Способ определения износа газонефтепромыслового оборудования в потоке скважинной среды и устройство для его осуществления Советский патент 1984 года по МПК E21B47/00 

1 . 10 Изобретение относится к нефтяной и газовой промышленности и может быт использовано для решения задач по- оп ределеншо износа нефтепромыслового оборудования в процессе его зксплуатации. Известен способ определения износа материалов путем расположения образца в ядре установившегося вертикально восходящего многофазного пото ка с абразивом, при котором образец подвергают ударам абразива под разными углами атаки и который позволяе проводить испытания материала образца в ненапряженном состоянии при динамических условиях агрессивной среды 1. Известен также способ для определения износа газонефтепромыслового оборудования в потоке скважинной сре ды, включающий расположение образца в ядре установившегося вертикально восходящего многофазного а грессивног потока с абразивом и ударное воздействие на образец потока под разными углами атаки Способ осуществляется устройством для испытания материалов в рабочей среде содержащим автоклав, механизм нагружения образца, насоса, обеспечи вающего непрерывную циркуляцию среды с постоянной скоростью относительно цилиндрической поверхности образцов в герметичной камере. Недостатком известного способа яв ляется то, что он позволяет получить только осредненные количественные за кономерности стойкости материала образца и сопряжен со значительными по грешностями испытаний, так как невоз можно учесть влияние количества абра зива, попадающего на изнашиваемую поверхность образца при различных скоростях среды, относительно цилинд рической поверхности образца, а также выявить ударный характер влияния среды, в частности, фиксированных параметров многофазного агрессивного потока с абразивом. Таким образом, проведение испытаний данным способом не дает возможности получить представление о динамическом воздействии среды на законо мерность изнашивания, а перемешивани среды в герметической камере дает осредненные характеристики процесса изнашивания. При оценке интенсивности коррозионно-механического изнашивания, а 6 также разработке методов расчета срока слзжбы газонефтепромыслового обо- рудования важно иметь точные как качественные, так и количественные закономерности. Целью изобретения является увеличение точности определения износа оборудования путем повышения степени имитации эксплуатационных условий. Цель достигается тем, что согласно способу определения износа газонефтепромыслового оборудования в потоке скважинной среды, включающему расположение образца в ядре установившегося вертикально восходящего многофазного агрессивного потока с абразивом и ударное воздействие на образец потока под разными углами атаки, одновременно с ударньо4 воздействием потока на образец к нему прикладывают растягивающую нагрузку до предела текучести материала образца. Устройство для определения износа газонефтепромыслового оборудования в потоке скважинной среды, включающее линеаризатор потока с установленным в нем с возможностью изменения угла атаки испытуемым образцом, снабжено узлом нагружения, связанным с образцом, выполненным в виде плоской пластины с размещенным перпендикулярно оси потока, при этом отношение площади рабочей части образца и сечения линеаризатора выбирают из условия S 0,35, где S - площадь рабочей части образца, S площадь сечения линеаризатора. Предпагаемый способ отличается olизвестного способа исследования в герметичном объеме при перемешивании агрессивной среды тем, что образец располагается в ядре установившегося вертикально восходящего многофазного агрессивного потока с абразивом и одновременно с приложением к образцу растягивающей нагрузки подвергают его ударному воздействию под разными углами атаки. Способ может быть осуществлен устройством предлагаемой конструкции для исследования коррозионно-механического изнашивания, содержащим образец, механизм нагружения образца, расположенных в герметичной камере. Отличие устройства, позволяющего осуществить предлагаемый способ состоит в том, что оно снабжено линеаризатором потока, выполненным в виде вертиксшьного участка трубопровода. связанного с герметичной камерой, перпендикулярно оси которого распо(ложена ось плоского образца, причем, ,длину линеаризатора i выбирают из условия 1 40D, где D - диаметр линеаризатора, а длину L и площадь рабочей части образца S , из следукяцих условий , а ЬУ, 0,35 SQ. где площадь сечения линеаризатора. Данные соотношения получены экспериментальным путем. На фиг.1 приведено устройство для определения износа газонефтепромыслового оборудования в потоке скважинной среды; на фиг.2 - разрез А-А на фиг.1. Устройство содержит герметичную камеру 1 механизма нагружения плоского образца 2, включающего обойму 3 пружины 4.тарельчатого типа ., активный 5 и пассивный 6 захваты с штифтами 7, фиксатор 8 угла атаки, линеаризатор 9 потока, представляющего собой вертикальный участок трубопровода заданной длины, соединенный с герметичной камерой -1 и обеспечивающий в месте установки образца вертикально восходящий установившийся многофазный поток с абразивом. Устройство работает следующим образом. С помощью фиксатора 8 образец 2 устанавливается в обойме 3 под заданным углом атаки и с помощью механизма нагружения в образце 2 создается напряженное состояние. Затем образец 2 вместе с обоймой 3 располагается в камере 1 устройства так, что ось симметрии образца 2 располагается перпендикулярно направлению движения потока, в результате чего изнашиваемая поверхность образца оказывается в ядре установившегося потока с равномерно распределенной концентрацией фаз по сечению потока. С помощью линеаризатора 9 эта поверхность подвергается ударному воздействию многофазного потока с абразивом. 10 64 Нерабочие поверхности образца защищаются от воздействия потока известными методами. Площадь изнашиваемой поверхности образца 2 выбрана из условия сохранения структуры потока и определена экспериментально. Предлагаемый метод исследования коррозионно-механического изнащивания при одновременном ударном воздействии фиксированных параметров многофазного агрессивного потока с абразивом на поверхность образца при различных напряжениях в нем и углах атаки осуществим в реальных условиях. При осуществлении предлагаемого способа получают новые данные о влиянии параметров потока на интенсивность изнашивания напряженных образцов, а также новые качественные и количественные закономерности. Это возможно в силу того, что способ реализует дифференцированный подход к процессу коррозионно-механического изнашивания, так как позволяет моделировать малые участки изнашиваемой поверхности в предедах которого можно пренебречь изменением параметров многофазного агрессивного потока с абразивом при разных углах атаки. Полученные экспериментальные данные могут быть взяты в основу расчета и про- гнозирования срока службы газонефтепромыслового и другого вида оборудования. Такие методы расчета и прогнозирования до настоящего времени отсутствуют. Преимущество предлагаемого метода исследований заключается в том, чТо изнашиваемая поверхность плоского образца подвергается практически равномерному износу при всех,углах атаки. Ожидаемый годовой экономический эффект, связанный с реализацией предложенного способа, составляет 200 тыс.руб. на одну установку.

iff.2

1. Способ определения износа газонефтепромыслового оборудования в потоке скважинкой среды, включаюищй расположение образца в ядре установившегося вертикально восходящего многофазного агрессивного потока с абразивом и ударное воздействие на образец потока под равными углами атаки, отличающийся тем, что) с целью увеличения точности определения износа путем повышения степени имитации эксплуатационных условий, одновременно с ударным воздействием потока на образец к нему прикладывают растягивающую нагрузку до предела текучести материала образца. 2. Устройство для определения износа газонефтепромыслового оборудования в потоке скважинной среды, включающее линеаризатор потока с установленным в нем с возможностью изменения угла атаки испытуемым образцом,о т (Л личающееся тем, что оно снабжено узлом нагружения связанным с образцом, вьтолненным в виде плоской пластины и размещенным перпендикулярно оси потока, при этом отношение площади рабочей части образца и сечения линеаризатора выбирают из условия bi/S - 0.35, где 5 - пло сд щадь рабочей части образ1;а; Ь( площадь сечения линеаризатора. о