本發(fā)明應(yīng)用于材料實驗科學領(lǐng)域，涉及一種高溫高壓沖蝕腐蝕疲勞測試裝置，具體說該裝置能夠較好的模擬油井管在實際工況下的高溫高壓沖蝕疲勞性能。

背景技術(shù)：

目前高溫高壓油氣井，尤其是高溫高壓超深油氣井的管柱失效問題日益嚴重，很多失效的管柱處于沖蝕和振動等多種工況下，而現(xiàn)有的裝置難以模擬井筒高溫高壓沖蝕腐蝕環(huán)境下的材料疲勞問題。由于在高溫高壓油氣井的鉆井過程以及開采過程中，油井管材料的疲勞性能不能忽略，而同時油井管又處于井內(nèi)流體沖蝕狀態(tài)下，因此模擬井筒高溫高壓環(huán)境下材料沖蝕腐蝕疲勞性能的裝置具有重要的意義。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于針對以往彎曲疲勞試驗機的缺點，提供一種能夠較好模擬油井管在井下高溫高壓沖蝕腐蝕情況下耐高溫、耐高壓、耐流體腐蝕的結(jié)構(gòu)簡單，能夠提供試樣沖蝕腐蝕情況的動態(tài)彎曲疲勞試驗裝置。

為實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下：

高溫高壓沖蝕腐蝕疲勞測試裝置，包括高溫高壓釜，在高溫高壓釜內(nèi)安裝試樣夾持機構(gòu)；高溫高壓釜為圓柱形罐體，在高溫高壓釜的一側(cè)連接密封沖蝕循環(huán)回路，密封沖蝕循環(huán)回路上連接有沖蝕泵，沖蝕泵的出水口連接噴嘴，噴嘴對應(yīng)試樣夾持機構(gòu)中的試樣，利用沖蝕泵使高溫高壓釜體內(nèi)流體在試樣上形成高速沖蝕腐蝕環(huán)境；高溫高壓釜釜體內(nèi)有溫度壓力傳感器，沖蝕泵、溫度壓力傳感器分別通過線纜與計算機相連；

高溫高壓釜通過管線、增壓泵與高壓氣瓶相連。

高溫高壓釜釜體外包裹一層加熱套，加熱套的控制系統(tǒng)與計算機相連。

試樣夾持機構(gòu)包括上夾持機構(gòu)、下夾持機構(gòu)，試樣夾持在上夾持機構(gòu)、下夾持機構(gòu)之間；

上夾持機構(gòu)包括上夾持懸掛，上夾持懸掛安裝在高溫高壓釜釜體頂部的懸掛上，還包括一對上夾持軸承滾輪，上夾持軸承滾輪通過軸承與動力機構(gòu)連接；一對上夾持軸承滾輪之間安裝有上鎖緊銷釘；動力機構(gòu)通過線纜與計算機相連；

下夾持機構(gòu)包括一對下夾持軸承滾輪，一對下夾持軸承滾輪之間安裝有下鎖緊銷釘；一對下夾持軸承滾輪下方還安裝有支撐銷釘；用于調(diào)整下夾持機構(gòu)夾持試樣長度與上夾持機構(gòu)夾持試樣長度相等；下夾持機構(gòu)安裝在夾持底座上；

上夾持機構(gòu)、下夾持機構(gòu)分別與螺桿連接，螺桿通過釜體密封螺帽穿過高溫高壓釜側(cè)壁，通過釜體密封螺帽與螺桿的配合在試樣上產(chǎn)生扭矩。

釜體及沖蝕循環(huán)回路選用c276合金，以滿足高溫高壓腐蝕性測試環(huán)境，且高溫高壓釜體內(nèi)各機構(gòu)均采用抗高溫高壓、耐腐蝕性能較好的不銹鋼制成，釜體內(nèi)有溫度壓力傳感器，可以實時采集釜體內(nèi)溫度壓力變化，且通過線纜與計算機相連，將數(shù)據(jù)實時保存。

釜體外包裹一層加熱套，且加熱套與計算機相連，可通過計算機實時監(jiān)測釜體內(nèi)溫度并精確調(diào)整，使溫度控制在誤差范圍內(nèi)。

釜體通過管線與高壓氣瓶相連，管線通過增壓泵可實現(xiàn)實驗初期為釜體增壓。

計算機控制線路與沖蝕泵、加熱套和動力機構(gòu)相連，控制沖蝕泵和動力機構(gòu)2的啟停，控制加熱套的溫度。

該發(fā)明具有的技術(shù)效果有：

(1)該裝置加熱、沖蝕泵、試樣旋轉(zhuǎn)動力裝置都與計算機相連，疲勞測試期間計算機實時控制釜體內(nèi)溫度，使測試條件能夠準確模擬井下油井管的疲勞環(huán)境；如果測試周期內(nèi)疲勞試樣發(fā)生斷裂，則計算機自動斷開試樣旋轉(zhuǎn)動力裝置和沖蝕泵，并記錄旋轉(zhuǎn)次數(shù)，從而實現(xiàn)簡單并精準的實驗。

(2)夾持裝置的頂端和地段分別固定在釜體上，然后通過螺桿與釜體外螺帽配合，使試樣承受恒定的彎曲載荷，再通過試樣旋轉(zhuǎn)動力裝置將旋轉(zhuǎn)力矩傳遞給試樣，使試樣處于旋轉(zhuǎn)彎曲加載狀態(tài)，另外，實驗過程中沖蝕泵以設(shè)定沖蝕流速作用在實驗測試段，從而實現(xiàn)了在高溫高壓情況下的沖蝕疲勞性能測試，為油井管在高溫沖蝕環(huán)境中的疲勞性能提供指導。

(3)釜體、沖蝕循環(huán)裝置試樣夾持裝置采用c276合金，其他部件均采用耐高溫、高壓抗腐蝕性能良好的不銹鋼，旋轉(zhuǎn)動力裝置與釜體連接處采用橡膠密封，結(jié)構(gòu)簡單，密封性能好。

附圖說明

下面結(jié)合附圖和實驗方法對本發(fā)明裝置做進一步詳細說明。

圖1是本發(fā)明的結(jié)構(gòu)圖；

圖2是本發(fā)明的夾持裝置結(jié)構(gòu)圖。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實施方式對本發(fā)明做進一步說明

如圖1和圖2所示，高溫高壓沖蝕腐蝕疲勞測試裝置，包括高溫高壓釜22，在高溫高壓釜22內(nèi)安裝試樣夾持機構(gòu)；高溫高壓釜22為圓柱形罐體，在高溫高壓釜22的一側(cè)連接密封沖蝕循環(huán)回路23，密封沖蝕循環(huán)回路23上連接有沖蝕泵10，沖蝕泵10的出水口連接噴嘴13，噴嘴13對應(yīng)試樣夾持機構(gòu)中的試樣17，利用沖蝕泵10使高溫高壓釜體22內(nèi)流體在試樣17上形成高速沖蝕腐蝕環(huán)境；高溫高壓釜22釜體內(nèi)有溫度壓力傳感器11，沖蝕泵10、溫度壓力傳感器11分別通過線纜與計算機1相連；

高溫高壓釜22通過管線、增壓泵5與高壓氣瓶相連。

高溫高壓釜22釜體外包裹一層加熱套15，加熱套15的控制系統(tǒng)與計算機1相連。

試樣夾持機構(gòu)包括上夾持機構(gòu)24、下夾持機構(gòu)25，試樣17夾持在上夾持機構(gòu)24、下夾持機構(gòu)25之間；

上夾持機構(gòu)24包括上夾持懸掛18，上夾持懸掛18安裝在高溫高壓釜22釜體頂部的懸掛12上，還包括一對上夾持軸承滾輪20，上夾持軸承滾輪20通過軸承與動力機構(gòu)2連接；一對上夾持軸承滾輪20之間安裝有上鎖緊銷釘19；動力機構(gòu)2通過線纜與計算機1相連；

下夾持機構(gòu)25包括一對下夾持軸承滾輪14，一對下夾持軸承滾輪14之間安裝有下鎖緊銷釘8；一對下夾持軸承滾輪14下方還安裝有支撐銷釘9；用于調(diào)整下夾持機構(gòu)25夾持試樣長度與上夾持機構(gòu)24夾持試樣長度相等；下夾持機構(gòu)25安裝在夾持底座16上；

上夾持機構(gòu)24、下夾持機構(gòu)25分別與螺桿21連接，螺桿21通過釜體密封螺帽6穿過高溫高壓釜22側(cè)壁，通過釜體密封螺帽6與螺桿21的配合在試樣17上產(chǎn)生扭矩。

本發(fā)明在使用過程為：

首先拔出支撐銷釘9，將試樣17放置于下夾持裝置25的底端；

將試樣17向上移動，放入上夾持裝置24內(nèi)，并鎖緊支撐銷釘9、上鎖緊銷釘19；

旋轉(zhuǎn)釜體密封螺帽6，使試樣17處于試驗應(yīng)力對應(yīng)的彎曲狀態(tài)；

向高溫高壓釜22內(nèi)添加沖蝕流體，確保流體能夠沒過密封沖蝕循環(huán)回路23，并有足夠的余量充滿密封沖蝕循環(huán)回路23，確保噴嘴13隨時有流體噴出；

密封高溫高壓釜22釜體，打開計算機1，設(shè)置加熱套15溫度，并通過溫度壓力傳感器11隨時監(jiān)控釜體溫度壓力，使高溫高壓釜22處于試驗溫度范圍；

通過增壓泵5向高溫高壓釜22內(nèi)注入試驗用腐蝕性氣體，模擬井下沖蝕環(huán)境；

通過計算機1設(shè)置動力機構(gòu)2轉(zhuǎn)速以及沖蝕泵10泵速，使試樣17處于沖蝕疲勞狀態(tài)，并記錄試樣17轉(zhuǎn)速，實驗開始；

待試樣17斷裂后，計算機1自動記錄試樣旋轉(zhuǎn)圈數(shù)，并切斷動力機構(gòu)2以及沖蝕泵10電源，或者試樣旋轉(zhuǎn)圈數(shù)達到預定的循環(huán)次數(shù)后計算機1自動終止實驗。

通過排液開關(guān)排除釜體流體，清洗高溫高壓釜22待下次實驗。