域，特别涉及一种井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置。
背景技术
在天然气开采过程中，由于井下CO2、H2S等酸性气体及高矿化度地层水等腐蚀介质的存在，使得气井井下管柱的腐蚀问题异常严重。一方面，管柱腐蚀穿孔或断落会改变天然气的流动通道，使产水气井难以正常带液生产，甚至导致气井水淹而停产；另一方面，管柱腐蚀穿孔或断落会导致井下压力计等工具不能正常入井，气井的动态资料不能正常录取，且腐蚀后的管柱强度会大大降低，对后续修井等作业提出更高要求。因此研究天然气生产过程中井下管柱，包括速度管柱、生产管柱、套管、完井管柱等的腐蚀情况，对于保障天然气长期稳定开采非常重要。
然而当前常用的腐蚀测量装置往往只能携带单一类型的腐蚀片，无法同时监测分析不同厚度，不同材质的管柱腐蚀情况，其监测效率很低，不能对生产管柱、套管以及完井管柱等管柱的腐蚀情况同时进行监测。而且常用的腐蚀测量装置都是需要单独下放在井下，尚未和其他工具连坐，每次下放或者取出腐蚀片，都需要将节流器等工具取出，这就大大增加了现场施工所耗费的人力和物力。
发明内容
为解决现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置，利用该装置不仅可以实现井下天然气的节流降压，又能检测各种管柱的腐蚀速率和腐蚀程度，从而实现气井经济高效的开采的同时为气井安全开发提供指导。
本实用新型采用的技术方案如下：
一种井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置，包括依次连接的投送头、打捞头、卡瓦部件、节流器、防砂罩和腐蚀箱；
腐蚀箱包括若干不同材质及规格的腐蚀片以及用于安装腐蚀片的安装架，安装架与防砂罩连接，安装架上开设有供流体通过并经防砂罩进入节流器的孔眼，腐蚀片位于流体流经的路径上。
优选的，安装架包括腐蚀箱上板和腐蚀箱下板，腐蚀片可拆卸设置于腐蚀箱上板和腐蚀箱下板之间，腐蚀箱上板和腐蚀箱下板均开设有孔眼；腐蚀箱上板、腐蚀箱下板与腐蚀片连接而成的整体结构与防砂罩连接。
优选的，腐蚀箱上板和腐蚀箱下板在每个腐蚀片的两端均开设有供腐蚀片端部嵌入的卡槽，腐蚀片的端部设置于所述卡槽内，卡槽为凹槽结构。
优选的，所述卡槽沿腐蚀箱上板和腐蚀箱下板的边缘向中心方向开设，腐蚀箱上板和腐蚀箱下板上在卡槽与卡槽之间的部分均开设孔眼。
优选的，所有卡槽的深度相同、宽度不同，卡槽与对应连接的腐蚀片之间为间隙配合。
优选的，所有腐蚀片的高度相同、厚度不同。
优选的，腐蚀箱上板和腐蚀箱下板的轴心连接有连接杆，连接杆的一端与腐蚀箱下板连接，连接杆的另一端与防砂罩连接且设为螺纹段，腐蚀箱上板的轴心开设有与连接杆螺纹段能够螺纹配合的螺纹孔，腐蚀箱上板与连接杆之间螺纹连接。
优选的，连接杆的螺纹段上配合连接有用于顶紧腐蚀箱上板的螺母。
优选的，连接杆与腐蚀箱下板之间垂直焊接，防砂罩上设置有连接座，连接杆与连接座之间螺纹连接。
优选的，腐蚀箱上板和腐蚀箱下板均为圆形板，腐蚀片沿腐蚀箱上板和腐蚀箱下板的径向设置，投送头、打捞头、卡瓦部件、节流器、防砂罩、腐蚀箱上板和腐蚀箱下板同轴设置。
本实用新型具有如下有益效果：
本实用新型的井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置设置有投送头、打捞头、卡瓦部件、节流器、防砂罩和腐蚀箱，当井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置投放至气井井下油管内指定深度处后，利用卡瓦部件能够使整个装置坐封。利用防砂罩过滤掉井下流体中的固相颗粒杂质，利用节流器能够进行节流降压，腐蚀箱中设置有若干不同材质及规格的腐蚀片，因此能够同时研究不同类型的腐蚀片在今夏的腐蚀情况，提高了监测效率，同时将节流器和腐蚀箱集成在一个装置上，解决了现有技术中每次下放或者取出腐蚀片，都需要将节流器等工具取出，大大增加了现场施工所耗费的人力和物力的缺陷。安装架上开设有供流体通过并经防砂罩进入节流器的孔眼，利用孔眼能够保证井内流体的正常流通。综上，利用本实用新型的装置不仅可以实现井下天然气的节流降压，又能检测各种管柱的腐蚀速率和腐蚀程度，从而实现气井经济高效的开采的同时为气井安全开发提供指导。
进一步的，腐蚀片可拆卸设置于腐蚀箱上板和腐蚀箱下板之间，因此便于腐蚀片的装拆、更换，此外腐蚀片可拆卸设置于腐蚀箱上板和腐蚀箱下板之间，利用腐蚀箱上板对井内流体具有一定阻力的作用，能够使得腐蚀片在腐蚀箱上板和腐蚀箱下板之间的区域内与流体充分接触。
进一步的，腐蚀箱上板和腐蚀箱下板在每个腐蚀片的两端均开设有供腐蚀片端部嵌入的卡槽，该结构便于腐蚀片的安装，在装拆时将腐蚀片直接卡在腐蚀箱上板和腐蚀箱下板上的凹槽内即可。
进一步的，连接杆的另一端与防砂罩连接且设为螺纹段，腐蚀箱上板的轴心开设有与连接杆螺纹段能够螺纹配合的螺纹孔，该结构能够使得腐蚀箱上板和腐蚀箱下板将腐蚀片夹紧，保证整个装置的稳定性。
进一步得，连接杆的螺纹段上配合连接有用于顶紧腐蚀箱上板的螺母，能够防止腐蚀箱上板在使用过程中松动。
附图说明
图1为本实用新型井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置的整体结构图；
图2为本实用新型腐蚀箱下板示意图；
图3本实用新型实施例1中腐蚀挂片微观腐蚀形貌图；
图4本实用新型实施例2中腐蚀挂片微观腐蚀形貌图。
图中，1、投送头，2、剪断销钉，3、打捞头，4、卡瓦部件，41、卡瓦座上，42、卡瓦，43、卡瓦座下，5、节流器本体，54、芯部密封套管，55、胶圈，56、下芯杆，57、棘齿环上压帽，58、棘齿环扶正套，59、棘齿环，510、下芯杆下压帽，6、气嘴，7、防砂罩，8.腐蚀箱，811、连接座，812、连接杆，813、腐蚀箱上板，814、第一腐蚀片卡槽，815、第二腐蚀片卡槽，816、腐蚀箱下板，817、腐蚀片，818、孔眼，819、第三腐蚀片卡槽、820、第四腐蚀片卡槽。
具体实施方式
下面结合附图和实施例来对本实用新型作进一步的说明。
参照图1和图2，本实用新型井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置，包括依次连接的投送头1、打捞头3、卡瓦部件4、节流器、防砂罩7和腐蚀箱8；腐蚀箱8包括若干不同材质及规格的腐蚀片817以及用于安装腐蚀片817的安装架，安装架与防砂罩7连接，安装架上开设有供流体通过并经防砂罩7进入节流器的孔眼818，腐蚀片817位于流体流经的路径上。
作为本实用新型优选的实施方案，参照图1和图2，安装架包括腐蚀箱上板813和腐蚀箱下板816，腐蚀片817可拆卸设置于腐蚀箱上板813和腐蚀箱下板816之间，腐蚀箱上板813和腐蚀箱下板816均开设有孔眼818；腐蚀箱上板813、腐蚀箱下板816与腐蚀片817连接而成的整体结构与防砂罩7连接。
作为本实用新型优选的实施方案，参照图1和图2，腐蚀箱上板813和腐蚀箱下板816在每个腐蚀片817的两端均开设有供腐蚀片817端部嵌入的卡槽，腐蚀片817的端部设置于所述卡槽内，卡槽为凹槽结构，利用卡槽能够对腐蚀片817起到限位作用。
作为本实用新型优选的实施方案，参照图2，所述卡槽沿腐蚀箱上板813和腐蚀箱下板816的边缘向中心方向开设，腐蚀箱上板813和腐蚀箱下板816上在卡槽与卡槽之间的部分均开设孔眼818，在使用时，将腐蚀片817沿着卡槽直接插入即可。
作为本实用新型优选的实施方案，所有卡槽的深度相同、宽度不同，这样能够安装不同规格的腐蚀片817，一次实现多种规格腐蚀片的测试，卡槽与对应连接的腐蚀片之间为间隙配合，便于腐蚀片817的装拆。
作为本实用新型优选的实施方案，所有腐蚀片817的高度相同、厚度不同。
作为本实用新型优选的实施方案，腐蚀箱上板813和腐蚀箱下板816的轴心连接有连接杆812，连接杆812的一端与腐蚀箱下板816连接，连接杆812的另一端与防砂罩7连接且设为螺纹段，腐蚀箱上板813的轴心开设有与连接杆812螺纹段能够螺纹配合的螺纹孔，腐蚀箱上板813与连接杆812之间螺纹连接，能够适应不同高度的腐蚀片817，在使用时可以先将腐蚀箱上板813和腐蚀箱下板816之间的间距调节到位，该间距可使凹槽底部之间的间距稍小于或等于腐蚀片的高度，之后再将腐蚀片从凹槽额一端插入，此时能够腐蚀箱上板813和腐蚀箱下板816能够对腐蚀片形成一定的加持力，保证腐蚀片安装的稳定性。
作为本实用新型优选的实施方案，连接杆812的螺纹段上配合连接有用于顶紧腐蚀箱上板813的螺母，该螺母能够将腐蚀箱上板813锁紧，保证整个装置的稳定性。
作为本实用新型优选的实施方案，连接杆812与腐蚀箱下板816之间垂直焊接，防砂罩7上设置有连接座811，连接杆812与连接座811之间螺纹连接。
作为本实用新型优选的实施方案，腐蚀箱上板813和腐蚀箱下板816均为圆形板，腐蚀片817沿腐蚀箱上板813和腐蚀箱下板816的径向设置，投送头1、打捞头3、卡瓦部件4、节流器、防砂罩7、腐蚀箱上板813和腐蚀箱下板816同轴设置。
实施例1
本实施例井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置中：投送头1、剪断销钉2和打捞头3位于井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置的顶部，用于投放或者打捞该装置；卡瓦部件4包括卡瓦座上41、卡瓦42和卡瓦座下43，卡瓦部件4位于打捞头的下部，卡瓦42能够咬合在油管内壁上；节流器本体5包括芯部密封套管54、胶圈55、下芯杆56、棘齿环上压帽57、棘齿环扶正套58、棘齿环59、下芯杆下压帽510，节流器本体5位于井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井该装置的中部，用于节流器坐封及安装气嘴；气嘴6位于节流器本体内部，用于气井节流降压；防砂罩7安装于节流本体的下部；腐蚀箱8是整个装置的核心部分，包括连接杆812、腐蚀箱上板813、腐蚀箱下板816、腐蚀片817、四个腐蚀片卡槽(814、815、819、820)。腐蚀箱上板813和连接杆812以螺纹形式连接，腐蚀箱下板816直接与连接杆812的下端焊接在一起，连接杆812上部以螺栓形式同节流器相连接，从而将腐蚀箱整体悬挂在节流器的下方以监测管柱腐蚀情况。腐蚀箱下板816设有四个放置不同厚度腐蚀片的卡槽(814、815、819、820)，第一卡槽814可设计为放置厚度为1mm-2.5mm的腐蚀片，第二卡槽815可设计为放置厚度为2.5mm-5mm的腐蚀片，第三卡槽819可设计为放置厚度为5mm-7.5mm的腐蚀片，第四卡槽820可设计为放置厚度为7.5mm-10mm的腐蚀片。腐蚀箱上板813和腐蚀箱下板816都钻有直径1.5cm-2cm的孔眼818，天然气可以从孔眼通过，从而既保障生产的正常进行同时使得第一～第四卡槽(814、815、819、820)中的腐蚀片817充分接受气流的冲击与腐蚀作用，以模拟不同类型井下管柱真实的腐蚀情况。该井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置适用于直井、井斜角在15°-45°之间的中斜度定向井，投放深度为1500～3500m。该井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置腐蚀箱上板813和腐蚀箱下板816的直径为80mm-120mm，允许夹持的腐蚀片的高度为100mm-150mm，宽度40mm-60mm，厚度1mm-10mm。
本实施例井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置：投放过程为
(1)准备好四片不同厚度、不同类型的腐蚀片，放置于第一～第四卡槽当中，通过转动腐蚀箱上板813将腐蚀片卡紧在腐蚀箱上板813与腐蚀箱下板816当中，然后将腐蚀箱整体通过螺栓同节流器相连接。
(2)利用管线将投送头1、剪断销钉2、打捞头3、卡瓦4、节流器本体5、防砂罩7和腐蚀箱8连接起来，通过钢丝将该井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置缓慢下入油管内；
(3)装置到达指定深度后，快速下放该井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置坐封，卡瓦42伸开卡住油管；
(4)上提工具串，使张力超过工具自重的150kg，上提三次，使该装置的胶皮更好的封住油管，确定该装置坐封；
(5)快速上提，打开震击器，剪断销钉并上提至井口，投放成功。
该井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置的打捞过程包括：
(1)连接工具，通过钢丝将打捞工具串缓慢下入油管内；
(2)到达该装置位置并将其抓住，缓慢向上提找好震击点；
(3)快速向上震击，使卡瓦42解封、胶圈55回收，缓慢上提至井口。
本实用新型的原理是：将本装置投放至气井井下油管内指定深度处，利用卡瓦42使装置坐封。气井生产时，井下上升的天然气气流将通过孔眼和腐蚀箱中夹持的不同腐蚀片充分接触，从而模拟井下不同管柱真实的腐蚀情况；同时上升的天然气等流体介质通过防砂罩7过滤掉固相颗粒杂质，气体通过气嘴6节流降压，充分利用地层温度对节流后的气流进行加热，使节流后气流温度恢复到节流前的温度，这样不仅大幅度降低了进站压力，又可以保障进站气流的温度，防止井筒内形成水合物。经过一段时间后，将腐蚀片取出，仔细清洗并处理后称重，根据挂片质量的变化和放入时间的关系计算腐蚀速率，并观察腐蚀片表面的腐蚀形状，分析其表面的腐蚀成分、确定腐蚀类型，从而计算井下油管的腐蚀速率和腐蚀程度，提前采取防腐措施，保证气井安全生产。
实施例2：
本实施例采用直径为56mm的井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置，将其应用于延长油田W1井，检测该井井下油管腐蚀情况。具体步骤如下：
(1)利用管线将卡瓦、节流器、腐蚀片等连接起来，记录实验前生产管柱腐蚀片的质量M＝22.8083g、面积S＝14.359cm2及材料密度D＝7.85×103kg/m3；
(2)通过钢丝下入该装置，并于1720.5m处快速下放坐封，利用卡瓦卡住油管；
(3)成功坐封后，快速上提该装置打开震击器，剪断销钉并上提至井口，投放成功；
(4)气井生产1个月后检测井下油管腐蚀情况，记录生产时间T＝720h；
(5)连接工具，通过钢丝绳将打捞工具缓慢下入油管内，抓住该装置，快速震击震击点使卡瓦解封，顺利捞出该装置；
(6)检查该装置外观完好无损，取下生产管柱的腐蚀片进行称重，记录实验后质量M1＝22.8020g；
(7)计算腐蚀速率R(mm/a)，并在显微镜下观察其腐蚀特征(如图3)，参考GB/T23258—2009《钢质管道内腐蚀控制规范》及GB/T 18590—2001《金属和合金的腐蚀点蚀评定方法》分析实验结果。
对腐蚀片进行处理分析发现，在该次一个月腐蚀监测周期内﹐试片腐蚀情况主要是均匀腐蚀，腐蚀速率为0.0068mm/a，分类属于低腐蚀。说明生产管柱在现有的防腐措施下，腐蚀速率低。
实施例3：
本实施例采用直径为69mm的井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置，将其应用于延长油田W2井，检测该井井下油管腐蚀情况。具体步骤如下：
(1)利用管线将卡瓦、节流器、腐蚀片等连接起来，记录实验前速度管柱的腐蚀片质量M＝24.1757g、面积S＝21.311cm2及材料密度D＝7.85×103kg/m3；
(2)通过钢丝下入该装置，并于2280.5m处快速下放坐封，利用卡瓦卡住油管；
(3)成功坐封后，快速上提该装置打开震击器，剪断销钉并上提至井口，投放成功；
(4)气井生产1个月后检测井下油管腐蚀情况，记录生产时间T＝720h；
(5)连接工具，通过钢丝绳将打捞工具缓慢下入油管内，抓住该装置，快速震击震击点使卡瓦解封，顺利捞出该装置；
(6)检查该装置外观完好无损，取下速度管柱腐蚀片进行称重，记录实验后质量M1＝23.9557g；
(7)计算腐蚀速率R(mm/a)，并在显微镜下观察其腐蚀特征(如图4)，参考GB/T23258—2009《钢质管道内腐蚀控制规范》及GB/T 18590—2001《金属和合金的腐蚀点蚀评定方法》分析实验结果。
对腐蚀片进行处理分析发现，在该次一个月腐蚀监测周期内﹐试片腐蚀情况主要为点蚀，腐蚀速率为0.1600mm/a，分类属于高腐蚀。说明速度管柱材质在现有的防腐措施下，腐蚀速率高，需要采取必要的控制措施。
Claims (10)
1.一种井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置，其特征在于，包括依次连接的投送头(1)、打捞头(3)、卡瓦部件(4)、节流器、防砂罩(7)和腐蚀箱(8)；
腐蚀箱(8)包括若干不同材质及规格的腐蚀片(817)以及用于安装腐蚀片(817)的安装架，安装架与防砂罩(7)连接，安装架上开设有供流体通过并经防砂罩(7)进入节流器的孔眼(818)，腐蚀片(817)位于流体流经的路径上。
2.根据权利要求1所述的一种井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置，其特征在于，安装架包括腐蚀箱上板(813)和腐蚀箱下板(816)，腐蚀片(817)可拆卸设置于腐蚀箱上板(813)和腐蚀箱下板(816)之间，腐蚀箱上板(813)和腐蚀箱下板(816)均开设有孔眼(818)；腐蚀箱上板(813)、腐蚀箱下板(816)与腐蚀片(817)连接而成的整体结构与防砂罩(7)连接。
3.根据权利要求2所述的一种井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置，其特征在于，腐蚀箱上板(813)和腐蚀箱下板(816)在每个腐蚀片(817)的两端均开设有供腐蚀片(817)端部嵌入的卡槽，腐蚀片(817)的端部设置于所述卡槽内，卡槽为凹槽结构。
4.根据权利要求3所述的一种井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置，其特征在于，所述卡槽沿腐蚀箱上板(813)和腐蚀箱下板(816)的边缘向中心方向开设，腐蚀箱上板(813)和腐蚀箱下板(816)上在卡槽与卡槽之间的部分均开设孔眼(818)。
5.根据权利要求3或4所述的一种井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置，其特征在于，所有卡槽的深度相同、宽度不同，卡槽与对应连接的腐蚀片之间为间隙配合。
6.根据权利要求5所述的一种井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置，其特征在于，所有腐蚀片(817)的高度相同、厚度不同。
7.根据权利要求3所述的一种井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置，其特征在于，腐蚀箱上板(813)和腐蚀箱下板(816)的轴心连接有连接杆(812)，连接杆(812)的一端与腐蚀箱下板(816)连接，连接杆(812)的另一端与防砂罩(7)连接且设为螺纹段，腐蚀箱上板(813)的轴心开设有与连接杆(812)螺纹段能够螺纹配合的螺纹孔，腐蚀箱上板(813)与连接杆(812)之间螺纹连接。
8.根据权利要求7所述的一种井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置，其特征在于，连接杆(812)的螺纹段上配合连接有用于顶紧腐蚀箱上板(813)的螺母。
9.根据权利要求7所述的一种井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置，其特征在于，连接杆(812)与腐蚀箱下板(816)之间垂直焊接，防砂罩(7)上设置有连接座(811)，连接杆(812)与连接座(811)之间螺纹连接。
10.根据权利要求2所述的一种井下节流同步监测管柱腐蚀的天然气井装置，其特征在于，腐蚀箱上板(813)和腐蚀箱下板(816)均为圆形板，腐蚀片(817)沿腐蚀箱上板(813)和腐蚀箱下板(816)的径向设置，投送头(1)、打捞头(3)、卡瓦部件(4)、节流器、防砂罩(7)、腐蚀箱上板(813)和腐蚀箱下板(816)同轴设置。
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