[發明專利]一種油田腐蝕監測用掛環器及其尺寸確定方法

在審

• 申請號: 202011329223.4
• 申請日: 2020-11-24
• 公開（公告）號: CN114542053A
• 公開（公告）日: 2022-05-27
• 發明（設計）人: 趙海洋;李芳;胡廣強;劉斌;張建軍;曾文廣;張江江;馮一波;郭玉潔;孫海礁;劉青山;劉強;高秋英
• 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西北油田分公司
• 主分類號: E21B47/01
• 分類號: E21B47/01;E21B17/02;G01N17/00
• 代理公司: 北京聿華聯合知識產權代理有限公司 11611
• 代理人: 劉華聯

本發明提供一種油田腐蝕監測用掛環器及其尺寸確定方法。掛環器與井下油管串接，包括內接頭和外接頭，外接頭的內壁設有內臺階部，內臺階部與內接頭的一端圍合形成有內環掛置槽；內接頭的外壁設有外臺階部，外臺階部與外接頭的一端圍合形成有外環掛置槽；內環掛置槽和外環掛置槽的壁厚均大于井下油管的壁厚，且內環掛置槽和外環掛置槽的高度以控制形狀突變、避免引起掛環器腐蝕開裂為標準選擇的高度。掛環器尺寸確定方法包括如下步驟：根據井下油管的內徑和壁厚確定內接頭的尺寸信息；根據內接頭的尺寸信息確定外接頭的尺寸信息；驗證掛環器是否滿足掛環器應力要求。本發明具有緩解掛環器應力集中，避免掛環器腐蝕開裂和管道失效等優點。

技術領域

本發明涉及油氣管線和設備腐蝕防護領域，尤其涉及一種油田腐蝕監測用掛環器及其尺寸確定方法。

背景技術

井下掛環法是指將用于腐蝕監測的試環(包括內環和外環)設置在專門為之設計的掛環器上，掛環器在油井提管柱作業時隨井下油管下入井筒，下一次作業時再隨井下油管一起取出，以定性監測和定量計算出井下工況條件下介質對油管的腐蝕狀況。采用井下掛環技術監測的井下腐蝕狀況完全和井下油管的腐蝕狀況相吻合，監測的腐蝕數據真實可靠；同時，該技術既可以監測井下油管的內腐蝕情況，又可以監測井下油管的外環空腐蝕情況，具有良好的腐蝕監測效果。

目前，現有的掛環器通常只要求滿足井下腐蝕監測的功能需求即可，并未考慮實際服役時的安全隱患問題。具體講，掛環器為固定試環，通常需在掛環器上加工凹槽，而掛環器的凹槽處極易在井下油管重力引起的拉伸載荷作用下出現應力集中問題，局部區域甚至可能高于屈服強度，導致在與井下油管相同的腐蝕環境下，掛環器更容易發生腐蝕開裂，進而引起管道失效風險，特別是在高H₂S分壓等材料開裂敏感的環境下更加明顯，其安全生產隱患大，無法保證井下腐蝕監測的可靠、安全運行，且經濟損失大。

發明內容

本發明要解決的技術問題是克服現有技術的不足，提供一種緩解掛環器應力集中，避免掛環器腐蝕開裂和管道失效的油田腐蝕監測用掛環器及其尺寸確定方法。

為解決上述技術問題，本發明提出的技術方案為：

一種油田腐蝕監測用掛環器，與井下油管串接，包括相互套接的內接頭和外接頭，其中，所述外接頭的內壁設有內臺階部，所述內臺階部與所述內接頭的一端圍合形成有內環掛置槽；所述內接頭的外壁設有外臺階部，所述外臺階部與所述外接頭的一端圍合形成有外環掛置槽；所述內環掛置槽和外環掛置槽的壁厚均大于所述井下油管的壁厚，且所述內環掛置槽和外環掛置槽的高度以控制形狀突變、避免引起掛環器腐蝕開裂為標準選擇的高度。

作為上述技術方案的進一步改進：

所述井下油管的壁厚與所述外環掛置槽的壁厚之比為1：1.1～1.4；所述外環掛置槽的壁厚與所述外臺階部的壁厚之比為1：1.1～1.7。

所述內接頭的內徑與所述井下油管的內徑相等。

所述外接頭的外表面與所述外臺階部的外表面平齊；所述外環掛置槽內安裝有外環，所述外環的厚度與所述外環掛置槽的高度相等。

所述外接頭的外徑與所述外臺階部的外徑相等，所述內臺階部的內徑與所述內接頭的內徑相等。

所述內環掛置槽的壁厚與所述內臺階部的壁厚之比為1：1.1＜1.3。

所述內接頭的內表面與所述內臺階部的內表面平齊；所述內環掛置槽內安裝有內環，所述內環的厚度與所述內環掛置槽的高度相等。

所述內環掛置槽和所述外環掛置槽的底面與側面的夾角均為緩解應力集中的圓弧角。

所述圓弧角的半徑等于所述內環掛置槽或外環掛置槽的高度。

一種上述所述的油田腐蝕監測用掛環器的尺寸確定方法，包括如下步驟：