油气井下CO2动态腐蚀模拟试验装置的研制

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1、Ju1．，2。01400@0油气井下CO2动态腐蚀模拟试验装置的研制高斐，楼一珊，李忠慧，浦尚树。韩福伟。，郑旋，常公喜(1．油气资源与勘探技术教育部重点实验室(长江大学)，湖北武汉430100；2．中石化河南石油工程有限公司，河南南阳473132；3．渤海钻探第三钻井公司，天津300280；4．中原油田分公司采油五厂，河南濮阳457001)[摘要]cO2腐蚀在石油行业中普遍而严重，室内模拟试验难度大，现有的动态腐蚀试验装置无法真实模拟井下流体的流动状态。研制了一种模拟性和实用性都较强的井下CO动态腐蚀模拟试验装置。该试验装置不仅能够真实模拟井下油套

2、环空及抽油泵吸入口附近腐蚀介质的流速和流态，还能评价井下动液面以上、动液面附近、动液面以下、泵吸入口附近、筛管以下等不同位置油套受温度、CO分压、流速等因素控制下的腐蚀状态。结果表明：在现场工况条件下，试样腐蚀速率随温度、CO分压、流速的增大而增大，与ContestCo．35MPa耐腐蚀高压釜试验结果一致，并且较后者更接近于现场挂片试验结果；横向比较井下不同位置的腐蚀状况发现，泵吸入口附近套管的腐蚀速率最大，并且以局部腐蚀为主，腐蚀形貌与现场套管腐蚀穿孔特征相吻合。该装置结构合理，性能稳定，为研究井下CO，腐蚀机理及影响因素提供了新的测试手段和研究方

3、法，具有很好的应用前景。[关键词]井下CO：腐蚀；模拟试验装置；工况条件；流动状态[中图分类号]TG172．8[文献标识码]A[文章编号]1001—1560(2014)07—0048—040前言套环空及泵吸入口附近流体的流动状态；通过与Corrt．estCo．35MPa耐腐蚀高压釜及现场挂片腐蚀对比，试在石油和天然气开采过程中，油套管处于井下气、验验证了其合理性、稳定性以及可靠性。水、烃、固体颗粒多相流和高温或高压环境下，受CO：腐蚀严重，从而会缩短油气井的寿命。目前，对油田1模拟试验装置的构成及特色CO，腐蚀机理的研究方法主要有现场挂片和室内模拟1

4、．1组成结构试验两种。前者受环境因素的影响较大，试验结果分图1为试验装置构成。试验装置主要由循环回路散，重现性差，且周期较长，挂片容易失落；后者则需精系统、控制系统两部分组成。循环回路系统主要由单确模拟实际介质、环境或特定的介质条件。目前，常用活塞柱塞泵、高压双层软管、主立管、筛管、油管、缓冲的CO动态腐蚀仪为反应釜试验装置，具有设备简单、容器等构成；其中筛管和油管安装在主立管内，主立管价格低、测试用液量小、试验周期短等特点_l，但难由若干立管单体连接而成，每一个根立管单体内均设以控制介质的流动特性、不能准确地模拟实际工况，无计有安装试样的试样槽。控

5、制系统主要是由分压阀、法得到准确的管道腐蚀数据。为此，本工作将井下抽压力表和温度控制调节器组成，通过调节分压阀和温油泵的生产工况和实际油套管柱结构结合起来，研制度控制调节器来控制系统中CO分压和温度，实现不了一种井下CO：腐蚀动态模拟试验装置，模拟井下油同腐蚀条件的控制。装置采用了与现场油套环空结构及尺寸一致的管柱组合，结合单活塞柱塞泵间歇性的[收稿日期]2014一O1—28[基金项目]国家自然科学基金(51274047)资助输液方式，真实模拟采油过程中井下流体的流动状态。[通信作者]高斐(1982一)，在读博士，主要从事岩石力腐蚀介质与试样间的相对

6、运动方式采用管流式，将试学与钻井工程的研究，电话：13627165361，样嵌在立管单体内的聚四氟乙烯衬套凹槽内，使试样E—mail：fgat163@163．tom。内表面与管道内表面平齐，保证试样在流体介质中仅慑第47蛹·(3)试样通常安装在转盘或者圆筒上，旋转的过程压力表中，试样的多个面都受到流体冲蚀，每个面的腐蚀情况排气阀／法兰不同，同时试样对流场起到干扰作用，与实际情况不吻试样槽合，试验结果的可靠性差；主立管高压双层软管(4)不能同时测量井下不同位置的腐蚀状态。油管针对以上问题，研制的试验装置通过以下方法来接头解决：筛管截止阀(1)采用单活塞

7、柱塞泵模拟抽油泵非连续性的输压力表加气阀液方式，实现泵吸入口附近及油套环空中流体的流动缓冲容器加液阀状态与现场保持一致；气压装置I阻流隔牺(2)采用与现场尺寸一致的油套管柱结构以及管回液管／且、}1泵，一fv流法，使反应介质流经试样表面，并且通过调节泵的排量来改变环空中流体的流速和流态；(3)为防止发生电偶腐蚀，克服试样对流体的阻碍图1井Fco动态腐蚀模拟试验装置作用，在立管单体内壁上设置有聚四氟乙烯衬套凹槽，使试样的内表面与管道内表面平齐，模拟了现场工况受切向力的作用，模拟套管内的腐蚀状态。为了避免下流体流经试样表面时仅受切向力的作用，模拟了套流体

8、扰动造成较大的误差，在缓冲容器内设置了阻流管内腐蚀的状况；隔板，消除流体在泵送过程中产生的漩涡，模拟地层流(