[实用新型]一种模拟气体钻井中缓蚀剂对钻杆防腐效果的实验装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及气体钻井技术领域的一种模拟气体钻井中缓蚀剂对钻杆防腐效果的实验装置。

背景技术

气体钻井是指采用气体代替钻井液作为携砂介质，其能够大幅提高钻进速度。气体钻井主要用于低压低渗地层的勘探开发，其钻进速度是常规泥浆钻进速度的2到8倍，是低油价时代重要的降本技术。在气体钻井过程中，大量气体注入井底，这些气体中包含有一些氧气，这些气体与井底产生的一些流体混合，因此存在氧气和水的环境，而且加上气固两相流对钻杆的冲蚀作用，使得钻杆被腐蚀，最终造成钻井事故。缓蚀剂作为减轻钻杆腐蚀的一种手段在许多油田都有应用，在许多文献中都记录了缓蚀方法在超低氧含量环境中很有效，但是并未提及在含氧量增加的环境时的缓释效果。如果把气体钻井中的氮气改成空气后，使用同样的缓蚀剂进行钻杆防腐，其效果如何有必要进行实验研究。因此，对气体钻井过程中使用空气进行钻井并采用缓蚀剂后对钻杆防腐，有必要在实验室内发明一种模拟气体钻井中缓蚀剂对钻杆防腐效果的实验装置对其防腐效果进行深入研究，对气体钻井过程中的防腐工作具有实际意义。

发明内容

本实用新型目的是：提供了一种模拟气体钻井中缓蚀剂对钻杆防腐效果的实验装置。

本实用新型所采用的技术方案是：

本实用新型一种模拟气体钻井中缓蚀剂对钻杆防腐效果的实验装置，主要由计算机监测系统、可开式套管接头、温度传感器、混合物进口、缓蚀剂储罐、岩屑漏斗、气体流量计、球阀、空压机、压力传感器、混合物出口、内管、外管、岩屑缓冲器、小型气固两相分离器、电加热器、岩屑收集桶、吊环、钻头、底座、高速摄像机、铁丝网和铁块组成。空压机依次与球阀、气体流量计、岩屑漏斗、缓蚀剂储罐和混合物进口相连，混合物出口依次与球阀、岩屑缓冲器、小型气固两相分离器、电加热器和岩屑收集桶相连。可开式套管接头采用可开式设计，可根据现场实际工况跟换内管和外管尺寸进行模拟实验；外管采用透明PC材料制作而成，承压2MPa；内管材质与现场所用材质相同，为高碳高合金钢材质；岩屑漏斗内的岩屑颗粒粒径为1mm，缓蚀剂储罐内的缓蚀剂溶液与现场用的缓蚀剂相同，为氧化膜型缓蚀剂。外管模拟实际工况下的套管，内管模拟实际工况下的钻杆，钻头模拟实际工况下的钻头，岩屑漏斗内的岩屑颗粒模拟实际工况下钻进所产生的岩屑颗粒；缓蚀剂储罐内的缓蚀剂溶液模拟实际工况下加入的缓蚀剂，空压机提供的空气模拟实际工况下向钻杆内注入气体。

本实用新型的优点：使用方便快捷，能很好的模拟携岩介质采用空气后缓蚀剂对钻杆防腐的效果；在实验过程中对岩屑颗粒和缓蚀剂进行回收重复使用节约资源。

附图说明

图1是本实用新型一种模拟气体钻井中缓蚀剂对钻杆防腐效果的实验装置的结构示意图。

图2是图1中岩屑缓冲器的结构示意图。

图中：1.计算机监测系统，2.可开式套管接头，3.温度传感器，4.混合物进口，5.缓蚀剂储罐，6.岩屑漏斗，7.气体流量计，8.球阀，9.空压机，10.压力传感器，11.混合物出口，12.内管，13.外管，14.岩屑缓冲器，15.小型气固两相分离器，16.电加热器，17.岩屑收集桶，18.吊环，19.钻头，20.底座，21.高速摄像机，22.铁丝网，23.铁块。

具体实施方式

下面结合附图对本实用新型做进一步说明。

如图1所示，本实用新型一种模拟气体钻井中缓蚀剂对钻杆防腐效果的实验装置，主要由计算机监测系统1、可开式套管接头2、温度传感器3、混合物进口4、缓蚀剂储罐5、岩屑漏斗6、气体流量计7、球阀8、空压机9、压力传感器10、混合物出口11、内管12、外管13、岩屑缓冲器14、小型气固两相分离器15、电加热器16、岩屑收集桶17、吊环18、钻头19、底座20、高速摄像机21、铁丝网22和铁块23组成。空压机9依次与球阀8、气体流量计7、岩屑漏斗6、缓蚀剂储罐5和混合物进口4相连，混合物出口11依次与球阀、岩屑缓冲器14、小型气固两相分离器15、电加热器16和岩屑收集桶17相连。

如图1、图2所示，具体模拟过程为：首先依次打开球阀8和空压机9，使空压机9产生的气体依次经过球阀8和气体流量计7后从混合物进口4进入内管12内部，待计算机监测系统1内显示的压力趋于稳定后，打开缓蚀剂储罐5，使缓蚀剂随气体一起从混合物进口4进入内管12内部，并随着气体一起从钻头19流出并在环空往上流动，在流动的过程中缓蚀剂附在内管12的内表面和外表面；循环一段时间待内管12内外表面形成缓蚀剂膜后，关闭缓蚀剂储罐5下部开关，使气体循环1分钟后打开岩屑漏斗6，加入岩屑颗粒，使岩屑颗粒随着气体一起运动，此时模拟正常的气体钻井过程。随着时间的增加，可清楚的观察到加入缓蚀剂后钻杆的防腐效果。在加入缓蚀剂时关闭与电加热器16相连的球阀，使缓蚀剂返回缓蚀剂储罐5；在加入岩屑颗粒时，岩屑颗粒和气体一起从混合物出口11流出并进入岩屑缓冲器14内，岩屑颗粒撞击铁块23后把速度降低后进入小型气固两相分离器15，一部分气体从岩屑缓冲器14上部流出，另一部分随着岩屑颗粒进入小型气固两相分离器15进行分离，最终流入大气；分离出的岩屑颗粒经电加热器16加热后进入岩屑收集桶17进行重新使用，即整个模拟过程结束。在实验过程中可根据现场实际工况进行更换内管12和外管13的尺寸进行实验研究；整个实验过程中通过计算机监测系统1可观察到实验过程中压力和温度的变化情况；其实验结果与实验现象为气体钻井采用空气进行携岩后钻杆防腐工程提供实际意义。