[发明专利]一种注水井全井筒管柱溶解氧腐蚀模拟装置应用方法

说明书

本发明提供一种注水井全井筒管柱溶解氧腐蚀模拟装置应用方法，模拟装置包括储液立管(13)，注空气系统，氮气加压系统，电加热系统，曝气循环系统，溶解氧监测系统，腐蚀反应循环系统，实验辅助控制系统；本发明的腐蚀评价方法通过建立注水过程中井深与实验时间的函数关系，结合腐蚀电化学理论通过一次实验数据计算注水井全井筒管柱溶解氧腐蚀速率，极大减少实验次数，显著降低实验时间和实验成本。

技术领域

本发明属于注水井井筒管柱完整性与安全技术领域，具体涉及一种注水井全井筒管柱溶解氧腐蚀模拟装置应用方法。

背景技术

注水开发是提高油田采收率的主要方法，由于注入水溶解氧含量高、矿化度高、注水排量大、加之井下高温高压，长期注水作业后井下注水管柱受溶解氧腐蚀十分严重，导致管柱失效时有发生、修井周期缩短，严重影响注水井井筒安全和油田注水开发总体效益。

注水开发过程中注入水通常从井口要经过几百至几千米的密闭管柱才能输运到井底然后被注入地层，这个过程大约需要耗费几十分钟到几个小时。由于注入水在输运过程中水中溶解氧与管柱发生腐蚀反应而不断被消耗，同时井筒温度压力不断升高将直接影响注入水溶解氧浓度和氧腐蚀反应速率，最终导致注水管柱沿井深受溶解氧腐蚀速率不断发生变化。

由于注水井管柱受力十分复杂，通常管柱受力严重点井深与管柱腐蚀严重点井深并不一致，导致管柱失效具体位置预测十分困难，必须在获取全井筒管柱腐蚀分布基础上才能准确可靠预测管柱失效井段及其风险大小。因此，准确模拟高温高压注水井井下长距离密闭管柱溶解氧腐蚀行为对于评价管柱安全风险、制定安全管控措施、提高注水井井筒完整性具有重要意义。

目前主要通过实内实验法模拟注水工况参数下井下管柱氧腐蚀行为，研究压力、溶解氧含量、温度、矿化度、流速和缓蚀剂等因素对不同材质管柱的腐蚀速率影响规律，并结合扫描电镜(SEM)、能谱仪(EDS)和XRD衍射仪等腐蚀产物表征手段揭示管柱氧腐蚀机理和规律。然而，受实验成本和时间限制，现有实验装置和方法往往只针对选择的有限组实验参数开展氧腐蚀模拟，获取某些具体井深的温度压力条件下管柱受溶解氧腐蚀速率。同时，现有实验装置和方法难以模拟注水井井下几百至几千米密闭管柱内考虑腐蚀消耗的溶解氧腐蚀行为。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种注水井全井筒管柱溶解氧腐蚀模拟装置应用方法，它可以模拟注水井井下几百至几千米密闭管柱内考虑腐蚀消耗的溶解氧腐蚀行为。

本发明的目的是这样实现的：

一种模拟注水井全井筒管柱溶解氧腐蚀装置应用方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤一：根据任意井深h处的井下注水管柱的压力p(h)和温度T(h)，由公式(1)换算获取试验氮气减压阀控制器(4)的压力-时间数据p(t)和电加热控制器(17)的温度-时间数据T(t)，

式中：t为实验时间，单位为min；Q为注入水日排量，单位为m³/d；h为任意井深，单位为m；d为注水管柱内径，单位为mm；V₁为储液立管环形隔板(13d)以下管段容积，单位为L；V₂为腐蚀实验管段(36)容积，单位为L；V₃为上水平管(18)容积，单位为L；V₄为下水平管(20)容积，单位为L；V₅为上L型管(34)容积，单位为L；V₆为下L型管(35)容积，单位为L，V_7为垂直管(19)容积；