CN106383084B - 一种全角度检测油气管道内壁腐蚀的现场测试装置 - Google Patents

Abstract

一种全角度检测油气管道内壁腐蚀的现场测试装置，包括第一法兰、第二法兰、基板、挡圈、挂片、拆卸沉孔，基管，所述装置均为管型结构，基管两端分别为第一法兰和第二法兰，法兰上均有12个法兰固定口，可以将装置连接到现场采油管线中，所述基管可以环绕安装10片挂片，挂片嵌设于基板中的梯形端面且挂片的待测试表面裸露于该梯形端面，安装挂片后的环形基板内径与现场管线内径相等，可以在不改变管内流场的条件下，测试360度环形空间不同位置的腐蚀情况，基板两端分别为凸台阶和凹台阶形式，可以使每个基板能够相互嵌合固定，基管中可以装载4个环形基板，一次实验可以放置40个管片，每个基板上有正交分布的4个拆卸陈孔，可以方便的取出基板，挡圈安装在第二法兰处，用以固定基板。该检测装置克服了现有挂片腐蚀装置的不足，可满足腐蚀检测实际要求，且安装简单、便捷。

Description

一种全角度检测油气管道内壁腐蚀的现场测试装置

技术领域

本发明涉及一种现场腐蚀检测装置，属于化学分析技术领域，具体涉及一种用于油气田现场腐蚀检测的装置。

背景技术

针对储层含有CO₂和CO₂/H₂S共存的工况，实验研究是认识和了解***的腐蚀因素、制定防腐措施、选择合理管道材质的基础。为了较为全面和准确地检测管道的腐蚀情况，国内外普遍采用悬挂腐蚀挂片的方法进行测试。考虑井下工况复杂，为了防止腐蚀挂片悬挂件在井筒内失效，造成落鱼，影响油气井正常生产作业，应在井口附近、缓释剂投注点之前的流程上测试，检测井筒内流体的实际腐蚀情况，同时记录测试点的温度、压力和流速等。

腐蚀挂片是片状金属块，材质可以与主工艺管线相同，也可以是其他需要评价的材质。以评价管道材质为目的的现场腐蚀检测装置应满足如下要求：1)测试周期较长，2)能够同时悬挂多种材质的腐蚀挂片，3)针对同一种材质，能够悬挂多个平行试样，4)使腐蚀挂片与腐蚀介质的接触形式与管道和流体实际的接触情况一致，5)在管道上安装腐蚀挂片悬挂装置后对管道内径不能产生明显影响，不改变流体的流速和流态。

目前国内外采用的腐蚀挂片悬挂装置主要包括螺纹连接悬挂件、法兰悬挂件、带压拆装式悬挂件和可伸缩式悬挂件。螺纹连接悬挂件和法兰悬挂件在安装和拆卸腐蚀挂片时需要停输泄压，适用场合相对较少。而带压拆装式悬挂件和可伸缩式悬挂件广泛应用于长期连续运行，不能轻易停产泄压的场合。

带压拆装式悬挂件由保护罩、旋塞式紧固件、高压承载底座、腐蚀挂片支架等部分组成。在使用过程中，将腐蚀挂片固定在腐蚀挂片支架上面，再将带有支架的旋塞式紧固件固定在高压承载底座上。旋塞式紧固件除了可以固定腐蚀挂片支架，还能起到密封的作用。最后是安装保护罩。该腐蚀挂片悬挂件借助一套类似带压开孔的工具，能够实现在主管内不停输的情况下安装和拆卸腐蚀挂片。优点是挂片能够接触跟管道相同的腐蚀介质；能够实现带压安装和拆卸腐蚀挂片。缺点是安装复杂，需要对管线开孔，焊接底座，需要有类似带压开孔的复杂工具配套使用；装夹腐蚀挂片数量较少，一次仅装夹2个腐蚀挂片；不能调节挂片的下入深度。

可伸缩式挂片支架包括球阀、挂片仓、泄压阀、密封螺丝和安全闸板等。使用时要求管道加工有高压底座和连接短接。能够借助自身的阀门和密封装置、泄压阀实现带压安装、更换腐蚀挂片，并且可以调节腐蚀挂片在管道内流体中的朝向。在使用过程中，首先将该悬挂件安装在主管上的承压底座上，再将腐蚀挂片悬挂在支架上并放入挂片仓中，关闭泄压阀，打开球阀，将装有腐蚀挂片的支架送入主管内，开始试验。在实验结束后，首先将挂片支架末端提升到挂片仓中，然后关闭球阀，打开泄压阀，将挂片仓中的流体放出，再打开挂片仓，取出腐蚀挂片。

综上，现有挂片悬挂装置存在如下问题：1)需要在管道上开孔并安装高压底座，不便于现场作业；2)单次装夹挂片数量较少，无法装夹多个平行试样，难以完成对多种材质在较长周期的实验评价；3)挂片与管道接触腐蚀介质的形式有显著区别，与开展管道选材评价的实验要求不符；4)若管道内介质较粘稠，挂片支架的强度难以满足要求；5)在挂入管道之后，使管道内径发生明显改变，从而对流体的流速和流态产生较大的影响，不能真实反映管道的实际腐蚀情况；6)挂片不能够在管道中360度环绕嵌入，无法得到管道中不同垂向位置的腐蚀情况，管道中的流体流动时其垂向腐蚀情况是不同的，因而现有的评价腐蚀的装置不能够克服这个重要的问题。

发明内容

本发明针对目前现场挂片悬挂装置不便于现场操作、不能单次装夹多个挂片、挂片与管道接触腐蚀介质的形式有显著区别、使管道内径发生明显改变而影响流体的流速和流态等问题，以管道材质选择为目的，分析管道与腐蚀介质的接触特点，设计了一种便于现场操作、安全可靠、能够单次长时间悬挂多个腐蚀挂片、腐蚀挂片单面接触腐蚀介质、接入管道之后不改变管道内径、不影响管道内流体的流速和流态的全角度检测油气管道内壁腐蚀的现场测试装置。

一种全角度检测油气管道内壁腐蚀的现场测试装置，包括第一法兰、第二法兰、第一法兰固定口、第二法兰固定口、第一密封圈凹槽、第二密封圈凹槽、法兰凹槽、挡圈、挡圈台阶、基管、挂片，其特征在于：第一法兰与第二法兰能够连接到现场采油管线中，通过第一法兰固定口和第二法兰固定口固定到采油管线中，并在第一密封圈凹槽和第二密封圈凹槽中装入圆形密封圈密封，第一环形基板、第二环形基板、第三环形基板和第四环形基板均为相同结构，第一环形基板两端为第一环形基板凸台阶和第一环形基板凹台阶，在第一法兰中有法兰凹槽，法兰凹槽与第一环形基板凸台阶可以相互嵌合固定，第二环形基板两端为第二环形基板凸台阶和第二环形基板凹台阶，第二环形基板凸台阶和第一环形基板凹台阶相互嵌合固定，第三环形基板两端为第三环形基板凸台阶和第三环形基板凹台阶，第三环形基板凸台阶和第二环形基板凹台阶相互嵌合固定，第四环形基板两端为第四环形基板凸台阶和第四环形基板凹台阶，第四环形基板凸台阶和第三环形基板凹台阶相互嵌合固定，挡圈安装到第二法兰处，其一端与第四环形基板凹台阶接触，另一端挡圈台阶挂在第二法兰凹槽中，第一环形基板、第二环形基板、第三环形基板和第四环形基板为同样结构的基板，每个基板中均有正交分布的4个拆卸沉孔和均匀分布的10个挂片安装口，挂片安装到挂片安装口处。

所述第一法兰和第二法兰均有如第一法兰固定口和第二法兰固定口相同的12个法兰固定口，且均匀环绕于环形法兰中，用来固定到采油管线中。

所述第一法兰内侧有一法兰凹槽。

所述第一环形基板、第二环形基板、第三环形基板、第四环形基板为具有相同结构的基板，其每个环形基板中均有均匀分布的10个挂片安装口，且有4个正交分布的拆卸沉孔，可以方便拆卸基板。

所述第一环形基板、第二环形基板、第三环形基板和第四环形基板的内径与采油管线内径相等，不改变管线内流体的流速和流态。

所述挂片安装口为梯形结构，基板内侧的挂片安装口面积小，基管外侧的挂片安装口面积大。

所述挂片为梯形结构，其梯形的尺寸刚好能够嵌入到挂片安装口，然后将装入挂片的挂片安装口外侧用硅胶树脂涂抹一层，从而将挂片固定与密封在挂片安装口。

挂片可以360度环绕基板安装，对油气管道可以进行全角度油气腐蚀测试，从而得到管道不同位置的腐蚀情况，能够准确得到腐蚀数据。

附图说明

图1为本发明全角度检测油气管道内壁腐蚀的现场测试装置结构示意图；

图2为本发明全角度检测油气管道内壁腐蚀的现场测试装置剖视图；

图3为本发明全角度检测油气管道内壁腐蚀的现场测试装置基板结构示意图；

图4为本发明全角度检测油气管道内壁腐蚀的现场测试装置基板侧视图；

图5为本发明全角度检测油气管道内壁腐蚀的现场测试装置基板剖面图；

图6为本发明全角度检测油气管道内壁腐蚀的现场测试装置挂片俯视图；

图7为本发明全角度检测油气管道内壁腐蚀的现场测试装置挡圈剖视图；

图8为本发明全角度检测油气管道内壁腐蚀的现场测试装置第二法兰剖视图，

图9为本发明全角度检测油气管道内壁腐蚀的现场测试装置第一法兰剖视图。

具体实施方式

一种全角度检测油气管道内壁腐蚀的现场测试装置，包括第一法兰1、第二法兰2、第一法兰固定口3、第二法兰固定口4、第一密封圈凹槽5、第二密封圈凹槽6、法兰凹槽7、挡圈24、挡圈台阶25、基管26、挂片28，第一法兰1与第二法兰2能够连接到现场采油管线中，通过第一法兰固定口3和第二法兰固定口4固定到采油管线中，并在第一密封圈凹槽5和第二密封圈凹槽6中装入圆形密封圈密封，第一环形基板8、第二环形基板9、第三环形基板10和第四环形基板11均为相同结构，第一环形基板8两端为第一环形基板凸台阶12和第一环形基板凹台阶13，在第一法兰1中有法兰凹槽7，法兰凹槽7与第一环形基板凸台阶12可以相互嵌合固定，第二环形基板9两端为第二环形基板凸台阶14和第二环形基板凹台阶15，第二环形基板凸台阶14和第一环形基板凹台阶13相互嵌合固定，第三环形基板10两端为第三环形基板凸台阶16和第三环形基板凹台阶17，第三环形基板凸台阶16和第二环形基板凹台阶15相互嵌合固定，第四环形基板11两端为第四环形基板凸台阶18和第四环形基板凹台阶19，第四环形基板凸台阶18和第三环形基板凹台阶17相互嵌合固定，挡圈24安装到第二法兰2处，其一端与第四环形基板凹台阶19接触，另一端挡圈台阶25挂在第二法兰2凹槽中，第一环形基板8、第二环形基板9、第三环形基板10和第四环形基板11为同样结构的基板，每个基板中均有正交分布的4个拆卸沉孔30和均匀分布的10个挂片安装口27，挂片28安装到挂片安装口27处。

所述第一法兰1和第二法兰2均有如第一法兰固定口3和第二法兰固定口4相同的12个法兰固定口，且均匀环绕于环形法兰中，用来固定到采油管线中。

所述第一法兰1内侧有一法兰凹槽7。

所述第一环形基板8、第二环形基板9、第三环形基板10、第四环形基板11为具有相同结构的基板，其每个基板中均有均匀分布的10个挂片安装口27，且有4个正交分布的拆卸沉孔30，可以方便拆卸基板。

所述挂片安装口27为梯形结构，基板内侧的挂片安装口27面积小，基管外侧的挂片安装口27面积大。

挂片28为梯形结构，其梯形的尺寸刚好能够嵌入到挂片安装口27，然后将装入挂片28的挂片安装口27外侧用硅胶树脂涂抹一层，从而将挂片28固定与密封在挂片安装口27。

挂片可以360度环绕基板安装，对油气管道可以进行全角度油气腐蚀测试，从而得到管道不同位置的腐蚀情况，能够准确得到腐蚀数据。

在现场安装所述装置，将挂片28的所有表面依次用320#、600#、1000#砂纸逐级打磨，蒸馏水清洗，用丙酮除油，干燥后称重，将挂片28安装于第一环形基板8、第二环形基板9第三环形基板10、第四环形基板11中的挂片安装口27，并在挂片外侧用硅胶树脂涂抹一层以固定和密封，然后将第一环形基板8、第二环形基板9、第三环形基板10、第四环形基板11依次装入基管26中，通过基板凸台阶和基板凹台阶相互嵌合固定，然后将挡圈24安装与第二法兰2内部，用来固定基板，在第一法兰1和第二法兰2中的第一密封圈凹槽5和第二密封圈凹槽6中装入圆形密封圈，然后将整个装置安装到所要测试的油井管道中，在法兰固定口用螺栓锁紧法兰，进入腐蚀试验过程，实验周期可分为30天、90天、180天，实验后取出挂片。

对于计算平均腐蚀速率的挂片，用蒸馏水冲去腐蚀介质，用清洗液(蒸馏水/浓盐酸(31％-38％)和5％缓蚀剂)处理，用棉签反复擦除产物膜后，用丙酮清洗，烘干，取微距照片并称重，按照NACE(National Association of Corrosion Engineer，美国腐蚀工程师协会)RP0775-2005的规定计算试样的平均腐蚀速率；腐蚀速率计算方法——失重法，通过测量金属挂片的尺寸，腐蚀前后的质量，并记录测试时间，然后按照NACE RP0775-2005中的腐蚀速率计算公式进行计算：

式中，CR——腐蚀速率，mm/y；

△W——腐蚀前后平行试样即挂片的平均失重，g；

A——腐蚀挂片的表面积，mm²；

D——腐蚀试片的密度，g/cm³；

T——实验时间，天；

对于进行SEM、EDS和XRD测试的挂片，用蒸馏水浸泡，去除腐蚀介质，再用丙酮浸泡，干燥后进行上述三项测试(包括截面SEM和EDS)。

Claims (1)

1.一种全角度检测油气管道内壁腐蚀的现场测试装置，包括第一法兰、第二法兰、第一法兰固定口、第二法兰固定口、第一密封圈凹槽、第二密封圈凹槽、法兰凹槽、挡圈、挡圈台阶、基管、挂片、第一环形基板、第二环形基板、第三环形基板和第四环形基板，其中，第一环形基板、第二环形基板、第三环形基板和第四环形基板依次装入基管中，第一环形基板、第二环形基板、第三环形基板和第四环形基板具有相同结构，基管两端分别为第一法兰和第二法兰，第一法兰与第二法兰分别通过第一法兰固定口和第二法兰固定口固定到采油管线中，在第一密封圈凹槽和第二密封圈凹槽中装入圆形密封圈进行密封，其特征在于：第一环形基板的两端为第一环形基板凸台阶和第一环形基板凹台阶，第一法兰内侧设有法兰凹槽，法兰凹槽与第一环形基板凸台阶相互嵌合固定，第二环形基板的两端为第二环形基板凸台阶和第二环形基板凹台阶，第二环形基板凸台阶和第一环形基板凹台阶相互嵌合固定，第三环形基板的两端为第三环形基板凸台阶和第三环形基板凹台阶，第三环形基板凸台阶和第二环形基板凹台阶相互嵌合固定，第四环形基板的两端为第四环形基板凸台阶和第四环形基板凹台阶，第四环形基板凸台阶和第三环形基板凹台阶相互嵌合固定，挡圈安装到第二法兰处，挡圈的一端与第四环形基板凹台阶接触，另一端的挡圈台阶挂在第二法兰凹槽中，每个环形基板中设有正交分布的4个拆卸沉孔，每个环形基板中设有均匀分布的10个挂片安装口，挂片安装口为梯形结构，环形基板内侧的挂片安装口面积小，基板外侧的挂片安装口面积大，挂片为梯形结构，梯形尺寸刚好能够嵌入到挂片安装口，用硅胶树脂涂抹装入挂片的挂片安装口外侧而将挂片固定与密封在挂片安装口，环形基板的内径与采油管线的内径相等。