[發明專利]沖蝕磨損實驗方法

在審

• 申請號: 202010906197.0
• 申請日: 2020-09-01
• 公開（公告）號: CN114112760A
• 公開（公告）日: 2022-03-01
• 發明（設計）人: 高凱歌;王雪;劉銘剛;靳彥欣;夏晞冉;李勇;逄銘玉;蔣秀;王婷;孫少光;商翼;傅建斌
• 申請（專利權）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石油化工股份有限公司青島安全工程研究院
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56
• 代理公司: 北京潤平知識產權代理有限公司 11283
• 代理人: 溫春艷;吳瑛

本發明涉及油氣資源開發領域，公開了一種沖蝕磨損實驗方法，所述方法包括：獲取實際失效管線的失效點、管線內壓以及沖蝕參數；采用一段與所述實際失效管線材質相同且等比例縮小的管線作為第一實驗管線，按照所述實際失效管線的沖蝕參數模擬管線沖蝕，確定所述第一實驗管線的失效點；采用一段與所述第一實驗管線尺寸相等的可視化管線作為第二實驗管線，按照所述實際失效管線的沖蝕參數模擬管線沖蝕，確定所述第二實驗管線在所述失效點處的沖蝕參數；取試件作為實驗主體，沿所述試件的兩垂直軸向分別對所述試件施加雙向拉力以模擬所述管線內壓，按照所述失效點處的沖蝕參數向所述試件的一側表面噴射沖蝕介質進行沖蝕實驗。

技術領域

本發明涉及油氣資源開發技術領域，具體地涉及一種沖蝕磨損實驗方法。

背景技術

沖蝕磨損是指材料受到小而松散的流動粒子沖擊時表面出現破壞的一類磨損現象，其定義可以描述為固體表面同含有固體粒子的流體接觸做相對運動時表面材料所發生的損耗。攜帶固體粒子的流體可以是高速氣流(稱為噴砂型沖蝕)或液流(稱為泥漿型沖蝕)。沖蝕磨損是現代工業生產中常見的一種磨損形式，是造成設備及其零部件損壞報廢的重要原因之一。

油氣田勘探、開發全流程中涉及大量多相流動工況，工具、設備沖蝕失效會導致安全事故、產量降低、成本增加等多種后果。其中，安全風險主要存在于壓裂施工(固相沖蝕、振動疲勞、超過100MPa的內壓)、反排(高含砂率、高流速、高內壓)、壓井放噴(氣液固三相高壓、高速沖蝕)、高壓氣井攜砂生產等環節中的設備管線沖蝕、腐蝕失效。

但是，目前對材料沖蝕的研究多集中在單一的流體沖蝕工況，即通過噴嘴將多相流體以一定的速度、角度沖擊至試件上完成對試件的沖蝕，無法對壓裂施工、反排、壓井放噴、高壓氣井攜砂生產等環節中管線材料沖蝕失效的復雜工況進行模擬，得到合理、有效的實驗數據用于指導現場安全生產。

發明內容

本發明的目的是針對上述問題，提供一種沖蝕磨損實驗方法，其能夠模擬管線的復雜工況，得到合理、有效的實驗數據用于指導現場安全生產。

為了實現上述目的，本發明提供一種沖蝕磨損實驗方法，所述方法包括：

S1、獲取實際失效管線的失效點、管線內壓以及沖蝕參數；

S2、采用一段與所述實際失效管線材質相同且等比例縮小的管線作為第一實驗管線，按照所述實際失效管線的沖蝕參數模擬管線沖蝕，確定所述第一實驗管線的失效點；

S3、采用一段與所述第一實驗管線尺寸相等的可視化管線作為第二實驗管線，按照所述實際失效管線的沖蝕參數模擬管線沖蝕，確定所述第二實驗管線在所述失效點處的沖蝕參數；

S4、取試件作為實驗主體，沿所述試件的兩垂直軸向分別對所述試件施加雙向拉力以模擬所述管線內壓，按照所述失效點處的沖蝕參數向所述試件的一側表面噴射沖蝕介質進行沖蝕實驗。

可選地，所述實際失效管線的沖蝕參數包括沖蝕介質參數和沖蝕速度，其中，所述沖蝕介質參數包括攜砂流體的類型及物化性質、固相顆粒的類型及物化性質以及含砂率。

可選地，所述失效點處的沖蝕參數包括沖蝕介質參數、沖蝕角度以及沖蝕速度，其中，所述沖蝕介質參數包括攜砂流體的類型及物化性質、固相顆粒的類型及物化性質以及含砂率。

可選地，所述沖蝕角度根據所述第二實驗管線的沖蝕云圖中占比最大流線的沖蝕角度確定。

可選地，所述沖蝕速度根據所述沖蝕介質中的固相顆粒在所述第二實驗管線的所述失效點處的沖蝕速度確定。

可選地，所述沖蝕介質中的固相顆粒在所述第二實驗管線的所述失效點處的沖蝕速度通過設置在所述第二實驗管線外的PIV測速模塊測得。

可選地，所述含砂率根據所述沖蝕介質中的固相顆粒在一定時間內沖擊至所述第二實驗管線的所述失效點的數量確定。