[发明专利]深水气井防砂筛管冲蚀-腐蚀耦合失效评价方法及装置

权利要求书

1.一种深水气井防砂筛管冲蚀-腐蚀耦合失效评价方法，其特征在于，包括如下步骤：

确定实验方法，所述实验方法包括腐蚀、冲蚀和冲蚀-腐蚀耦合实验，得到冲蚀-腐蚀耦合速率与温度、CO₂分压、流速、粒径及含砂量的各因素的关系；

依据上述实验中冲蚀-腐蚀耦合速率与温度、CO₂分压、流速、粒径及含砂量的各因素的关系，通过单一冲蚀模型和腐蚀模型与因素关系相印证，进而得出单因素与冲蚀-腐蚀耦合速率的关系；

依据单因素与冲蚀-腐蚀耦合速率的关系，建立防砂筛管在不同温度、CO₂分压、流速、粒径及含砂量的冲蚀-腐蚀耦合速率预测模型；

依据防砂筛管在不同温度、CO₂分压、流速、粒径及含砂量的冲蚀-腐蚀耦合速率预测模型，引入防砂筛管临界损坏厚度作为防砂筛管失效判据，进而建立防砂筛管冲蚀-腐蚀损失评估方法。

2.根据权利要求1所述的深水气井防砂筛管冲蚀-腐蚀耦合失效评价方法，其特征在于，所述确定实验方法包括如下步骤：

确定腐蚀、冲蚀和冲蚀-腐蚀耦合实验的实验方案，所述实验方案为三因素四水平腐蚀实验、三因素四水平冲蚀实验和五因素四水平冲蚀-腐蚀耦合实验，通过对筛网挂片试样进行实验得到试样的质量损失值；

根据Salama多相流模型中砂粒流速与实验流体介质流速的定量关系确定气体流速等效液体流速关系，将液体流速转换为气体流速；

计算筛网挂片表面积A，通过试样的质量损失值计算试样损失速率的质量表征并计算筛网损失速率V_cor-ero的深度表征，所述筛网损失速率V_cor-ero的深度表征即为冲蚀-腐蚀耦合速率；

使用旋转差速冲蚀-腐蚀模拟实验装置对筛网挂片试样进行实验，得出冲蚀-腐蚀耦合速率与温度、CO₂分压、流速、粒径及含砂量的各因素的关系。

3.根据权利要求2所述的深水气井防砂筛管冲蚀-腐蚀耦合失效评价方法，其特征在于，气体流速等效液体流速关系为：

式中，V_l为腐蚀介质表观速度；V_g为天然气的表观速度；ρ_l为腐蚀介质密度；ρ_g为天然气密度；μ_l为腐蚀介质黏度；μ_g为天然气黏度。

4.根据权利要求2所述的深水气井防砂筛管冲蚀-腐蚀耦合失效评价方法，其特征在于，通过公式(2)计算筛网挂片表面积A：

式中，A为筛网挂片表面积；n₁为经丝根数；d为筛网挂片宽度；L₁为经丝长度；n₂为纬丝根数；D为丝径；L₂为纬丝长度；l为经孔距；c为筛网挂片厚度。

5.根据权利要求4所述的深水气井防砂筛管冲蚀-腐蚀耦合失效评价方法，其特征在于，所述筛网损失速率V_cor-ero的深度表征的计算方法为：

通过公式(3)计算试样损失速率的质量表征为：

式中，V^-为试样损失速率；m₀为试样的初始重量；m₁为清除冲蚀-腐蚀产物后的试样重量；A₀为试样的表面积，与筛网挂片表面积A相同；t为实验时间；

通过公式(4)计算筛网损失速率V_cor-ero的深度表征为：

式中，V_cor-ero为筛网损失速率；ρ为试样的密度。

6.根据权利要求5所述的深水气井防砂筛管冲蚀-腐蚀耦合失效评价方法，其特征在于，单因素与冲蚀-腐蚀耦合速率的关系为：

式中，V_cor-ero为冲蚀-腐蚀速率，T为温度；P_CO2为CO₂分压；v为腐蚀介质流速；w为含砂量；I为砂粒粒径；b,z,y,x分别为相关系数。