專利名稱：一種高溫高壓多相流腐蝕試驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及ー種高溫高壓多相流腐蝕試驗(yàn)裝置，特別是用于評(píng)價(jià)高溫高壓多相流條件下材料在硫化氫、ニ氧化碳等腐蝕介質(zhì)中的流動(dòng)腐蝕情況，并可實(shí)時(shí)觀測(cè)在不同溫度、壓力、水平或垂直及不同傾斜角度多相流條件下材料的流動(dòng)腐蝕情況和腐蝕介質(zhì)的相態(tài)。
背景技術(shù)：
隨著石油天然氣勘探開發(fā)的不斷深入，ー些高溫高壓高產(chǎn)深井的相繼投入開發(fā)，油氣開采環(huán)境變得越來越惡劣，特別是高含ニ氧化碳、硫化氫及元素硫等含硫組分油氣田的開發(fā)，使得開發(fā)和集輸過程中的腐蝕問題越來越嚴(yán)重。由于石油管多處于油、氣、水、固共存的多相流動(dòng)腐蝕環(huán)境中，受到多相流沖刷腐蝕的作用。尤其當(dāng)流體具有強(qiáng)腐蝕性且流體內(nèi)含有固體顆粒的情況下，高流速將導(dǎo)致石油管的迅速破壞。多相流沖刷腐蝕是ー個(gè)涉及 面廣且危害很大的腐蝕類型，近年來已逐漸成為腐蝕科學(xué)研究中的ー個(gè)熱點(diǎn)。目前，在高溫高壓腐蝕裝置方面，存在以下不足
(I)現(xiàn)有的高溫高壓腐蝕裝置中腐蝕介質(zhì)水平流動(dòng)為主，無法滿足(Γ45°不同傾斜角度下的流型實(shí)驗(yàn)需求，這對(duì)于研究多相流腐蝕帶來了諸多不便。(2)現(xiàn)有的高溫高壓腐蝕裝置中腐蝕介質(zhì)水平流動(dòng)，這種単一的流動(dòng)方向和流型決定了腐蝕實(shí)驗(yàn)過程中腐蝕介質(zhì)與試樣的接觸方式無法真實(shí)模擬實(shí)際工程中腐蝕介質(zhì)多相流流動(dòng)對(duì)試樣產(chǎn)生的沖蝕、腐蝕行為。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決現(xiàn)有高溫高壓腐蝕裝置的不足，目的是提供一種模擬石油天然氣生產(chǎn)過程中實(shí)際高溫高壓條件下材料在流動(dòng)腐蝕介質(zhì)中多相流腐蝕狀況的裝置，為評(píng)價(jià)高含硫高含ニ氧化碳酸性氣田的開采安全性提供實(shí)驗(yàn)依據(jù)，同時(shí)也可為某些石油エ業(yè)特殊環(huán)境中材料的腐蝕試驗(yàn)提供服務(wù)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案
ー種高溫高壓多相流腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于它包括高溫高壓釜、視窗、磁耦合攪拌器、加熱和保溫裝置、支座、電器與安全控制部分。電器和安全部分包括、壓カ傳感器、溫度傳感器、壓カ數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、溫度數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)、壓カ數(shù)顯裝置、溫度數(shù)顯裝置、過溫過壓保護(hù)系統(tǒng)、時(shí)間繼電器、通信接ロ。支座部分包括轉(zhuǎn)動(dòng)軸、圓柱蝸桿、支架基座。高溫高壓釜體、高溫高壓釜蓋和兩根支管采用耐腐蝕合金鋼材料制造，具有耐酸、耐堿以及對(duì)氯氣、次氯酸鹽、ニ氧化氯溶液等各種濃度的酸溶液具有顯著耐腐蝕性能，流動(dòng)腐蝕裝置釜體和支管工作氣密封壓カO 70MPa，工作溫度O 200°C。在高溫高壓釜的兩根支管上各裝有一個(gè)視窗，密封、強(qiáng)度、耐蝕性、耐溫及熱疲勞壽命與高溫高壓釜體相當(dāng)，可實(shí)時(shí)觀測(cè)在不同溫度壓カ條件下材料的流動(dòng)腐蝕情況和腐蝕介質(zhì)的相態(tài)。在高溫高壓釜外有ー層以加熱保溫套，可實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫高壓釜的工作溫度(O 200°C)的控制。在高溫高壓釜蓋之上裝有磁耦合攪拌器，使腐蝕介質(zhì)在高溫高壓釜內(nèi)循環(huán)流動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速O 1200rpm無級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)速控制、測(cè)量及轉(zhuǎn)數(shù)采集計(jì)算機(jī)實(shí)時(shí)控制，并實(shí)時(shí)顯示和記錄。不同轉(zhuǎn)速對(duì)應(yīng)不同的循環(huán)流動(dòng)速度，且循環(huán)流動(dòng)速度可以采用非侵入式流量計(jì)測(cè)量。磁耦合攪拌器密封、強(qiáng)度、耐腐蝕、耐溫及熱疲勞壽命與高溫高壓釜體相當(dāng)，無高溫退磁，無磁渦流過熱，在O 200°C工作環(huán)境中可長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。在高溫高壓釜下方裝有與之匹配的支架基座，支架基座上的圓柱蝸桿可驅(qū)動(dòng)釜體進(jìn)行不同角度的傾斜，支架基座具有滿足高溫高壓釜正常工作的良好機(jī)械性能。數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)及其軟件可實(shí)現(xiàn)磁耦合攪拌器的轉(zhuǎn)速、測(cè)試溫度、測(cè)試時(shí)間的數(shù)字采集和控制，溫度、壓力、轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄數(shù)據(jù)。
本發(fā)明由于采取以上技術(shù)方案，具有以下優(yōu)點(diǎn)
(1)可模擬材料在油、氣、水、固共存的多相流動(dòng)腐蝕環(huán)境中不同腐蝕介質(zhì)不同溫度及壓カ條件下的腐蝕情況；
(2)通過圓柱蝸桿調(diào)整釜體的傾斜角度，靈活多樣地實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)室所需的不同傾斜角度下的多相流狀態(tài)；
(3)視窗可實(shí)時(shí)觀測(cè)在不同溫度壓カ條件下材料的流動(dòng)腐蝕情況和腐蝕介質(zhì)的相態(tài)；
(4)磁耦合攪拌器使下部葉片旋轉(zhuǎn)，實(shí)現(xiàn)硫化氫等腐蝕介質(zhì)在高溫高壓釜中循環(huán)流動(dòng)，從而得到材料在硫化氫等腐蝕介質(zhì)流動(dòng)下腐蝕狀況；
(5)數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)及其軟件可實(shí)現(xiàn)磁耦合攪拌器的轉(zhuǎn)速、測(cè)試溫度、測(cè)試時(shí)間的數(shù)字采集和控制，溫度、壓力、轉(zhuǎn)速可實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄數(shù)據(jù)。


圖I是本發(fā)明高溫高壓多相流腐蝕試驗(yàn)裝置的整體結(jié)構(gòu)組成示意圖。圖2是本發(fā)明高溫高壓多相流腐蝕試驗(yàn)裝置葉片布置示意圖。
具體實(shí)施例方式下面結(jié)合附圖和實(shí)例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的描述。本發(fā)明為ー種高溫高壓多相流腐蝕試驗(yàn)裝置。如圖I所示，它包括高溫高壓釜體
I、高溫高壓釜蓋2、磁耦合攪拌器3、支管9、支管密封裝置4、視窗5、葉片6、限流盤7、攪拌桿8、壓カ傳感器10、溫度傳感器11、加熱和保溫裝置12。其中磁耦合攪拌器3下部連接攪拌桿8和葉片6，葉片之上有限流盤7，當(dāng)高溫高壓流動(dòng)腐蝕裝置內(nèi)存在流體時(shí)，磁耦合攪拌器3帶動(dòng)下部連接攪拌桿8和葉片6 —起轉(zhuǎn)動(dòng)，由于限流盤7的作用，使流體只能流入下支管，從上支管流出回到高溫高壓釜體I內(nèi)，從而建立流體在高溫高壓流動(dòng)腐蝕裝置內(nèi)的循環(huán)，根據(jù)試驗(yàn)要求及相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)就可以評(píng)價(jià)材料腐蝕情況。如圖I所示，壓カ傳感器10位于高溫高壓釜體I靠近頂部的位置，可以實(shí)時(shí)測(cè)量高溫高壓流動(dòng)腐蝕裝置內(nèi)的壓力，溫度傳感器11位于高溫高壓釜體I內(nèi)的底部，可以實(shí)時(shí)測(cè)量高溫高壓流動(dòng)腐蝕裝置內(nèi)的溫度，將數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)數(shù)字顯示，并可以在計(jì)算機(jī)上實(shí)時(shí)顯示和記錄。如圖I所示，高溫高壓多相流腐蝕試驗(yàn)裝置的兩個(gè)支管9上各有一個(gè)視窗5，通過視窗5可以實(shí)時(shí)觀測(cè)到腐蝕介質(zhì)的相態(tài)以及材料在高溫高壓流動(dòng)腐蝕裝置內(nèi)不同溫度和氣密封壓カ下的腐蝕情況。在高溫高壓流動(dòng)腐蝕裝置的兩個(gè)支管9的末端是兩個(gè)支管密封裝置4，可實(shí)現(xiàn)實(shí)驗(yàn)過程中腐蝕裝置支管的密封。如圖I所示，高溫高壓釜釜體下方帶有孔道，其正中挖出的部分與支架基座上突起的環(huán)恰好吻合，轉(zhuǎn)動(dòng)軸12進(jìn)入孔道，從而達(dá)到連接高溫高壓釜釜體和支架基座的目的。如圖I所示，支架基座上圓柱蝸桿14，轉(zhuǎn)動(dòng)圓柱蝸桿的渦輪帶動(dòng)蝸桿部件運(yùn)動(dòng)(上升或下降)，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)生的位移驅(qū)動(dòng)支架基座上的釜體圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸12旋轉(zhuǎn)，測(cè)量出蝸桿運(yùn)動(dòng)的位移Cl1以及圓柱蝸桿14的蝸桿部件與轉(zhuǎn)動(dòng)軸12之間的距離d2，計(jì)算出Cl1M2，查出該正切值對(duì)應(yīng)的角度即為反應(yīng)釜的傾斜角度 ，同時(shí)基于圓柱蝸桿可以實(shí)現(xiàn)自鎖的特點(diǎn)，圓柱蝸桿14、15相互配合實(shí)現(xiàn)試驗(yàn)中所需不同傾斜角度下的多相流狀態(tài)。如圖2所示，葉片6在高溫高壓釜中布置位置，支管9位于高溫高壓釜的切線方向。磁耦合攪拌器3下部連接攪拌桿8和葉片6，當(dāng)高溫高壓流動(dòng)腐蝕裝置內(nèi)存在流體吋，磁率禹合攪拌器3帶動(dòng)下部連接攪拌桿8和葉片6 —起轉(zhuǎn)動(dòng),使流體進(jìn)入高溫高壓流動(dòng)腐蝕裝置內(nèi)的下支管。
權(quán)利要求
1.一種高溫高壓多相流腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于包括高溫高壓釜體(I)、高溫高壓釜蓋(2)、磁耦合攪拌器(3)、支管(9)、支管密封裝置(4)、視窗(5)、葉片(6)、限流盤(7)、攪拌桿(8)、壓力傳感器(10)、溫度傳感器(11)、時(shí)間繼電器、數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)、轉(zhuǎn)動(dòng)軸(12)、支架(13)、圓柱蝸桿(14、15)。
2.如權(quán)利要求I所述的一種高溫高壓多相流腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于高溫高壓釜體(I )、高溫高壓釜蓋(2)和支管(9)采用耐腐蝕合金鋼材料制造，具有耐酸、耐堿以及對(duì)氯氣、次氯酸鹽、二氧化氯溶液等各種濃度的酸溶液具有顯著耐腐蝕性能。
3.如權(quán)利要求I所述的一種高溫高壓多相流流動(dòng)裝置，其特征在于高溫高壓釜體(I)、支管(9)及視窗(5)的工作氣密封壓力O 70MPa，工作溫度O 200°C。
4.如權(quán)利要求I所述的一種高溫高壓多相流腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于在高溫高壓釜蓋(2 )之上裝有磁耦合攪拌器(3 )，使腐蝕介質(zhì)在高溫高壓釜試驗(yàn)循環(huán)流動(dòng)，可實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)速O 1200rpm無級(jí)調(diào)速，轉(zhuǎn)速控制、測(cè)量和轉(zhuǎn)數(shù)采集由計(jì)算機(jī)軟件控制，并實(shí)時(shí)顯示和記錄；磁耦合攪拌器(3 )密封、強(qiáng)度、耐腐蝕、耐溫及熱疲勞壽命與高溫高壓釜體(I)相當(dāng)，無高溫退磁，無磁渦流過熱，在O 200°C工作環(huán)境中可長時(shí)間連續(xù)運(yùn)行。
5.如權(quán)利要求I所述的一種高溫高壓多相流腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于磁耦合攪拌器(3)下部連接攪拌桿(8)和葉片(6)，當(dāng)高溫高壓流動(dòng)腐蝕裝置內(nèi)存在流體時(shí)，磁耦合攪拌器(I)帶動(dòng)下部連接攪拌桿(8)和葉片(6) —起轉(zhuǎn)動(dòng)，由于限流盤(7)的作用，使流體只能流入下支管，從上支管流出回到高溫高壓釜體(I)內(nèi)，從而建立流體在高溫高壓流動(dòng)腐蝕裝置內(nèi)的循環(huán)。
6.如權(quán)利要求I所述的一種高溫高壓多相流腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于在高溫高壓釜(I)的兩根支管(9)上各裝有一個(gè)視窗(5)，其密封、強(qiáng)度、耐蝕性、耐溫及熱疲勞壽命與高溫高壓釜體(I)相當(dāng)，可實(shí)時(shí)觀測(cè)在不同溫度壓力條件下材料的流動(dòng)腐蝕情況和腐蝕介質(zhì)的相態(tài)。
7.如權(quán)利要求I所述的一種高溫高壓多相流腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于數(shù)據(jù)采集與控制系統(tǒng)及其軟件可實(shí)現(xiàn)磁耦合攪拌器(3)的轉(zhuǎn)速、測(cè)試溫度、測(cè)試時(shí)間的數(shù)字控制，實(shí)現(xiàn)溫度、壓力、轉(zhuǎn)速的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)并記錄數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求I所述的一種高溫高壓多相流腐蝕試驗(yàn)裝置，其特征在于支架基座(13)上安裝有用于調(diào)整反應(yīng)釜傾斜角度((Γ45°)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸(12)和圓柱蝸桿(14)，反應(yīng)釜圍繞轉(zhuǎn)動(dòng)軸(12)旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)動(dòng)圓柱蝸桿(14、15)可以實(shí)現(xiàn)反應(yīng)釜不同傾斜角度下((Γ45° )的多相流腐蝕條件，進(jìn)行腐蝕試驗(yàn)。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種高溫高壓多相流腐蝕試驗(yàn)裝置，該裝置采用整體鍛造耐蝕合金鋼材料制造，最大工作氣密封壓力70MPa，最高工作溫度200℃，具有耐酸、耐堿、耐氯氣等腐蝕性介質(zhì)以及顯著的耐蝕性。在腐蝕裝置裝有的視窗，其密封、強(qiáng)度、耐蝕性、耐溫及熱疲勞壽命與高溫高壓釜體相當(dāng)，可實(shí)時(shí)觀測(cè)在不同溫度壓力條件下材料的流動(dòng)腐蝕情況和腐蝕介質(zhì)的相態(tài)。安裝有磁耦合攪拌器，其轉(zhuǎn)速采用計(jì)算機(jī)數(shù)控并實(shí)時(shí)顯示記錄，實(shí)現(xiàn)腐蝕介質(zhì)在裝置內(nèi)循環(huán)流動(dòng)。支架基座上安裝有調(diào)整反應(yīng)釜傾斜角度(0~45°)的轉(zhuǎn)動(dòng)軸和圓柱蝸桿，可滿足不同傾斜角度下的多相流模擬需求。本發(fā)明適用于模擬石油和天然氣的開發(fā)、集輸及加工過程中苛刻環(huán)境下的材料腐蝕試驗(yàn)。
文檔編號(hào)G01N17/00GK102706794SQ20121022192
公開日2012年10月3日 申請(qǐng)日期2012年7月2日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月2日
發(fā)明者任建, 侯鐸, 張智, 施太和, 曾德智, 朱紅均, 王霞, 瞿騰飛, 肖國清 申請(qǐng)人:西南石油大學(xué)