[实用新型]一种用于监测井下多相流腐蚀的传感器及其测量电路

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种井下腐蚀监测技术，具体地说是一种用于监测井下多相流腐蚀的传感器及其测量电路。

背景技术

油井一直在高温、高压、多相流、高含水和高矿化度等复杂环境下生产，油管、杆、泵等都存在不同程度的腐蚀，有的腐蚀相当严重。据不完全统计，因管、杆、泵及井下工具的腐蚀带来的维修工作占油井维护总工作量的23％以上，因腐蚀报废的管、杆、泵等直接经济损失就高达2000多万元/年，因腐蚀导致的油井停产、环境污染、废井、掉井、人员伤亡等造成的损失，更难以估计。近年来，随着CO₂驱技术在各大油田的广泛应用，使得原本恶劣的井下腐蚀环境更是雪上加霜。预防和监测井下腐蚀已成为油井维护工作的重中之重。

井下主要的腐蚀环境为油井产出物、地层水、注入液等，其中H₂S、CO₂、溶解氧和硫酸盐还原菌(SRB)等为主要的腐蚀介质。近年来国内油田为了提高采出率多采用CO₂驱油技术，致使油井内CO₂分压升高，油井管柱腐蚀加重。研究表明，油井中CO₂分压达到了0.2MPa，此刻N80、P110油管的腐蚀速率为0.25mm/a，属严重腐蚀。而气井或采用了CO₂驱油技术的油井中CO₂分压普遍都远远高于0.2MPa，部分油井中CO₂分压达到了20MPa。油管和套管长期在高压、高流速的复杂腐蚀环境中工作，且受到自重、外部压力和其他因素等复杂的应力作用。而多相流冲刷腐蚀也是造成油管腐蚀穿孔的常见腐蚀形态。

现有的专利文件中，井下油套管腐蚀监测多采用腐蚀挂片或挂环的方式，基于失重法进行腐蚀监测。如申请号为201320147085.7、201220556299.5、201220747629.9、201320146572.1等专利中披露的井下腐蚀监测方案，均为失重法。采用失重法评价腐蚀的方法耗时费力，且必须把挂片从井下取出才能评价腐蚀状态，无法实时快速反映井下腐蚀状态的变化。申请号201410722531.1的中国专利文献中披露了一种井下腐蚀监测方案，通过电阻探针和交流阻抗探针实现井下油气套管或管柱的腐蚀速率的在线监测。此方法虽然弥补了失重法中的一些缺点和不足，但是，无法实时监测井管多相流冲刷带来的腐蚀影响。

实用新型内容

针对现有技术中腐蚀监测传感器无法监测油井管多相流冲刷腐蚀、并且在油井管中安装插入装置可能造成流量降低，产生失真的腐蚀数据，本实用新型要解决的技术问题是提供一种适用于高温、高压井下环境的用于监测井下多相流腐蚀的传感器及其测量电路。

为解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是：

本实用新型一种用于监测井下多相流腐蚀的传感器，包括测量电路保护壳、电路板、高压密封电连器、高温导线以及腐蚀传感器，电路板封装在测量电路保护壳中，在测量电路保护壳的一端安装高压密封电连器，高压密封电连器通过高温导线与腐蚀传感器进行软连接，进行电路板与腐蚀传感器的通讯。

腐蚀传感器包括腐蚀传感器壳、承压块、密封圈以及腐蚀试片，其中腐蚀试片通过高温密封胶封装在腐蚀传感器壳内，腐蚀传感器壳设有一带阶梯台的孔，承压块置入该带阶梯台的孔内，通过密封圈密封；高温导线穿过承压块，端部由承压块引出并与腐蚀试片电连接。

还具有温度补偿试片，其与腐蚀试片电连接，且处于同一温度环境中。

腐蚀传感器壳的外部截面为圆形。

高温密封胶具有与制作腐蚀传感器壳的金属材料匹配的热膨胀系数。

包括电源稳压器、参考时钟、通讯接口、处理器、信号源、第一带通滤波、第二带通滤波、高精度A/D转换器、精密放大器以及低通滤波器，上述各元件均设置在PCB电路板上，处理器分别连接电源稳压器、参考时钟、通讯接口、信号源以及高精度A/D转换器，信号源输出交流信号经过第一带通滤波器和和二带通滤波与传感器连接；传感器的输出信号经过低通滤波器和精密放大器送至高精度A/D转换器，高精度A/D转换器输出端接至处理器；处理器通过通讯接口与上位机通讯。

所有元件均由3.3V～3.6V电源稳压器供电，且所有元件均焊接在PCB板上，PCB板通过耐高温导线连接到腐蚀传感器上。

本实用新型具有以下有益效果及优点：

1.本实用新型提供了一种用于监测井下多相流腐蚀的传感器和使用方法，适用于高温、高压井下环境，实现监测井下多相流冲刷腐蚀。