[發明專利]在高溫高壓反應釜中實現多相管流和沖刷腐蝕的試驗裝置

無效

• 申請號: 200910135692.X
• 申請日: 2009-04-27
• 公開（公告）號: CN101576471A
• 公開（公告）日: 2009-11-11
• 發明（設計）人: 陳立強;于浩波;陳長風;鄭樹啟;戈磊
• 申請（專利權）人: 中國石油大學(北京)
• 主分類號: G01N17/00
• 分類號: G01N17/00
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本發明涉及一種油氣田生產過程中所用材料耐腐性評價試驗裝 置，具體是一種評價高溫高壓高含H₂S/CO₂油氣田生產過程中所用材 料在單相或者多相介質管壁流動及沖刷條件下耐蝕性能的試驗裝置。

背景技術

隨著石油工業的發展，石油和天然氣井開采深度逐漸提高，井下 條件日益惡劣。高溫高壓H₂S/CO₂(最高P_H2S達到9MPa，最高P_CO2達到6MPa，實際溫度達到150℃)同時伴有油水兩相的沖刷作用的 工況會對鉆采材料造成強烈侵蝕，材料失效會導致高含硫化氫天然氣 泄漏事故的發生。H₂S是一種劇毒氣體，空氣中H₂S含量超過300ppm 將對生命造成危險。因此，對氣田用的鉆采材料提出了更高的要求。 為了考察鉆采材料是否滿足井下復雜工礦條件限制，在高溫高壓和高 含H₂S以及油水兩相高速沖刷的環境下是否能夠安全可靠，需要對其 相關性能進行檢測。

現有用于模擬實際沖刷工況的試驗方法是將裝有試樣的夾具固 定在高壓釜的轉軸上，通過試樣與軸一起轉動模擬腐蝕介質在試樣表 面的流動。但是這種實驗方法無法模擬腐蝕介質在管道內壁軸向的流 動狀態，因此與材料的實際服役工況有所不同；并且在模擬油水氣多 相流動和沖刷時，該實驗方法也不能將分層的油水氣多相介質進行充 分均勻的混合；此外該種試驗方法不便控制沖刷角度，因此不具備完 成模擬多種復雜工況的能力。

因此，有必要設計一種結構簡單、能夠很好地模擬實際工況條件 的新型試驗裝置。

發明內容

本發明的主要目的在于模擬高溫高壓高含H₂S/CO₂油水氣多相 介質的管壁流動和沖刷腐蝕工況，提供一種結構簡單的材料腐蝕評價 試驗裝置，可在該裝置中評價材料在油水氣多相介質管壁流動和沖刷 條件下的耐腐蝕性能，為油田的選材提供指導。

為達上述目的，本發明提供了一種酸性氣田用材料腐蝕評價試驗 裝置，該試驗裝置包括設置有旋轉軸的高溫高壓反應釜，其中，所述 高溫高壓反應釜內設置有能與旋轉軸一起旋轉的內置螺栓，該內置螺 栓的下端安裝有帶翼型的葉輪，且以該內置螺栓為中心軸，在螺栓外 邊安有通過桿件固定在反釜頂蓋上的套筒。并且在套筒的頂端可以放 置用于夾持試樣的不同夾具。

本發明的酸性氣田用腐蝕試驗裝置中，能夠檢測高溫高壓高含 H₂S/CO₂環境下各種材料的耐沖刷腐蝕性能。該試驗裝置中，所述內 置螺栓上固定的葉輪為液體在克服重力方向上提供試驗所需要的加 速度，同時也起到混合油水氣多相介質的作用；所述內置螺栓外部的 套筒通過變徑可以提高出口處的流速，同時起到使多相介質形成管壁 流動的作用。

另外，本發明的試驗裝置中，出于對實際工況條件的考慮，可以 通過改變葉輪轉速和在套筒出口處的夾具形狀，從而實現對不同沖刷 類型的模擬。

根據發明的具體實施方案，內置螺栓套設在所述旋轉軸上，與旋 轉軸采用螺紋連接，從而可以在電機的帶動下隨旋轉軸在高壓釜內旋 轉。

根據本發明的具體實施方案，所述葉輪、與所述螺栓之間采用螺 紋連接；夾具與套筒之間采用螺栓連接；套筒與桿件、桿件與釜蓋之 間采用螺紋連接。

根據本發明的具體實施方案，在所述套筒上備有不同類型的夾 具，以滿足對試樣進行不同角度的沖刷。

根據本發明的具體實施方案，在位于套筒頂端用于夾持試樣的夾 具沿內表面圓周上分布有平行于夾具并且等大的凹槽，可將試樣直接 卡在凹槽中。并且在夾具的上表面設計有蓋子，可將試樣的上表面與 外部環境分開，使試樣只有外表面進行沖刷腐蝕試驗。

根據本發明的具體實施方案，在位于套筒頂端用于夾持試樣的夾 具材料為聚四氟乙烯，可以在試樣和套筒之間起到絕緣作用，以避免 在試樣與套筒之間形成電偶對。

根據本發明的優選具體實施方案，所述高溫高壓反應釜、螺栓、 葉輪、套筒以及套筒和釜蓋之間的連接桿分別為由哈氏合金制造的高 溫高壓反應釜、、螺栓、葉輪、套筒以及套筒和釜蓋之間的連接桿。 哈氏合金為專門用于測試金屬材料耐硫化氫、二氧化碳腐蝕的合金， 具有優良的耐壓、耐高溫、耐酸、抗腐蝕等性能。