井下凝析水腐蚀模拟测试装置的制作方法

1.本实用新型涉及天然气腐蚀装置研究领域，尤其涉及一种井下凝析水腐蚀模拟测试装置。


背景技术：

2.在天然气田开发油气生产过程中，水汽经过内外温差较大的管线时，在管线上部产生并积聚凝析水，管线中侵蚀气体如h2s、co2和天然气中一些易挥发腐蚀介质如乙酸等溶解于凝析水中，融入h2s、co2和乙酸等的凝析水会导致油套管内外壁腐蚀，严重时会导致管材失效，而天然气田井下不同深处的温度和压力存在差异，导致井下不同位置凝析水含量不同，所以研究井下不同深度位置凝析水对管材腐蚀程度的影响具有重要的意义。
3.目前，对井下不同深度位置凝析水对管材腐蚀程度的影响研究一般采用人工对实际现场工况进行试验。
4.但是，实际现场工况下进行试验会产生很多影响，比如参与人员安全风险过高，影响现场生产作业等等。


技术实现要素：

5.本实用新型提供一种井下凝析水腐蚀模拟测试装置，能有效真实地模拟出井下不同深度位置凝析水环境，用以至少解决施工现场试验安全风险高，影响现场生产作业的技术问题。
6.为了实现上述目的，本实用新型提供一种井下凝析水腐蚀模拟测试装置，包括：测试主体以及加热机构。
7.所述测试主体包括试验管、温度监测机构和压力监测机构，所述试验管内部具有可供多组样品沿着所述试验管的轴向排布的容纳空间，所述试验管的两端分别密封设有用于控制试验气体进入和排出的进气控制阀和出气控制阀。
8.所述试验管穿设在所述加热机构上且所述加热机构靠近所述试验管进气的一端，所述加热机构用于对所述试验管进气的一端进行加热。
9.所述温度监测机构和所述压力监测机构的检测端伸入所述试验管的内部。
10.在一种可能实施的方式中，所述温度监测机构包括温度传感器以及热电偶，所述温度传感器电连接所述热电偶，所述试验管的顶端开设可供所述热电偶伸入所述试验管内部的第一插入口。
11.可选地，所述热电偶长度大于或等于所述试验管长度，以使所述热电偶对所述试验管内的不同位置进行测温。
12.在一种可能实施的方式中，所述压力监测机构包括压力传感器以及压力探针，所述压力传感器电连接所述压力探针，所述试验管的顶端开设可供所述压力探针伸入所述试验管内部的第二插入口。
13.在一种可能实施的方式中，所述加热机构包括：加热箱、循环泵和加热器，所述试
验管密封穿设在所述加热箱上。
14.所述加热箱两端分别设置有介质入口和介质出口，所述介质入口和所述介质出口之间通过导管连接所述循环泵和所述加热器，以使所述加热箱、所述循环泵和所述加热器形成循环的管路。
15.所述加热器用于对所述管路中的介质加热，以使被加热的所述介质进入所述加热箱对所述试验管进行加热。
16.可选地，所述介质入口靠近所述加热箱的底端开设，所述介质出口靠近所述加热箱的顶端开设。
17.可选地，所述试验管与所述加热箱之间通过堵头和紧固件密封连接。
18.在一种可能实施的方式中，所述井下凝析水腐蚀模拟测试装置还包括：支架，所述支架与所述加热箱相连，用于对所述加热箱进行支撑，以使所述试验管保持竖直。
19.可选地，所述支架包括四个支脚，四个所述支脚的一端连接在所述加热箱的底端。
20.可选地，所述支架还包括：第一扁钢和第二扁钢，所述第一扁钢的两端分别与相邻两个所述支脚的中部相连，所述第二扁钢的两端分别与相对的两个支脚的底部相连。
21.本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置，通过设置测试主体和加热机构，测试主体包括试验管、温度监测机构和压力监测机构，试验管内部具有可供多组样品沿着试验管的轴向排布的容纳空间，其两端设有进气控制阀和出气控制阀，温度监测机构和压力监测机构伸入试验管内部对试验管内部的温度及压力进行监测，加热机构设置在试验管进气的一端，试验时，将多组样品轴向布置在试验管内部，将试验气体从进气控制阀通入，加热机构对试验管进行加热，通过温度监测机构和压力监测机构对试验管内部的温度及压力进行测量并通过调节加热机构和进气控制阀、出气控制阀对试验管内部的温度和压力进行调节，使样品在试验管内不同位置处能具有不同的温度和压力，得到样品在试验管内不同位置处腐蚀程度与温度、压力、凝析水含量等因素的关系，从而模拟井下不同位置处于不同温度和压力的环境下，凝析水对管材的腐蚀效果，本实用新型提供的井下凝析水腐蚀模拟装置结构简单、操作方便、控制精度高，可有效、真实地模拟出井下不同深度位置所处环境，并能在实验室等地方进行试验，避免人员下施工现场试验造成安全问题，影响现场工作作业等。
22.本实用新型的附加方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
23.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作一简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获取其他的附图。
24.图1为本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置的结构示意图；
25.图2为本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置的测试主体的结构示意图；
26.图3为本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置的加热机构的结构
示意图；
27.图4为本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置的试验管的剖面图；
28.图5为本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置的另一种结构示意图；
29.图6为本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置的另一种结构的支架结构示意图。
30.附图标记说明：
31.100-测试主体；
32.110-试验管；
33.111-进气控制阀；
34.112-出气控制阀；
35.113-第一插入口；
36.114-第二插入口；
37.120-温度监测机构；
38.121-温度传感器；
39.122-热电偶；
40.130-压力监测机构；
41.131-压力传感器；
42.132-压力探针；
43.200-加热机构；
44.210-加热箱；
45.211-介质入口；
46.212-介质出口；
47.220-循环泵；
48.230-加热器；
49.300-支架；
50.310-支脚；
51.320-第一扁钢；
52.330-第二扁钢。
具体实施方式
53.为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
54.为了简化本实用新型的公开，下文对特定例子的部件和设置进行描述。当然，它们仅仅为示例，并且目的不在于限制本实用新型。此外，本实用新型提供的各种特定的工艺和
材料的例子，但是本领域普通技术人员可以意识到其他工艺的可应用性和/或其他材料的使用。
55.气田井下不同深度位置的温度和压力存在差异，导致井下不同位置处凝析水含量不同，凝析水会导致井下油套管外壁腐蚀，严重时会导致管材失效，所以研究井下不同位置处凝析水对管材腐蚀程度的影响具有重要的意义，但是，在实际现场工况下进行研究井下不同位置凝析水对管材腐蚀程度的影响，会产生诸多影响，例如安全风险过高，影响现场生产作业等等，于是，设计开发一种能模拟高温高压、含有各种腐蚀介质的井下凝析水腐蚀试验装置来研究井下不同位置处凝析水对金属管材的腐蚀情况是十分必要的。
56.有鉴于此，本实用新型提供一种井下凝析水腐蚀模拟测试装置，可有效、真实地模拟出井下不同深度位置所处环境，并能在实验室等地方进行试验，避免人员下施工现场试验造成安全问题，影响现场工作作业等，并且结构简单、操作方便、控制精度高。
57.下面参考附图并结合具体的实施例描述本实用新型。
58.图1为本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置的结构示意图，图2为本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置的测试主体的结构示意图，图3为本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置的加热机构的结构示意图。
59.参考图1至图3所示，本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置，包括：测试主体100以及加热机构200。
60.其中，测试主体100可以模拟油气开采中的井下环境，测试主体100包括试验管110、温度监测机构120和压力监测机构130，试验管110内部具有可供多组样品沿着试验管110的轴向排布的容纳空间，试验管110的两端分别密封设有用于控制试验气体进入和排出的进气控制阀111和出气控制阀112。
61.容易理解的是，试验管110相当于缩小版的实际油气开采现场中的气田井，试验时，在试验管110内部轴向排布的多组试验样品相当于在气田井中不同深度的被研究材料，试验气体通过进气控制阀111进入试验管110，通过出气控制阀112排出试验管110，可以通过调节进气控制阀111和出气控制阀112的试验气体流量来实现对试验管110内部压力的调整，极致还原气田井下压力环境。
62.这里，需要说明的是，试验样品可以是井下管材、井下工具等所对应的金属材料，试验气体是包含气田井下所有腐蚀介质的气体，极致还原气田井下气体环境。
63.其中，试验管110穿设在加热机构200上且加热机构200靠近试验管110进气的一端，加热机构200用于对试验管110进气的一端进行加热。
64.这里，需要说明的是，加热机构200只对试验管110进气的一端进行加热，可以实现试验气体从进气端到出气端呈不同温度梯度分布，使试验样品可以处于不同温度环境下，极致还原井下温度环境。
65.为了实时监测并调节试验管110内部温度和压力情况，本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置设置有温度监测机构120和压力监测机构130，其中温度监测机构120和压力监测机构130的检测端伸入试验管110的内部进行测量，并通过控制加热机构200和进气控制阀111、出气控制阀112对试验管110内部温度和压力进行调节。
66.综上所述，本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置能极致还原气田井下气体环境、温度环境和压力环境，有效、真实地模拟出井下不同深度位置所处环境，
使样品在试验管内不同位置处能具有不同的温度和压力，得到样品在试验管内不同位置处腐蚀程度与温度、压力、凝析水含量等因素的关系，从而模拟井下不同位置处于不同温度和压力的环境下，凝析水对管材的腐蚀效果，本模拟测试装置能在实验室等地方进行试验，避免人员下施工现场试验造成安全问题，影响现场工作作业，并且结构简单、操作方便、控制精度高。
67.参考图1和图2所示，温度监测机构120可以包括温度传感器121以及热电偶122，温度传感器121电连接热电偶122，试验管110的顶端开设可供热电偶122伸入试验管110内部的第一插入口113。
68.热电偶122是工业上最常用的温度检测元件之一，将热电偶122通过试验管110顶端的第一插入口113伸入试验管110对试验管110内部进行测温，并将测量结果反馈给温度传感器121，温度传感器121将测量结果转换成可用输出信号直观的反馈给试验人员。
69.图4为本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置的试验管的剖面图，参考图4所示，在本实用新型的一种可能实施方式中，可以将热电偶122的长度设置成大于或等于试验管110的长度，以使热电偶122对试验管110内的不同位置进行测温。
70.容易理解的是，将热电偶122的长度设置成大于或等于试验管110的长度，可以使热电偶122能检测到整根试验管110内部的温度情况，可一次性将试验管110内部温度情况反馈给试验人员。
71.参考图1和图2所示，压力监测机构130可以包括压力传感器131以及压力探针132，压力传感器131电连接压力探针132，试验管110的顶端开设可供压力探针132伸入试验管110内部的第二插入口114。
72.压力探针132是测量用接触媒介，为高端精密型电子元件，将压力探针132通过试验管110顶端开设的第二插入口114伸入试验管110对试验管110内部进行精确测压并将测量结果反馈给压力传感器131，压力传感器131将测量结果转化成电气信号直观地反馈给试验人员。
73.参考图1和图3所示，在本实用新型的一种可能实施方式中，加热机构200可以包括：加热箱210、循环泵220和加热器230，试验管110密封穿设在加热箱210上。
74.此处，试验管110密封穿设在加热箱210上可以采用试验管110与加热箱210之间通过堵头和紧固件密封连接，防止加热箱210中的加热介质泄露。
75.加热箱210两端分别设置有介质入口211和介质出口212，介质入口211和介质出口212之间通过导管连接循环泵220和加热器230，以使加热箱210、循环泵220和加热器230形成循环的管路。
76.容易理解的是，将加热箱210、循环泵220和加热器230闭合成循环的管路，可对试验管110进行循环式加热，节省试验用料。
77.其中，加热器230用于对管路中的介质加热，以使被加热的介质进入加热箱210对试验管110进行加热。
78.在这里，加热机构200中流通的介质可以是液态、气态甚至是固态，最优的，加热机构200中流通的介质为原油，如此，可以还原井下原油对气田井的加热效果，此时，加热箱210可以是油浴加热箱，加热器230可以是油浴锅。
79.其中，可选地，介质入口211靠近加热箱210的底端开设，介质出口212靠近加热箱
210的顶端开设，即，介质入口211靠近试验气体入口端，介质出口212远离试验气体入口端，如此，可以还原井下原油对气田井的加热过程，使试验效果更具说服力。
80.当然，本实用新型还不止于此，参考图1所示，本实用新型提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置还包括支架300。
81.其中，支架300与加热箱210相连，用于对加热箱210进行支撑，以使试验管110保持竖直。
82.可选地，为了进一步保证模拟测试装置的结构稳定性，支架300可以包括四个支脚310，四个支脚310的一端连接在加热箱210的底端，并四向散开将模拟测试装置支撑在支撑面上。
83.图5为本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置的另一种结构示意图，图6为本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置的另一种结构的支架结构示意图。
84.参考图5至图6所示，为了使模拟试验装置结构更具稳定性，在本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置的另一种结构中，支架300还可以包括：第一扁钢320和第二扁钢330，第一扁钢320的两端分别与相邻两个支脚310的中部相连，第二扁钢330的两端分别与相对的两个支脚的底部相连。
85.即，如图6所示，将支脚310中部用第一扁钢320闭合相连，将支脚310底部用第二扁钢330“+”型相连，显而易见的，此种方式可以使模拟试验装置结构更具稳定性。
86.下面具体叙述本实用新型提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置的使用方法：
87.首先，通过夹具将多组试验样品悬挂于试验管内，然后将试验气体通过进气控制阀自下而上通入试验管内，并从出气控制阀排出，利用加热机构对试验管进气的一端进行加热，读取温度传感器和压力传感器读数，并调节加热机构调整试验管内部温度，调节进气控制阀和出气控制阀调整试验管内部压力，以此来模拟出气田井下不同深度位置处不同温度和压力的环境下，凝析水对管材的腐蚀效果。
88.本实用新型实施例提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置，通过设置测试主体和加热机构，测试主体包括试验管、温度监测机构和压力监测机构，试验管内部具有可供多组样品沿着试验管的轴向排布的容纳空间，其两端设有进气控制阀和出气控制阀，温度监测机构和压力监测机构伸入试验管内部对试验管内部的温度及压力进行监测，加热机构设置在试验管进气的一端，试验时，将多组样品轴向布置在试验管内部，将试验气体从进气控制阀通入，加热机构对试验管进行加热，通过温度监测机构和压力监测机构对试验管内部的温度及压力进行测量并通过调节加热机构和进气控制阀、出气控制阀对试验管内部的温度和压力进行调节，使样品在试验管内不同位置处能具有不同的温度和压力，得到样品在试验管内不同位置处腐蚀程度与温度、压力、凝析水含量等因素的关系，从而模拟井下不同位置处于不同温度和压力的环境下，凝析水对管材的腐蚀效果，本实用新型提供的井下凝析水腐蚀模拟装置结构简单、操作方便、控制精度高，可有效、真实地模拟出井下不同深度位置所处环境，并能在实验室等地方进行试验，避免人员下施工现场试验造成安全问题，影响现场工作作业等。
89.在本实用新型的描述中，需要理解的是，所使用的术语“中心”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“顶端”、“底端”、“上”、“下”、“左”、“右”、“前”、“后”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”“轴
向”、“周向”等指示方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的位置或原件必须具有特定的方位、以特定的构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。
90.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等应做广义理解，例如可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成为一体；可以是机械连接，也可以是电连接或者可以互相通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以使两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。
91.在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
92.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本实用新型的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本实用新型进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本实用新型各实施例技术方案的范围。

技术特征：
1.一种井下凝析水腐蚀模拟测试装置，其特征在于，包括：测试主体以及加热机构；所述测试主体包括试验管、温度监测机构和压力监测机构，所述试验管内部具有可供多组样品沿着所述试验管的轴向排布的容纳空间，所述试验管的两端分别密封设有用于控制试验气体进入和排出的进气控制阀和出气控制阀；所述试验管穿设在所述加热机构上且所述加热机构靠近所述试验管进气的一端，所述加热机构用于对所述试验管进气的一端进行加热；所述温度监测机构和所述压力监测机构的检测端伸入所述试验管的内部。2.根据权利要求1所述的井下凝析水腐蚀模拟测试装置，其特征在于，所述温度监测机构包括温度传感器以及热电偶，所述温度传感器电连接所述热电偶，所述试验管的顶端开设可供所述热电偶伸入所述试验管内部的第一插入口。3.根据权利要求2所述的井下凝析水腐蚀模拟测试装置，其特征在于，所述热电偶长度大于或等于所述试验管长度，以使所述热电偶对所述试验管内的不同位置进行测温。4.根据权利要求1-3任一所述的井下凝析水腐蚀模拟测试装置，其特征在于，所述压力监测机构包括压力传感器以及压力探针，所述压力传感器电连接所述压力探针，所述试验管的顶端开设可供所述压力探针伸入所述试验管内部的第二插入口。5.根据权利要求1-3任一所述的井下凝析水腐蚀模拟测试装置，其特征在于，所述加热机构包括：加热箱、循环泵和加热器，所述试验管密封穿设在所述加热箱上；所述加热箱两端分别设置有介质入口和介质出口，所述介质入口和所述介质出口之间通过导管连接所述循环泵和所述加热器，以使所述加热箱、所述循环泵和所述加热器形成循环的管路；所述加热器用于对所述管路中的介质加热，以使被加热的所述介质进入所述加热箱对所述试验管进行加热。6.根据权利要求5所述的井下凝析水腐蚀模拟测试装置，其特征在于，所述介质入口靠近所述加热箱的底端开设，所述介质出口靠近所述加热箱的顶端开设。7.根据权利要求5所述的井下凝析水腐蚀模拟测试装置，其特征在于，所述试验管与所述加热箱之间通过堵头和紧固件密封连接。8.根据权利要求5所述的井下凝析水腐蚀模拟测试装置，其特征在于，还包括：支架；所述支架与所述加热箱相连，用于对所述加热箱进行支撑，以使所述试验管保持竖直。9.根据权利要求8所述的井下凝析水腐蚀模拟测试装置，其特征在于，所述支架包括四个支脚；四个所述支脚的一端连接在所述加热箱的底端。10.根据权利要求9所述的井下凝析水腐蚀模拟测试装置，其特征在于，所述支架还包括：第一扁钢和第二扁钢，所述第一扁钢的两端分别与相邻两个所述支脚的中部相连，所述第二扁钢的两端分别与相对的两个支脚的底部相连。
技术总结
本实用新型实施例提供一种井下凝析水腐蚀模拟测试装置，包括：测试主体以及加热机构，测试主体包括试验管、温度监测机构和压力监测机构，试验管内部具有可供多组样品沿着试验管的轴向排布的容纳空间，试验管的两端分别密封设有用于控制试验气体进入和排出的进气控制阀和出气控制阀，试验管穿设在加热机构上且加热机构靠近试验管进气的一端，加热机构用于对试验管进气的一端进行加热，温度监测机构和压力监测机构的检测端伸入试验管的内部。本实用新型提供的井下凝析水腐蚀模拟测试装置，可以有效真实地模拟出井下不同深度位置凝析水环境，可在实验室进行试验，避免人员在施工现场试验导致安全风险大、影响现场生产作业等。影响现场生产作业等。影响现场生产作业等。


技术研发人员：谢俊峰 赵密锋 刘洪涛 胡芳婷 赵国仙 章景城 耿海龙 宋洋 周建平 李岩 宋文文 熊茂县 马磊 邢星 王华
受保护的技术使用者：中国石油天然气股份有限公司
技术研发日：2020.04.13
技术公布日：2021/3/9