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实验室构建完成筛管腐蚀评价软硬件体系

发布者:Admin  发布时间:2019-7-28 21:06:24

背景与问题 / Background
机械防砂筛管是易出砂油气藏防砂完井的核心井下工具装备,其寿命决定了整个井下防砂完井管柱的服务期限。机械筛管在生产过程中除了受到井底条件下的堵塞、冲蚀、应力与变形等作用而破坏失效外,更重要的是还受到腐蚀损坏的影响。尤其对于作业成本高昂、对筛管服务期限要求更长的海上油气田,腐蚀是导致机械筛管失效的主要因素。
机械筛管的腐蚀性能评价是筛管综合评价的核心内容之一。近年来,石油工程领域关于腐蚀评价的研究集中在井下油套管和工具以及地面集输管线,主要利用金属挂片静态腐蚀实验测试腐蚀速度。相对于油套管,专门针对结构复杂的机械防砂完井筛管的腐蚀评价研究相对较少,实验手段也是以静态金属挂片实验为主,难以模拟油气井生产过程中流体持续供给的动态腐蚀条件。另外,基于实验数据的数据分析和评价体系尚不完善。

 

基于上述背景及需求,防砂完井实验(SCCL)在多家合作单位的支持下,建设了全新的机械筛管动态腐蚀评价测试实验装置,并构建了基于实验数据的复杂结构筛管腐蚀数据处理及抗腐蚀性能评价方法与指标体系,以及基于大量实验数据分析的腐蚀预测模型及配套分析软件平台。该系统可为油气田杆管和筛管腐蚀评价提供系统解决方案。

 

硬件体系/Appratus
全新的机械筛管动态腐蚀实验装置主要由流体供给气瓶、气体增压供给系统、两套高低压主体反应釜、数据采集与控制系统等四大部分组成。主体反应釜由哈氏合金钢制成,依靠电加热最高加热及维持温度为350℃,两套主体反应釜容积3300mL,最高压力分别为15 MPa和30 MPa。

 


本套实验装置具有如下特点:(1)大容量反应釜可以直接容纳机械筛管局部10cm×10cm的切片样品,以及整体筛管短节样品,以研究复杂结构体(而不仅仅是金属挂片)的腐蚀规律;(2) 特殊的夹持机构使得每个主体反应釜可以同时放置6-8个样品,两个反应釜可以允许同时设置批量样品进行不同条件下的并行腐蚀对比实验;(3) 可以模拟动态腐蚀条件,除了保持夹持机构携带实验样品在腐蚀流体介质中动态旋转外,还可以不停机实现同组份气体和液体的实时更换,以模拟实际井下流体的持续产出条件,使得腐蚀模拟结果更加接近实际情况。

 

评价方法/Evaluation
对于复杂的机械筛管介质结构,腐蚀试验测试腐蚀速度非常困难。防砂完井实验室(SCCL)研究建立了基管、保护罩和不同介质类型和微观结构挡砂介质的腐蚀测试数据分析处理方法、计算模型和评价指标体系。提出系统的定性评价和定量评价方法。后者使用腐蚀失重率、平均质量腐蚀速率、平均深度腐蚀速率等三个指标评价筛管的抗腐蚀性能。并研究形成了根据实验测试数据精确计算上述三个指标的方法。

基于腐蚀模拟分析,防砂完井实验室(SCCL)对目前主流的腐蚀预测模型进行校正形成新的预测模型,并构建了机械筛管井底工况模拟系统。未来通过数值模拟代替实验进行腐蚀评价以降低工作成本。

 

软件工具/Software
防砂完井实验室(SCCL)构建了从试件数据管理、实验数据采集、实验数据分析、腐蚀性能评价、腐蚀评价结果分析、井底筛管腐蚀工况模拟于一体的腐蚀评价软件系统。借助该软件工具可以完成一站式腐蚀材料数据库维护、快速试件数据维护、腐蚀评价与结果对比分析,一套系统完成全部腐蚀测试实验及评价工作。


应用前景/Application
目前该实验系统已经服务于我国某高温高压气藏的筛管腐蚀性能评价,完成动态条件下不同水气比对筛管筛管保护罩/挡砂介质/基管样件、筛管组合切片、筛管整体短节的动态腐蚀实验,全部腐蚀实验的抗腐蚀性能评价及实验结果分析。该系统可应用于高腐蚀环境下的金属管柱及机械筛管腐蚀评价。


文献信息/Literature
本套实验系统及评价方法目前已申请发明专利,并有多篇研究论文撰写和即将发表,敬请关注。防砂完井实验室(SCCL)发表的全部文献及引用格式请参考 http://www.sandcontrol.com.cn/Html/?398.html

 

 

维护:防砂完井实验室 | 电话:0532-86981910,18669884860 | 邮箱:dongcy@upc.edu.cn

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