一種高溫高壓多相流動態可視化環路腐蝕測試裝置及方法制造方法及圖紙

本發明專利技術公開了一種高溫高壓多相流動態可視化環路腐蝕測試裝置及方法，包括介質驅替單元、實驗參數測量單元、可視化單元、腐蝕測試單元、進氣閥、循環回路、驅動泵、1#端蓋、2#端蓋、排氣閥、H2S吸收裝置；所述實驗參數測量單元、腐蝕測試單元、1#端蓋、2#端蓋、排氣閥、H2S吸收裝置安裝在循環回路上，介質驅替單元通過驅動泵連接循環回路。本發明專利技術能真實模擬高溫高壓環境下的亞臨界、超臨界流體，能對剪切力進行測量，可定量分析多相流腐蝕介質對緩蝕劑膜、腐蝕產物膜的沖刷破壞作用，能在線完成管線腐蝕效果的測試并記錄結果。

High temperature and high pressure multiphase flow dynamic visualization loop corrosion test device and method

The invention discloses a high temperature high pressure multiphase flow loop dynamic visualization of corrosion test device and method, including medium displacement experiment unit, parameter measurement unit, visualization unit, corrosion test unit, inlet valve, pump, drive circuit, 1# cover, 2# cover, exhaust valve, the H2S absorption device; the parameter measurement unit, corrosion test unit, 1# cover, 2# cover, exhaust valve, H2S absorption device installed in the loop on the medium displacement unit through the drive pump connection loop. The invention can simulate high pressure high temperature of subcritical and supercritical fluid, it can measure the shear stress, the quantitative analysis of multiphase flow corrosion damage to the inhibitor film and corrosion product film erosion corrosion effect can be completed online pipeline test and record the results.

【技術實現步驟摘要】

本專利技術涉及一種高溫高壓多相流動態可視化環路腐蝕測試裝置及方法，屬于石油化工防腐

技術介紹
隨著我國油氣田的不斷開發，越來越多的高含硫氣藏相繼在國內被發現。高含硫天然氣與常規天然氣的最大不同在于硫化氫氣體的存在。高含硫氣體在開發過程中，隨著氣體壓力、溫度、流速的變化，氣體中會析出單質硫，當單質硫不斷聚集變大，以至于無法被氣體攜帶走，就會產生硫沉積現象。地面管線運行過程中，輸送介質的不同組分和相態對地面管線與設施存在著不同程度的沖刷與腐蝕作用，這還與輸送介質的多相態體系、異變流場和流通環境密切相關。多相流酸性腐蝕介質在不同生產工況下對設備的沖刷破壞效果差異很大，這一類評價方法在學術與工程上具有重要的價值，國內外的學者對這一領域進行了一些研究并缺德了一定成果，如申請號為201410493957.4的《多相介質高溫高壓腐蝕速率測試裝置》，申請號為201410160848.0的《一種動態循環腐蝕速率測試裝置及測試方法》，申請號為201310312097.5的《多組介質動態腐蝕測試裝置及其測試方法》，申請號為201310116589.7的《一種多相流沖刷局部腐蝕測試裝置》，但是上述實驗設備和實驗方法依然存在有待改進的缺陷，其評價結果與工程實際結果存在較大差異。當前，常用的腐蝕測試裝置存在以下不足：(1)主要采用反應釜內攪拌的方式來模擬流動介質對試片的腐蝕作用，不能真實反映管道內多相流介質的復雜流動情況與沖刷效果；(2)不能真實模擬亞臨界、超臨界流體對試片的沖刷破壞效果；(3)缺乏可視化裝置，對硫顆粒析出方式、析出條件和析出形態鮮有細致研究；(4)缺乏剪切力測量裝置，不能定量分析多相流腐蝕介質對緩蝕劑膜、腐蝕產物膜的沖刷破壞作用。(5)缺乏在線腐蝕檢測手段，不能在線監測試片表面腐蝕發生和腐蝕過程；(6)缺乏實驗數據實時記錄手段，不能實時收集相關實驗數據并處理。
技術實現思路
針對上述問題，本專利技術的目的在于提供一種在線檢測多相流介質在高溫高壓流動條件下對管線腐蝕效果的可視化裝置，它能真實模擬高溫高壓環境下的亞臨界、超臨界流體，能對剪切力進行測量，可定量分析多相流腐蝕介質對緩蝕劑膜、腐蝕產物膜的沖刷破壞作用，在線完成管線腐蝕效果的測試并記錄結果。為實現上述目的，本專利技術采用以下技術方案：一種高溫高壓多相流動態可視化環路腐蝕測試裝置，包括介質驅替單元、實驗參數測量單元、可視化單元、腐蝕測試單元、進氣閥、循環回路、驅動泵、1#端蓋、2#端蓋、排氣閥、H2S吸收裝置；所述介質驅替單元由1#閥門、2#閥門、3#閥門、4#閥門、5#閥門、6#閥門、7#閥門、增壓泵、1#高溫高壓釜體，氣瓶組構成，所述1#高溫高壓釜體由1#高溫高壓釜蓋、1#壓力傳感器、磁耦合攪拌器、1#溫度傳感器構成，所述氣瓶組由H2S儲氣瓶、CO2儲氣瓶和N2儲氣瓶構成；H2S儲氣瓶連接1#閥門，CO2儲氣瓶連接2#閥門，N2儲氣瓶連接3#閥門，1#閥門、2#閥門、3#閥門后端并聯到同一管線中，管線前方依次設置增壓泵、4#閥門、5#閥門、1#高溫高壓釜體、7#閥門；1#高溫高壓釜體與7#閥門之間的管線設置一根支線，支線上設置6#閥門，4#閥門與5#閥門之間設置另一根支線，兩根支線并聯后與進氣閥連接；所述循環回路為U型結構管道，管道從上到下依次設有驅動泵、腐蝕測試單元、可視化單元、實驗參數測量單元，兩頭分別設有1#端蓋和2#端蓋，2#端蓋與實驗參數測量單元之間管道側面設有排氣閥、排氣閥另一端連接H2S吸收裝置；循環回路通過安裝于驅動泵16和1#端蓋之間管道側面的進氣閥和介質驅替單元連接；所述實驗參數測量單元由氣相剪切力傳感器、液相剪切力傳感器、電磁流量計、2#壓力傳感器構成，氣相剪切力傳感器置于循環回路管道一側的頂部，液相剪切力傳感器置于循環回路管道一側的底部；所述可視化單元由2#高溫高壓釜體、2#高溫高壓釜蓋、高倍電子顯微鏡、粒子追蹤測速儀、2#溫度傳感器、藍寶石可視窗口構成；所述腐蝕測試單元由電化學信號檢測裝置、腐蝕試片測試裝置構成；所述腐蝕試片測試裝置由1#管壁、1#弧形試片、2#弧形試片、3#弧形試片、4#弧形試片、1#試片夾具、2#試片夾具、1#試片夾具壓蓋、2#試片夾具壓蓋、沉頭螺栓、墊片、1#O型密封圈、絕緣隔片、2#O型密封圈構成；1#弧形試片與絕緣隔片安裝在1#試片夾具中部；2#弧形試片、3#弧形試片、4#弧形試片均勻安裝在2#試片夾具上；1#試片夾具和2#試片夾具通過1#試片夾具壓蓋和2#試片夾具壓蓋固定在1#管壁上，并通過設置1#O型密封圈實現密封；1#試片夾具壓蓋和2#試片夾具壓蓋通過沉頭螺栓連接到1#管壁上、在沉頭螺栓上設置墊片防止損壞1#試片夾具壓蓋和2#試片夾具壓蓋；所述電化學信號檢測裝置由2#管壁、1#壓蓋、2#壓蓋、電感電阻探針、參比電極、工作電極、對電極、沉頭螺栓、墊片、3#O型密封圈、4#O型密封圈構成；1#壓蓋中部安裝有電感電阻探針，并設置3#O型密封圈實現密封；2#壓蓋中部從左到右并排安裝參比電極、工作電極、對電極，并設置3#O型密封圈實現密封；1#壓蓋和2#壓蓋均通過沉頭螺栓與2#管壁連接固定，并在沉頭螺栓上設置墊片和4#O型密封圈；工作電極探針與3#弧形試片采用相同材質。進一步的，介質驅替單元、實驗參數測量單元、可視化單元、腐蝕測試單元、進氣閥、循環回路、驅動泵、1#端蓋、2#端蓋、排氣閥均采用耐腐蝕的哈氏合金材料制造，氣密封工作壓力范圍為0～70MPa，工作溫度范圍為0～200℃。進一步的，高倍電子顯微鏡、粒子追蹤測速儀、實驗參數測量單元、電化學信號檢測裝置通過接線連接計算機，同步采集和記錄測試數據。本專利技術還提供一種高溫高壓多相流動態可視化環路腐蝕測試裝置的使用方法，其操作步驟如下：步驟1：安裝1#弧形試片、2#弧形試片、3#弧形試片、4#弧形試片到腐蝕試片測試裝置，電感電阻探針、參比電極、工作電極和對電極到電化學信號檢測裝置后，連接安裝好介質驅替單元和循環回路上的各元件，并進行調試；步驟2：打開3#閥門，對高溫高壓多相流動態可視化環路腐蝕測試裝置進行通N2排空氣，依次通過增壓泵、4#閥門、5#閥門、1#高溫高壓釜體、6#閥門、7#閥門、進氣閥、循環回路、排氣閥，以此排出整個高溫高壓多相流動態可視化環路腐蝕測試裝置內的空氣，排氣時間1h，然后關閉3#閥門；步驟3：向2#高溫高壓釜體內注入液相腐蝕介質；步驟4：啟動計算機，打開實驗參數測量單元，關閉7#閥門、排氣閥，完成循環回路試壓；步驟5：向1#高溫高壓釜體加入實驗所需硫顆粒，將1#高溫高壓釜體升溫至實驗溫度，打開1#閥門，啟動增壓泵，打開4#閥門、5#閥門，將H2S注入1#高溫高壓釜體并升壓至實驗壓力，打開磁耦合攪拌器，完成高含硫介質的準備；步驟6：將循環回路、2#高溫高壓釜體升溫至腐蝕測試溫度；步驟7：打開1#閥門，啟動增壓泵，打開4#閥門、5#閥門，打開6#閥門、進氣閥，將H2S注入循環回路，2#壓力傳感器監測循環回路內H2S分壓達到實驗壓力后停止注入，并關閉1#閥門；步驟8：打開2#閥門，啟動增壓泵，打開4#閥門、進氣閥，將CO2注入循環回路，2#壓力傳感器監測循環回路內CO2分壓達到實驗壓力后停止注入；步驟9：打開3#閥門，啟動增壓泵，打本文檔來自技高網...

【技術保護點】
一種高溫高壓多相流動態可視化環路腐蝕測試裝置，其特征在于，包括介質驅替單元、實驗參數測量單元、可視化單元、腐蝕測試單元、進氣閥、循環回路、驅動泵、1#端蓋、2#端蓋、排氣閥、H2S吸收裝置；所述介質驅替單元由1#閥門、2#閥門、3#閥門、4#閥門、5#閥門、6#閥門、7#閥門、增壓泵、1#高溫高壓釜體，氣瓶組構成，所述1#高溫高壓釜體由1#高溫高壓釜蓋、1#壓力傳感器、磁耦合攪拌器、1#溫度傳感器構成，所述氣瓶組由H2S儲氣瓶、CO2儲氣瓶和N2儲氣瓶構成；H2S儲氣瓶連接1#閥門，CO2儲氣瓶連接2#閥門，N2儲氣瓶連接3#閥門，1#閥門、2#閥門、3#閥門后端并聯到同一管線中，管線前方依次設置增壓泵、4#閥門、5#閥門、1#高溫高壓釜體、7#閥門；1#高溫高壓釜體與7#閥門之間的管線設置一根支線，支線上設置6#閥門，4#閥門與5#閥門之間設置另一根支線，兩根支線并聯后與進氣閥連接；所述循環回路為U型結構管道，管道從上到下依次設有驅動泵、腐蝕測試單元、可視化單元、實驗參數測量單元，兩頭分別設有1#端蓋和2#端蓋，2#端蓋與實驗參數測量單元之間管道側面設有排氣閥、排氣閥另一端連接H2S吸收裝置；循環回路通過安裝于驅動泵和1#端蓋之間管道側面的進氣閥和介質驅替單元連接；所述實驗參數測量單元由氣相剪切力傳感器、液相剪切力傳感器、電磁流量計、2#壓力傳感器構成，氣相剪切力傳感器置于循環回路管道一側的頂部，液相剪切力傳感器置于循環回路管道一側的底部；所述可視化單元由2#高溫高壓釜體、2#高溫高壓釜蓋、高倍電子顯微鏡、粒子追蹤測速儀、2#溫度傳感器、藍寶石可視窗口構成；所述腐蝕測試單元由電化學信號檢測裝置、腐蝕試片測試裝置構成；所述腐蝕試片測試裝置由1#管壁、1#弧形試片、2#弧形試片、3#弧形試片、4#弧形試片、1#試片夾具、2#試片夾具、1#試片夾具壓蓋、2#試片夾具壓蓋、沉頭螺栓、墊片、1#O型密封圈、絕緣隔片、2#O型密封圈構成；1#弧形試片與絕緣隔片安裝在1#試片夾具中部；2#弧形試片、3#弧形試片、4#弧形試片均勻安裝在2#試片夾具上；1#試片夾具和2#試片夾具通過1#試片夾具壓蓋和2#試片夾具壓蓋固定在1#管壁上，并通過設置1#O型密封圈實現密封；1#試片夾具壓蓋和2#試片夾具壓蓋通過沉頭螺栓連接到1#管壁上、在沉頭螺栓上設置墊片防止損壞1#試片夾具壓蓋和2#試片夾具壓蓋；所述電化學信號檢測裝置由2#管壁、1#壓蓋、2#壓蓋、電感電阻探針、參比電極、工作電極、對電極、沉頭螺栓、墊片、3#O型密封圈、4#O型密封圈構成；1#壓蓋中部安裝有電感電阻探針，并設置3#O型密封圈實現密封；2#壓蓋中部從左到右并排安裝參比電極、工作電極、對電極，并設置3#O型密封圈實現密封；1#壓蓋和2#壓蓋均通過沉頭螺栓與2#管壁連接固定，并在沉頭螺栓上設置墊片和4#O型密封圈；工作電極探針與3#弧形試片采用相同材質。...

【技術特征摘要】
1.一種高溫高壓多相流動態可視化環路腐蝕測試裝置，其特征在于，包括介質驅替單元、實驗參數測量單元、可視化單元、腐蝕測試單元、進氣閥、循環回路、驅動泵、1#端蓋、2#端蓋、排氣閥、H2S吸收裝置；所述介質驅替單元由1#閥門、2#閥門、3#閥門、4#閥門、5#閥門、6#閥門、7#閥門、增壓泵、1#高溫高壓釜體，氣瓶組構成，所述1#高溫高壓釜體由1#高溫高壓釜蓋、1#壓力傳感器、磁耦合攪拌器、1#溫度傳感器構成，所述氣瓶組由H2S儲氣瓶、CO2儲氣瓶和N2儲氣瓶構成；H2S儲氣瓶連接1#閥門，CO2儲氣瓶連接2#閥門，N2儲氣瓶連接3#閥門，1#閥門、2#閥門、3#閥門后端并聯到同一管線中，管線前方依次設置增壓泵、4#閥門、5#閥門、1#高溫高壓釜體、7#閥門；1#高溫高壓釜體與7#閥門之間的管線設置一根支線，支線上設置6#閥門，4#閥門與5#閥門之間設置另一根支線，兩根支線并聯后與進氣閥連接；所述循環回路為U型結構管道，管道從上到下依次設有驅動泵、腐蝕測試單元、可視化單元、實驗參數測量單元，兩頭分別設有1#端蓋和2#端蓋，2#端蓋與實驗參數測量單元之間管道側面設有排氣閥、排氣閥另一端連接H2S吸收裝置；循環回路通過安裝于驅動泵和1#端蓋之間管道側面的進氣閥和介質驅替單元連接；所述實驗參數測量單元由氣相剪切力傳感器、液相剪切力傳感器、電磁流量計、2#壓力傳感器構成，氣相剪切力傳感器置于循環回路管道一側的頂部，液相剪切力傳感器置于循環回路管道一側的底部；所述可視化單元由2#高溫高壓釜體、2#高溫高壓釜蓋、高倍電子顯微鏡、粒子追蹤測速儀、2#溫度傳感器、藍寶石可視窗口構成；所述腐蝕測試單元由電化學信號檢測裝置、腐蝕試片測試裝置構成；所述腐蝕試片測試裝置由1#管壁、1#弧形試片、2#弧形試片、3#弧形試片、4#弧形試片、1#試片夾具、2#試片夾具、1#試片夾具壓蓋、2#試片夾具壓蓋、沉頭螺栓、墊片、1#O型密封圈、絕緣隔片、2#O型密封圈構成；1#弧形試片與絕緣隔片安裝在1#試片夾具中部；2#弧形試片、3#弧形試片、4#弧形試片均勻安裝在2#試片夾具上；1#試片夾具和2#試片夾具通過1#試片夾具壓蓋和2#試片夾具壓蓋固定在1#管壁上，并通過設置1#O型密封圈實現密封；1#試片夾具壓蓋和2#試片夾具壓蓋通過沉頭螺栓連接到1#管壁上、在沉頭螺栓上設置墊片防止損壞1#試片夾具壓蓋和2#試片夾具壓蓋；所述電化學信號檢測裝置由2#管壁、1#壓蓋、2#壓蓋、電感電阻探針、參比電極、工作電極、對電極、沉頭螺栓、墊片、3#O型密封圈、4#O型密封圈構成；1#壓蓋中部安裝有電感電阻探針，并設置3#O型密封圈實現密封；2#壓蓋中部從左到右并排安裝參比電極、工作電極、對電極，并設置3#O型密封圈實現密封；1#壓蓋和2#壓蓋均通過沉頭螺栓與2#管壁連接固定，并在沉頭螺栓上設置墊片和4#O型密封圈；工作電極探針與3#弧形試片采用相同材質。2.根據權利要求1所述的一種高溫高壓多相流動態可視化環路腐蝕測試裝置，其特征在于，所述介質驅替單元、實驗參數測量單元、可視化單元、腐蝕測試單元...

【專利技術屬性】
技術研發人員：曾德智，張恩搏，喻智明，董寶軍，施太和，張智，侯鐸，鐘顯康，張乃艷，
申請(專利權)人：西南石油大學，
類型：發明
國別省市：四川;51