一种用于井下腐蚀监测的腐蚀挂片装置的制作方法

1.本实用新型涉及油气田腐蚀监测技术领域，具体涉及用于井下腐蚀监测的腐蚀挂片装置。


背景技术：

2.失重挂片法是腐蚀监测常规方法，挂片包括片、棒、环等多种形式，通过测量一定周期内挂片的损失重量来监测介质的腐蚀速率，要求挂片能够模拟被腐蚀金属的腐蚀状态。井下腐蚀监测是油田生产系统腐蚀监测的一个重要组成部分，传统井下腐蚀监测主要采用“井筒挂环短节法”，该方法使用的腐蚀监测装置包括挂环和两段式油管短节，首先两段式油管短节旋开分成两部分，将已称重的挂环放入油管短节预留槽后再重新将两段式油管短节旋在一起，然后将两段式油管短节连接在井下管柱的不同位置，经下入管柱、起上管柱的作业完成挂环放、取，在管柱起上时可以将挂环从两段式油管短节中取出，测量挂环失重并计算腐蚀速率。
3.另外，现有技术中所用的腐蚀监测装置还可见于申请公布号为cn109209344a的专利文献公开了一种注水井偏心式腐蚀监测装置，包括监测器和监测芯，监测器具有上接头、下接头和偏心定位槽，监测器能够被连接在注水井完井管柱中，监测芯上设有用于卡装在管柱(监测器中)上的管柱连接器(凸轮及相关部件)和用于配合投捞器实现投捞操作的投捞配合机构(打捞杆及相关部件)以及用于安装腐蚀挂片(金属挂环)的挂片安装装置(支撑体)，监测芯通过投捞器放入监测器的偏心定位槽中；监测芯上间隔设置有两组可拆卸的金属挂环，其中一组金属挂环通过监测器的第一旁通孔与外界连通，另一组金属挂环通过第二旁通孔与内腔连通。该注水井偏心式腐蚀监测装置的监测芯能够在投捞器的作用下投入监测器和从监测器取出，监测芯可以针对监测器外侧和监测器内腔的水体中的金属挂环的腐蚀情况进行监测，以便来充分了解注水工具和管柱的耐腐蚀性和使用寿命，以此来提高注水工具和管柱的安全性，但监测芯只是卡在监测器的偏心定位槽中，金属挂环并不承受管柱应力，所以无法实现与管柱处于受力情况接近的腐蚀环境中。
4.又如授权公告号cn203559897u的专利文献公开了一种井下腐蚀挂片试验装置，包括打捞头(属于投捞配合机构)、井下节流器(相当于管柱连接器)、腐蚀挂片座(相当于腐蚀挂片安装装置)。打捞头设置于井下节流器的顶部，腐蚀挂片座固定设置于井下节流器的底部，井下节流器的侧壁设置有卡瓦，腐蚀挂片座设置有用于安装试片的试片固定孔，通过螺杆和锁定螺母将试片固定于腐蚀挂片座。该井下腐蚀挂片试验装置能够被投放到油管里并深入井下，通过井下节流器上的卡瓦固定在油管壁上，使得腐蚀挂片座被悬挂在油管中且既不碰壁也不会落入井底，从而可以有效真实地检测气井井下腐蚀状况；该现有技术利用钢丝起下工具，起下时间可以实现自控，但腐蚀挂片在腐蚀挂片座中并不承受应力，同样无法实现与管柱处于受力情况接近的腐蚀环境中。
5.由上可见，上述现有技术在实施时，腐蚀挂片安装装置(即上述的两段式油管短节、支撑体、腐蚀挂片座)仅用于将挂片保持在油管中的固定位置，所以现有技术中的腐蚀
挂片装置不能实现让挂片与管柱处于受力情况接近的腐蚀环境中，例如在“井筒挂环短节法”中的挂环在油管短节预留槽内仅受到向下的自重力、向上的浮力及支持力，受力微小，而井下管柱承受监测深度以下所有管柱重力造成的巨大拉应力，而应力腐蚀是金属腐蚀的重要影响因素之一，可加剧金属在应力方向上腐蚀损伤程度，所以现有技术通常是在井下出现问题时才会起上管柱作业而取出挂环，因此时间跨度较长，而且更为关键的是挂环与管柱虽然同时处于井下腐蚀环境中，监测过程中已出现管柱腐蚀断脱而挂环腐蚀速率远未超标的现象。


技术实现要素：

6.本实用新型的目的是提供一种用于井下腐蚀监测的腐蚀挂片装置，以解决现有技术无法让腐蚀挂片处于与管柱处于受力情况接近的腐蚀环境中。
7.本实用新型的一种用于井下腐蚀监测的腐蚀挂片装置，包括挂片、承载框架、上连接棒、下连接棒，所述承载框架包括上横梁、下横梁和边框，所述上横梁与下横梁之间设有用于放置挂片的空间，所述挂片的上端、下端分别与上连接棒、下连接棒通过可拆固定连接结构而固定连接，所述下连接棒与下横梁固定，下连接棒设有向下穿出下横梁并用于与拉力加载装置连接的下端部；所述上横梁的中部开设有上下延伸的用于与上连接棒间隙配合的上贯通孔，上连接棒上端穿过上贯通孔，上连接棒设有向上穿出上横梁并与锁定螺母螺纹连接的外螺纹；还包括用于连接上连接棒和拉力加载装置的第一连接结构、用于连接上连接棒和管柱连接器的第二连接结构；所述锁定螺母用于向下支撑在上横梁上，而使上连接棒及挂片在受拉力加载装置加载后能够被锁定螺母从上横梁的上侧进行固定。
8.本实用新型提供的用于井下腐蚀监测的腐蚀挂片装置，能够预先通过拉力加载装置对挂片预先加载拉应力，然后再与管柱连接器连接而组成能够入井监测的腐蚀监测装置，这样挂片在井下除受到向上的浮力和向下的自重力外，还受到了预先加载的拉应力，更大程度的模拟了井下管柱在实际受力情况下的腐蚀环境，解决了现有井下腐蚀监测无法反映井下管柱承受拉应力后腐蚀的问题，为技术人员的井下防腐管理提供科学的数据。
9.进一步的，所述下横梁的中部开设有上下延伸的下贯通孔，下贯通孔为螺纹孔，下连接棒下端部设有外螺纹而与下贯通孔螺纹紧固连接。
10.进一步的，所述可拆固定连接结构包括挂片的上下两端所开设的螺纹孔，上连接棒下端设有外螺纹，下连接棒上端设有外螺纹，挂片的上下两端分别与上连接棒、下连接棒螺纹连接。
11.进一步的，所述第一连接结构是上连接棒的用于与拉伸试验机的上夹持爪紧固连接的上端部。
12.进一步的，所述承载框架为矩形框架结构，所述边框为连接在上横梁、下横梁之间的左右边框。
13.进一步的，所述第二连接结构是连接头，连接头的上端、下端分别设有用于与脱卡器、上连接棒连接的螺纹连接结构。
14.进一步的，所述上连接棒上的用于与锁定螺母螺纹连接的外螺纹向上延伸至上连接棒的上端，所述连接头下端设有用于与上连接棒的上端进行螺纹连接的下螺孔。
15.进一步的，连接头上端设有用于与脱卡器的下部螺纹连接的上螺柱，上螺柱与下
螺孔为同轴设置。
16.进一步的，所述连接头包括柱状本体，所述下螺孔设置在柱状本体的下端面上，所述上螺柱固定连接在柱状本体上端面的中央。
17.进一步的，所述柱状本体为圆柱体。
附图说明
18.图1是本实用新型的实施例在进行应力加载时的示意图；
19.图2是使用本实用新型的实施例进行井下腐蚀监测的示意图；
20.图3是图2中的连接头的示意图；
21.图中：
22.1、脱卡器；2、连接头；3、上连接棒；31、下连接棒；4、承载框架；5、挂片；6、锁定螺母；7、拉伸试验机；71、上夹持爪；72、下夹持爪；8、卡瓦；9、导接头。
具体实施方式
23.本实用新型的一种用于井下腐蚀监测的腐蚀挂片装置的一种实施例，如图1-图3所示，该腐蚀挂片装置(即用于井下腐蚀监测的腐蚀挂片装置，下同)包括承载框架4、上连接棒3、下连接棒31、挂片5、锁定螺母6，上连接棒3、下连接棒31的上下两端均设有外螺纹，承载框架4为矩形框架结构，承载框架4包括上横梁、下横梁和左右两侧的边框，上横梁的中部、下横梁的中部分别开设有上下延伸的上贯通孔、下贯通孔，上贯通孔、下贯通孔为同轴设置，上贯通孔与上连接棒3间隙配合，上贯通孔为光孔无内螺纹，下贯通孔为螺纹孔与下连接棒31螺纹配合；挂片5的上下两端开设有螺纹孔，挂片5的上下两端分别与连接棒3、下连接棒31螺纹连接。
24.下连接棒31上端通过螺纹与挂片5下端连接的同时，下连接棒31下端部与承载框架4的下横梁的下贯通孔螺纹连接并向下穿出下横梁。上连接棒3下端通过螺纹与挂片5上端连接的同时，上连接棒3上端穿过承载框架4的上横梁的上贯通孔后与锁定螺母6螺纹连接，使得挂片5能够通过上连接棒3被锁定螺母6从承载框架4上端外侧进行初步固定或在加载成后进行最终固定。
25.腐蚀挂片装置包括用于连接上连接棒3和拉伸试验机7的第一连接结构，具体是上连接棒3上端部，所以在本实施例中，通过对应匹配设计，上连接棒3上端部的一部分用于与锁定螺母6螺纹连接，上连接棒3上端部另一部分还用于与后述的拉伸试验机7的上夹持爪71紧固连接。
26.另外，腐蚀挂片装置还包括用于连接上连接棒3和管柱连接器的第二连接结构，具体为连接头2，本实施例中的连接头2对应的管柱连接器为脱卡器1，连接头2包括柱状本体，柱状本体具体为圆柱体，连接头2的柱状本体的上端面中央固定连接有用于与脱卡器1下部螺纹连接的上螺柱21，连接头2的柱状本体下端面上开设有用于与上连接棒3螺纹连接的下螺孔22，上螺柱21与下螺孔22为同轴设置。脱卡器1属于现有技术中的一种管柱连接器，是一种常用的井下测试工具，例如背景技术中授权公告号cn203559897u的专利文献中的井下腐蚀挂片试验装置的井下节流器也属于一种管柱连接器，现有技术中的脱卡器通过专用工具起下，上方具有导接头，下方可连接其它入井工具，脱卡器具有对称锚定臂，可将工具锚
定在油管内壁而不脱落，现有的脱卡器有机械式和电子式两种：前者通过惯性力脱开锚定臂并卡在油管内壁上，后者通过同轴电缆施加电信号进行脱卡锚定。脱卡器不能应用在所有井筒内，使用范围：1、油管内监测深度以上无其它工具；2、油水井内介质处于向下流动或停止状态，即水井的注入或停注阶段，油井的注气或焖井阶段。
27.本实用新型的上述实施例在使用时，分为应力加载和下井腐蚀两种使用状态。
28.应力加载使用状态如图1所示，实施井下腐蚀监测前，将腐蚀挂片装置的承载框架连接到拉伸试验机上：上连接棒3高出锁定螺母6的部分连接到拉伸试验机7的上夹持爪71并紧固，下连接棒31穿出承载框架4下端的部分与拉伸试验机7的下夹持爪72连接并紧固；启动拉伸试验机7定量加载至所需的数值(即井下管柱承受监测深度以下所有管柱重力造成的拉应力数值)后关闭，向下旋紧锁定螺母6至承载框架4的上部，从而固定已加载的应力。
29.下井腐蚀使用状态如图2所示，将腐蚀挂片装置从万能试验机卸下，将腐蚀挂片装置的上连接棒3高出锁定螺母6的部分通过螺纹与连接头2下端连接，连接头2上端与脱卡器1下部通过螺纹连接，从而将腐蚀挂片装置与脱卡器1组成腐蚀监测装置。脱卡器1上部具有导接头9，开展井下腐蚀监测时，通过测试车的钢丝或电缆，采用专用工具连接脱卡器1的上部导接头9下入井筒内指定深度，经钢丝或电缆传导脱卡动作或脱卡信号，从而释放卡瓦8撑开并锚定在油管内壁上，整个腐蚀监测装置即被固定在井筒内，试车可以撤离。
30.根据业主需要制定监测周期，到期再次用测试车通过钢丝下入专用工具将包含腐蚀挂片装置的腐蚀监测装置起出，在实验室内对腐蚀挂片装置进行卸载，取下承载框架4中的挂片5后按照相应标准进行处理，通过失重测量计算腐蚀速率，还可以开展力学测试和表面扫描电镜观测，最终形成监测报告，完成井下腐蚀监测。该监测方法主要应用于井筒的注入阶段和停井阶段，要求井筒内不含抽油杆等其它工具。