[发明专利]一种测量烟气对井下管柱腐蚀速率的装置及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及一种测量烟气对井下管柱腐蚀速率的装置及其应用，属于油气田开发的技术领域。

技术背景

注烟气辅助稠油开采是提高原油产量和最终采收率的有效措施。稠油在世界油气资源中占有较大的比例，目前开采稠油主要方法为蒸汽驱和蒸汽吞吐，SAGD等，现有的蒸汽驱油过程中注汽锅炉的烟气直接排放到大气中，但实际上烟气可以用于驱油。在注烟气辅助稠油开采时，由于烟气中含有CO₂、O₂、SO₂等腐蚀性气体，注入井和生产井都会发生不同程度的腐蚀，甚至井下套管会被腐蚀穿孔，造成巨大的经济损失，因此，根据烟道气辅助稠油开采工艺技术，分析评价烟气腐蚀的影响因素及对井下管柱的腐蚀速率，对于提高烟气辅助稠油开发效果，预测井下管柱腐蚀具有重要意义。

实验室通常采用(i)式(JB/T7901.金属材料实验室均匀腐蚀全浸试验方法)计算烟气腐蚀速率：

R=8.76×107×(M-M1)STD---(i)]]>

在(i)式中：R-腐蚀速率，mm/a；M-试验前的试样质量，单位：g；M₁-试验后的试样质量，单位：g；S-试样的总面积，单位：cm²；T-试验时间，单位：h；D-材料的密度，单位：kg/m³。

目前采用失重法研究腐蚀的装置都较为简单，不能用于模拟注烟气辅助稠油开采中烟气的腐蚀性，注烟气辅助稠油开采中时入口烟气成分复杂，含有80％-85％的N₂，10％-15％的CO₂，4％-6％的O₂，还有SO₂、SO₃、HCl等，考虑到气体的溶解作用，实验室条件下，仅根据道尔顿分压定律，不能准确的模拟井下多元体系的成分组成。

因此，现在亟待开发一种能够用于模拟注烟气辅助稠油开采中烟气腐蚀性的装置和方法，使其能够模拟井下管柱的真实腐蚀条件，满足不同条件下烟气对井下管柱腐蚀速率的测试，以指导注烟气辅助稠油开采工艺技术的优化设计。

发明内容

针对现有技术的不足，本发明提供一种测量烟气对井下管柱腐蚀速率的装置。

本发明还提供利用上述装置测量烟气对井下管柱腐蚀速率的方法。

本发明的技术方案如下：

一种测量烟气对井下管柱腐蚀速率的装置，包括气源部、气体混合部和模拟腐蚀环境的反应釜；

所述气源部包括氮气气源、氧气气源、二氧化碳气源；

所述气体混合部包括混合增压容器；

所述模拟腐蚀环境的反应釜包括釜体、在釜体内轴向设置的实验旋转部件、驱动所述实验旋转部件的电机，所述实验旋转部件包括转子和挂片架，所述电机包括转速控制器和磁力传动装置；在所述釜体的顶部设置有橡胶密封片和球阀；所述的球阀垂直安装在釜体的顶部，在所述球阀上封装有橡胶密封片；此处的设计优势在于，对所述釜体抽真空后，打开球阀，防止空气泄露，再利用微量加样器针头穿过橡胶密封片进入釜体，向釜体内加入模拟烟气成分，其中包含的水分、SO₂等微量成分；

所述氮气气源通过第一进气阀与混合增压容器相连；所述氧气气源通过第二进气阀与混合增压容器相连；所述二氧化碳气源通过第三进气阀与混合增压容器相连；

所述混合增压容器的出气口与所述模拟腐蚀环境的反应釜进气口相连；

在所述混合增压容器和模拟腐蚀环境的反应釜之间的管路上设置有真空泵和压力表；所述的真空泵与管路相连，同时整个管路带有真空表，用于实验前抽出釜体、混合增压容器和管路内的空气，消除空气对模拟烟气成分的影响；

在所述压力表和模拟腐蚀环境的反应釜之间设置有放空阀、安全阀和真空表；