本發(fā)明屬于油井管腐蝕評價技術(shù)領(lǐng)域，特別涉及一種評價鉆桿內(nèi)涂層耐蝕性能的裝置和方法。

背景技術(shù)：
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油氣井開采過程中，鉆桿的工作環(huán)境(鉆井泥漿和地層)中常含有腐蝕性介質(zhì)(如O₂、H₂S、CO₂、Cl^-及鉆井泥漿添加劑的分解產(chǎn)物等)，這些腐蝕性介質(zhì)會對鉆桿產(chǎn)生嚴重腐蝕。同時在鉆井過程中，鉆桿還要承受拉、壓、彎、扭、振動載荷、旋轉(zhuǎn)離心和起下鉆時附加的動載作用等，工作條件十分惡劣。在上述各種因素的共同作用下，常常造成鉆桿腐蝕失效。

施加內(nèi)涂層是防止鉆桿發(fā)腐蝕，提高鉆桿的使用壽命的有效防護措施之一。但是，鉆桿內(nèi)涂層種類繁多，質(zhì)量參差不齊，在使用過程中，內(nèi)涂層質(zhì)量不合格引起鉆桿失效的案例時有發(fā)生。為此，科研技術(shù)人員對鉆桿內(nèi)涂層的損傷機理、預防措施等進行了大量的研究，同時也開發(fā)了一些評價內(nèi)涂層服役性能的試驗裝置。

目前能夠評價內(nèi)涂層服役性能的試驗設備不多，主要有：(1)中國專利CN104913979A公開了“一種防腐涂層耐高溫高壓性評價試驗裝置及試驗方法”，該裝置由加熱系統(tǒng)、加壓系統(tǒng)、壓力測量系統(tǒng)、高壓閥門及管路組成；試驗方法的主要步驟是將待檢測的涂層試樣防腐試驗桶中，密封，然后使桶內(nèi)溫度和壓力達到規(guī)定條件后，再按照實驗要求的時間保溫保壓，直到實驗結(jié)束；最后取出樣品觀察。(2)中國專利CN204269486U中公開了“一種管道涂層彎曲試驗裝置”，該裝置包括電動液壓系統(tǒng)、試驗臺架以及彎曲模具三個部分；該裝置彎曲速率可控，能有效保證彎曲精度，測量管道涂層的極限彎曲性能。(3)中國專利CN204116209U中公開了“一種涂層高溫耐磨試驗裝置”，該裝置包括落砂漏斗和與落砂漏斗的出口相連接通的管道，管道出口的下方設置有用于放置試樣的試樣架，試樣架的背面設置有用于放置試樣架，試樣架背面設置有有加熱系統(tǒng)；該裝置解決了涂層在高溫環(huán)境中耐磨性能的測試及評價問題。

第一種試驗裝置能測試涂層耐高溫高壓腐蝕性能；第二種裝置能測試管道涂層在常溫下的極限彎曲性能；第三種模擬裝置僅能測試涂層在高溫和常溫下的耐磨性能。以上裝置功能比較單一，均不能模擬鉆桿受力、發(fā)生拉伸、扭轉(zhuǎn)、或彎曲的情況下，鉆桿內(nèi)涂層的耐化學介質(zhì)腐蝕和沖刷腐蝕性能。

技術(shù)實現(xiàn)要素：
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本發(fā)明的目的是針對上述問題，提供了一種評價鉆桿內(nèi)涂層耐蝕性能的裝置和方法。

為達到上述目的，本發(fā)明采用以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種評價鉆桿內(nèi)涂層耐蝕性能的裝置，包括具有密閉腔體的容器和應力加載裝置，該容器的底部設置有主加熱器，周向上設置有若干副加熱器，該容器的頂蓋上設置有與容器內(nèi)相連通的進氣管和出氣管，該容器的頂蓋中心處設置有多級電動攪拌器，多級電動攪拌器上自上而下設置的多個攪拌葉片伸入至容器內(nèi)；

該容器內(nèi)設置有多個樣品安裝口，每個樣品安裝口處均設置有一個應力加載裝置，其中應力加載裝置包括拉伸應力加載裝置、扭轉(zhuǎn)應力加載裝置和彎曲應力加載裝置，工作時，樣品通過應力加載裝置固定在對應的樣品安裝口處。

本發(fā)明進一步的改進在于，進氣管上設置有第一閥門，出氣管上設置有第二閥門。

本發(fā)明進一步的改進在于，該容器的頂蓋上還設置有壓力表、pH計和溫度計，分別用于監(jiān)測容器內(nèi)的壓力、pH值和溫度。

本發(fā)明進一步的改進在于，每個樣品安裝口均包括相互配合的固定底座和固定頂座。

本發(fā)明進一步的改進在于，拉伸應力加載裝置包括拉伸樣品夾具、拉伸緊固裝置和拉伸絕緣銷，其中，拉伸樣品的兩端均通過拉伸緊固裝置和拉伸絕緣銷安裝于拉伸樣品夾具上。

本發(fā)明進一步的改進在于，扭轉(zhuǎn)應力加載裝置包括扭轉(zhuǎn)樣品夾具、扭轉(zhuǎn)緊固裝置和定位絕緣銷；其中，扭轉(zhuǎn)樣品的一端通過定位絕緣銷定位在扭轉(zhuǎn)樣品夾具，另一端通過扭轉(zhuǎn)緊固裝置固定在扭轉(zhuǎn)樣品夾具上。

本發(fā)明進一步的改進在于，還包括定位卡刀以及開設在扭轉(zhuǎn)樣品夾具上的小角度定位槽，通過調(diào)整定位卡刀在小角度定位槽上的位置給扭轉(zhuǎn)樣品施加設定的扭轉(zhuǎn)應力。

本發(fā)明進一步的改進在于，彎曲應力加載裝置包括彎曲樣品夾具、若干彎曲絕緣銷、加載裝置和絕緣壓頭，其中，彎曲樣品的兩端通過彎曲絕緣銷活動連接在彎曲樣品夾具上，加載裝置沿著彎曲樣品徑向設置，絕緣壓頭設置在加載裝置的伸出端，通過加載裝置沿著彎曲樣品徑向移動，實現(xiàn)對彎曲樣品施加彎曲應力。

一種評價鉆桿內(nèi)涂層耐蝕性能的方法，該方法基于上述的一種評價鉆桿內(nèi)涂層耐蝕性能的裝置，包括以下步驟：

將加工好的樣品按試驗要求安裝至相應的應力加載裝置上，然后將裝有樣品的加載裝置安裝至相應的樣品安裝口；加入配置好的試驗溶液后按試驗要求進行除氧處理；啟動主加熱器和副加熱器，升溫至預定溫度；按照試驗要求通入腐蝕性氣體，補充氣體使達到預定壓力；根據(jù)試驗需要，啟動多級電動攪拌器，使流體達到預定流速；試驗過程中，實時監(jiān)測容器內(nèi)的試驗壓力、pH值和試驗溫度。

相對于現(xiàn)有技術(shù)，本發(fā)明由于采用以上技術(shù)方案，其具有以下優(yōu)點：

1、本發(fā)明涉及評價鉆桿內(nèi)涂層在化學-力學交互作用下耐蝕性能的裝置和方法，可以同時測量鉆桿內(nèi)涂層在不同的拉伸、彎曲或扭轉(zhuǎn)應力作用下的耐化學介質(zhì)腐蝕性能和沖蝕性能。

2、本發(fā)明涉及評價鉆桿內(nèi)涂層在化學-力學交互作用下耐蝕性能的裝置和方法，通過調(diào)節(jié)溫度和壓力，并通入H₂S、CO₂等腐蝕性氣體，可模擬多種工況不同井段的鉆桿內(nèi)涂層服役環(huán)境，實現(xiàn)了一種裝置多種用途。

3、本發(fā)明設置的主控溫器和副控溫器，可保證試驗達到預期試驗溫度。應用該裝置以及建立在該裝置基礎(chǔ)上的方法評價鉆桿內(nèi)涂層的防腐性能，對油田現(xiàn)場鉆桿內(nèi)涂層的選用和壽命預測具有重要意義。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明一種評價鉆桿內(nèi)涂層耐蝕性能的裝置法的整體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為樣品安裝口的俯視圖；

圖3為拉伸應力加載裝置示意圖；

圖4為扭轉(zhuǎn)應力加載裝置示意圖；其中，圖4(b)為圖4(a)的局部放大圖；

圖5為彎曲應力加載裝置示意圖。

附圖標號說明：

1、主加熱器，2、副加熱器，3、多級電動攪拌器，4、樣品安裝口，5、溫度計，6、壓力表，7、pH計，8、進氣管，9、出氣管，10、安裝底座，11、固定頂座，12、閥門，13、閥門，14、拉伸應力加載裝置，15、拉伸樣品夾具，16、拉伸緊固裝置，17、拉伸絕緣銷，18、拉伸樣品，19、扭轉(zhuǎn)應力加載裝置，20、扭轉(zhuǎn)樣品夾具，21、扭轉(zhuǎn)緊固裝置，22、定位絕緣銷，23、扭轉(zhuǎn)樣品，24、小角度定位槽，25、定位卡刀，26、彎曲應力加載裝置，27、彎曲絕緣銷，28、加載裝置，29、絕緣壓頭，30、彎曲樣品。

具體實施方式：

為了對本發(fā)明的技術(shù)特征、目的和效果有更加清楚的理解，現(xiàn)結(jié)合附圖說明本發(fā)明的具體實施方式。

本發(fā)明的結(jié)構(gòu)：

如圖1和圖2所示，本發(fā)明提出的評價鉆桿內(nèi)涂層耐蝕性能的裝置，包括主加熱器1、副加熱器2、多級電動攪拌器3、多個樣品安裝口4、溫度計5、壓力表6、pH計7、進氣管8和出氣管9。

如圖1所示，每個樣品安裝口5包括一個安裝底座10和一個固定頂座11；進氣管8上安裝有閥門12，出氣管9上安裝有閥門13。此外，多級電動攪拌器3上設有多級攪拌葉片，確保流體達到規(guī)定流速。

如圖3所示，拉伸應力加載裝置14包括拉伸樣品夾具15、緊固裝置16和絕緣銷17；拉伸樣品18安裝于拉伸樣品夾具上。

如圖4所示，扭轉(zhuǎn)應力加載裝置19包括扭轉(zhuǎn)樣品夾具20、緊固裝置21和定位絕緣銷22；扭轉(zhuǎn)樣品23安裝于扭轉(zhuǎn)樣品夾具20上。加載裝置頂部設有小角度定位槽24和定位卡刀25。

如圖5所示，彎曲應力加載裝置26包括絕緣銷27、加載裝置28；加載裝置28采用絕緣壓頭29，以避免電偶腐蝕；彎曲樣品30通過絕緣銷27固定。

本發(fā)明所述的評價鉆桿內(nèi)涂層耐蝕性能的方法，具體步驟如下：

將加工好的樣品按試驗要求安裝至相應的應力加載裝置上，安裝試驗要求對樣品施加拉伸、扭轉(zhuǎn)或彎曲應力。然后將裝有樣品的加載裝置安裝至相應的樣品安裝口；加入配置好的試驗溶液后按試驗要求進行除氧處理；啟動加熱器，升溫至預定溫度；按照試驗要求通入腐蝕性氣體(H₂S、CO₂等)，補充氣體使達到預定壓力；根據(jù)試驗需要，啟動電動攪拌器，使流體達到預定流速。試驗過程中，可通過壓力表、pH計和溫度計實時監(jiān)測試驗壓力、pH值和試驗溫度。試驗后，取出樣品，觀察并對涂層進行性能測試。