ЛАБОРАТОРНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКИЙ ЦИРКУЛЯЦИОННЫЙ СТЕНД ДЛЯ ИСПЫТАНИЙ МЕТОДОВ ПРОТИВОДЕЙСТВИЯ ПРОЦЕССАМ СЕДИМЕНТАЦИИ И КОРРОЗИИ В КОЛОННЕ НАСОСНО-КОМПРЕССОРНЫХ ТРУБ

Полезная модель относится к специализированному испытательному оборудованию и обеспечивает возможность моделирования эксплуатационных условий на участке колонны насосно-компрессорных труб (далее - НКТ) с целью разработки и апробации мер противодействия коррозионным процессам и процессам выпадения отложений различной природы на стенках труб. Стенд может быть использован в трубной промышленности и нефтепромысле для испытаний НКТ с внутренними покрытиями и без них, а также ингибиторов коррозии и отложений.
Колонна НКТ является одним из наиболее ответственных элементов скважинного оборудования в функции которого входит как непосредственный подъем добываемой скважинной продукции на поверхность, так и подвеска в скважине установки погружного насоса, подвод к скважине различных технологических сред, осуществление в скважине ремонтных работ.
Наиболее распространенным фактором, приводящими к выходу из строя труб НКТ, является коррозия тела трубы, приводящая к сквозным повреждениям в ее теле и разгерметизации колонны. Выпадение и накопление тяжелых высоковязких компонентов нефти на внутренней поверхности стенок труб приводит к уменьшению проходного сечения НКТ и росту энергозатрат на выкачивание пластового флюида, вплоть до полной остановки добычи при полном перекрытии сечения трубы. Выпадение отложений, в равновесном состоянии полностью растворенными в пластовой жидкости, обусловлено снижением температуры и давления, нарушающим это фазовое равновесие. Такие отложения, называемые асфальтосмолопарафиновыми (АСПО), приводят к уменьшению и впоследствии полному перекрытию проходного сечения НКТ. Существуют три основных фактора, которые влияют на отложение АСПО в проточных системах - это скорость потока, разность температур, а также свойства поверхности. Одними из основных методов предотвращения образования и отложения АСПО на внутренней поверхности НКТ являются:
применение химреагентов для ингибирования процессов коагуляции и седиментации частиц АСПО;
вибрационное, магнитное и тепловое воздействие на колонну НКТ и перекачиваемую в ней пластовую жидкость;
варьирование гидравлического режима для смыва отложений в начальной стадии их роста;
применение полимерных внутритрубных покрытий;
теплоизоляция колонны НКТ. Основные методы защиты от коррозии:
применение химреагентов для ингибирования коррозионных процессов;
применение коррозионно-стойких материалов или конструкций для изготовления НКТ;
применение полимерных внутритрубных покрытий.
Ингибирование нежелательных процессов различными реагентами путем устьевого дозирования широко применяется в настоящее время для защиты от коррозии и отложений. Применение защитных покрытий в настоящее время также широко распространено для коррозионной защиты НКТ, а для защиты от отложений является наиболее перспективным направлением для развития. Применение покрытия с подобранным составом и технологией нанесения позволит в пассивном режиме противостоять отложениям на стенках труб, исключая в процессе добычи материальные, энергетические и трудозатраты для поддержания труб в защищенном состоянии.
Широкая применяемость химреагентов и перспективность расширения использования внутритрубных полимерных покрытий обуславливает необходимость проведения испытаний при разработке каждого нового ингибитора или покрытия.
Испытания должны обеспечивать контроль эффективности ингибиторов и защитных свойств полимерных внутритрубных покрытий. При этом с максимально возможной точностью должны воспроизводиться температурные и гидродинамические скважинные условия, в которых пластовая жидкость взаимодействует с колонной труб с образованием отложений и возникновением электрохимической коррозии. Конструкция и способ крепления образцов-свидетелей должны повторять конфигурацию внутренней поверхности НКТ и обеспечивать быстрый съем и достоверную оценку результатов испытаний. Таким образом, в настоящий момент актуальной является задача разработки инструментального обеспечения натурных испытаний внутритрубных полимерных покрытий НКТ и ингибиторов коррозии и отложений в одном исполнении.
Из существующего уровня техники известно устройство для измерения усилия сдвига отложений твердых веществ на поверхности защитного полимерного покрытия [Протасов В.Н., Мурадов А.В. Методологические основы выбора материалов для предотвращения образования значительных отложений парафинов и минеральных солей // Территория Нефтегаз. - 2008. - №3. - С. 36-43].
Основой данного приспособления является полая тонкостенная формочка круглого сечения, которую устанавливают на образце в виде пластины с нанесенным полимерным покрытием, подлежащим испытанию со стороны покрытия. Во внутреннюю полость формочки заливают слой расплава парафина или пасту минеральной соли, смоченной водой, и выдерживают образец при комнатной температуре до перехода формируемого отложения в твердое состояние и слипания его с покрытием. Толщина формируемого слоя 2-3 мм. Затем образец с формочкой устанавливают в приспособление для испытаний сформированного твердого слоя отложения на сдвиг и определяют с помощью динамометра усилие сдвига. Чем меньшее усилие при прочих равных условиях требуется приложить для сдвига отвержденных и сцепленных с покрытием отложений, тем более устойчивым против АСПО оно является.
Недостатками данного приспособления является его использование лишь для испытаний покрытий на стойкость к АСПО, моделирование воздействия потока пластового флюида механическим испытанием, что не дает картины влияния на процесс отложения АСПО таких факторов как смачивание, скорость потока флюида, концентрация механических примесей, градиент температур и т.д.
Известно устройство, представляющее собой лабораторную экстракционную установку для тестирования различных растворителей тяжелых органических веществ, выпадающих из перекачиваемой сырой нефти [F.Garcia-Hernandez. Estudio sobre el control de la depositacion organica en pozos del area Cretacica Chiapas-Tabasco //Ing. Pet. -1989. -No.7. - Р 39].
Установка содержит бак с нефтью, насыщенной асфальтенами. В бак введена гибкая трубка, погруженная в насыщенную нефть. На конце трубки расположен диспергатор - наконечник для насыщения нефти экспериментальным растворителем. Гибкая трубка выведена из бака и через шланг соединена с центробежным насосом, находящимся в емкости с растворителем. Насос с заданным расходом производит закачку растворителя в бак с нефтью. Пары растворителя выделяются из нефти в верхнюю часть бака, незаполненную нефтью, и выводятся из бака через гибкий шланг, ведущий в емкость с растворителем. Таким образом, процесс насыщения нефти растворителем и выделение его обратно из нефти в емкость происходит по замкнутому контуру, что поддерживает постоянную концентрацию растворителя в обрабатываемой пробе нефти. Об эффективности растворителя судят, исследуя пробу нефти после обработки растворителем, по массе асфальтенов флоккуированных и выпавших в осадок в баке.
Недостатками данной установки является ее направленность лишь на исследование эффективности методов химической обработки сырой нефти, нахождение пробы нефти в статичном состоянии и постоянная температура в которой находятся все части лабораторной установки. Статичность нефти и постоянная температура также не дает картины влияния на процесс отложения АСПО скорости потока флюида и градиента температур. Кроме этого, осадок в виде АСПО скапливается в основном не на стенках бака, как в реальной колонне труб, а большей частью в виде осадка на дне.
Известна установка под названием Flocculation Titrimeter System FT5 производства немецкой компании PSL Systemtechnic [http://fianum.com/index.php/materialy/katalogi].
Она состоит из алюминиевой или стальной испытательной камеры с совмещенным оптическим генератором и датчиком в верхней ее части и зеркалом на дне камеры, магнитной мешалки, насосов для титрования пробы нефти и создания высокого давления при испытании, циркуляционного термостата для создания и поддержания температурного режима работы скважины и прочих вспомогательных устройств и оборудования для проведения испытаний.
Установка работает следующим образом - проба нефти, насыщенная АСПО титруется осаждающим веществом до начала и полного прекращения выпадения АСПО в виде взвешенных частиц на дно емкости. В течение всего времени проведения титрования проба просвечивается источником света, луч которого отражается от зеркала на дне и интенсивность отраженного луча фиксируется оптическим датчиком в верхней части емкости. Интенсивность отраженного света свидетельствует о светопроницаемости пробы нефти, что в свою очередь зависит от концентрации коллоидов АСПО, которые рассеивают отраженный от зеркала свет. Чем больше коллоидов АСПО выпадает из пробы нефти, тем ниже градиент светопроницаемости. После полной кристаллизации всех тяжелых углеводородов дальнейшее титрование приводит только к большему разжижению пробы, что увеличивает светопропускание. Установка используется для исследования физики процесса осаждения АСПО из нефти, определения наличия и концентрации твердой фазы в нефти и определения центров хлопьеобразования. В статическом и динамическом режиме течения нефти, при нормальных и повышенных значениях температур и давлений.
Недостатком данной установки является ее исключительная применяемость для определения наличия и количества АСПО в нефти и исследования теоретических основ процесса выпадения АСПО из нефти. При этом на данной установке невозможно контролировать эффективность ингибиторов коррозии и АСПО и стойкость полимерных покрытий. Также, магнитная мешалка, используемая в установке, не позволяет воссоздать натурные гидродинамические условия взаимодействия потока со стенками труб при добыче и транспортировании пластовой жидкости.
Известна установка под названием Депар-022 [Николаев В.Ф., Егоров А.В., Николаев И.В., Козлов А.И. Установка для определения характеристик подвижности вязких технологических жидкостей. Патент РФ №101193 на полезную модель, опубл. 10.01.2011].
Основной частью установки является термостатируемая панель из дюралюминия с возможностью задания угла наклона от 0 до 90° специальной ручкой и 17 канавками-направляющими для нанесения на них проб нефти и контроля длин траекторий застывания. Панель установлена на плите-основании. К термостатируемой панели подведены шланги для подвода хладагента и теплоносителя от криостата и термостата.
Установку Депар-022 можно использовать для экспресс-оценки депрессорных присадок и ингибиторов парафиноотложения. Для этого сопоставляются длины траекторий протекания фиксированных и одинаковых объемов образцов нефти после обработки их химреагентами. Тестирование ингибиторов осуществлялось на основании определения температур застывания исследуемых проб нефти по длинам их траекторий стекания по канавкам при охлаждении со скоростью 0,05 град/мин. Также данная установка позволяет исследовать эффективность ингибиторов АСПО при отслеживании кинетики течения обработанных образцов нефти. При заданном угле наклона панели в 30° и температуре на 3-5°С выше температуры застывания производят дозирование образцов нефти на панель с фиксированием длины траектории протекания за заданные промежутки времени. Чем больше длина траектории стекания и выше ее скорость тем более текуча обработанная ингибитором нефть и тем эффективнее ингибитор.
Недостатками данной установки является ее использование лишь для испытаний эффективности ингибирования, стекание пробы нефти лишь под собственным весом делает невозможным моделирования натурных условий течения потока нефти в трубах. Также недоступен для контроля такой важный параметр как скорость осаждения парафина и прогнозирование времени перекрытия сечения трубы АСПО при различных режимах эксплуатации.
Известна лабораторная установка под названием Cold Finger CF 15120 производства немецкой компании PSL Systemtechnic [http://fianum.com/index.php/materialy/katalogi].
Данная установка является характерным представителем целого ряда подобных устройств, объединенных одной принципиальной конструктивной особенностью - осаждением АСПО из пробы нефти на погруженных в нее полых пластинах или стержнях, охлаждаемых циркулирующим внутри них хладагентом. Такой метод исследования осаждения АСПО является одноименным с установками, на которых он реализуется -метод «холодного стержня».
Основу установки составляют стойки для измерительных ячеек, сами измерительные ячейки для проб нефти в количестве в среднем от 5 до 12, встроенные магнитные мешалки для каждой ячейки, нагревательные элементы, циркуляционный криостат, полые стержни для циркуляции хладагента, опускаемые в каждую измерительную ячейку, емкость с хладагентом.
Установка позволяет исследовать такие факторы процесса осаждения АСПО как температура начала выпадения, общее содержание АСПО в нефти и сдвиговый эффект осаждения. Принцип работы прибора основан на создании разности температур между охлаждающим стержнем и емкостью с перемешанной и нагретой нефтью. Охлаждающий стержень опускается в пробу нефти и под действием циркулирующего в нем хладагента охлаждается. Содержащиеся в пробе тяжелые углеводороды начинают осаждаться на поверхности стержня. Через некоторый промежуток времени стержень извлекается из пробы и взвешивается. Чем выше разница между весом чистого калиброванного стержня и стержня с осадком АСПО тем менее эффективен химреагент, дозированный в соответствующую измерительную ячейку при прочих равных условиях. Также можно определить влияние исходной степени парафинизации пробы, скорости перемешивания и градиента температур на количество осажденных на стержне АСПО.
Недостатками этой и всех схожих с нею установок, функционирующих по такому же принципу, является их исключительная направленность на испытание эффективности химреагентов, хрупкость и сложность конструкции, затрудняющая их использование непосредственно на нефтепромыслах, невозможность достижения полной равномерности охлаждения стрежней и несоответствие условий омывания стержней натурным гидродинамическим условиям взаимодействия потока и стенки НКТ.
Известно устройство под названием Wax Flow Loop WL производства немецкой компании PSL Systemtechnic [http://fianum.com/index.php/materialy/katalogi]. Данное устройство состоит из насоса высокого давления, нагреваемого поршневого цилиндрического сосуда со встроенной мешалкой для загазированной нефти, линии охлаждения с удаляемых из нее испытательных катушек размерами 2×200 мм и 4,6×5000 мм для визуального и измерительного исследования выпадения АСПО в ней, катушки для испытания с возобновлением потока, термостатируемой спиртовой ванной объемом 5 литров для охлаждения/нагрева, емкости с ингибитором, дозируемым через специальный клапан в пробу нефти при испытании, емкости для отходов для сброса отработанной пробы, автоматических клапанов для управления потоком, датчиков температуры и давления на входе и выходе испытательной катушки, панели управления установкой.
Установка используется для контроля начала кристаллизации и выпадения АСПО, скорости отложения парафина, прогнозирования необходимой частоты очистки трубопровода, исследования эффективности ингибиторов парафина, моделирования различной скорости сдвига, измерения предела текучести отложений на стенках испытательного контура.
Недостатками данной установки являются неприспособленность ее для испытания стойкости внутритрубных покрытий НКТ по причине горизонтальности и слишком малого диаметра испытательного участка гидравлической системы и слишком малых размеров охлаждающей ванной. Кроме того, принцип охлаждения в открытой ванной подразумевает свободный теплообмен охладителя с окружающей средой и его быстрый нагрев, что не позволит долгое время поддерживать требуемый градиент температур между хладагентом и потоком нефти. Пребывание охладителя в спокойном невозмущенном состоянии не позволит моделировать охлаждение колонны НКТ водой при добыче нефти из скважин морского базирования.
Известна лабораторная установка для исследования осаждения парафина [Mombekov Bagdat, Rashidi Masoud. Control of Paraffin Deposition in Production Operation by Using Ethylene-TetraFluoroEthylene (ETFE) // Springer Singapore/ - 2015. - Pp 13-21. - ISBN 978-981-287-368-2]
Данная установка включает в себя металлический резервуар для нагрева и термостатирования пробы нефти, находящийся в нагревательной ванне, где нагревателем является вода, получающая тепло от электронагревателя. Для секции охлаждения использована открытая ванна с водой в качестве хладагента, в которой находится изогнутая труба общей длиной 12 метров и внутренним диаметром 2 дюйма. Труба представляет собой замкнутый контур, включающий в себя шестеренный насос, который создает давление и скорость потока флюида в контуре. При испытании трубы с циркулирующей пробой нефти погружены в холодную воду охлаждающей секции для охлаждения пробы ниже точки помутнения и выпадения АСПО на данном участке. Секция охлаждения расположена выше по уровню чем нагревательная секция и насос для стабилизации давления и облегчения втекания потока сырой нефти из охлаждающей секции в систему отопления. В резервуаре для нагрева находится механическое устройство для перемешивания и избегания раннего осаждения АСПО в нефти.
Основной функцией установки является изучение физики образования коллоидов и осаждения АСПО.
Исследуется влияние на осаждение АСПО градиента температур между потоком нефти и температурой наружной поверхности трубы - путем проведения 4-часового эксперимента по прокачивания пробы нефти через испытательный контур при охлаждении. После чего испытательная труба удаляется и с помощью скребка отложения удаляются из трубы. Соскобленный парафин смешивается с пентаном в пробирке и центрифугируется. В результате выпадают твердые осадки, которые взвешиваются и измеряется их плотность. Изучается влияние изменения скорости потока на процесс осаждения при изменении режима потока от ламинарного к турбулентному. При этом градиент температур, процедура и прочие параметры эксперимента неизменны. Также проводились эксперименты по исследованию влияния шероховатости внутренней поверхности на осаждение АСПО. Эксперименты проводились на стальных, ПВХ и ETFE трубах, шероховатость внутренней поверхности которых замерялась и при неизменной скорости потока и градиенте температур проводились экспериментальные циклы.
Недостатком данной установки в первую очередь является невозможность исследования картины выпадения АСПО непосредственно на стенках труб, только после проведения процедуры скребкования внутренней поверхности трубы, что резко снижает отдачу от проведения экспериментов. Испытательный участок гидравлической системы находится в горизонтальном положении, что не позволит смоделировать выпадение АСПО в вертикальной колонне НКТ. Охлаждение в открытой ванной влечет свободный теплообмен охладителя с окружающей средой и его быстрый нагрев, что не позволит долгое время поддерживать требуемый градиент температур между хладагентом и потоком нефти. Отсутствие перемешивания или направленного потока хладагента не позволит моделировать охлаждение колонны НКТ водой при добыче нефти из скважин морского базирования.
Из уровня техники наиболее близким техническим решением, принимаемым за прототип, является малогабаритная установка для автоматических испытаний и экспериментов по наблюдению и исследованию процесса осаждения парафина в трубах, разработанную в Университете Талсы [Cem Sarica, and Michael Volk. TULSA UNIVERSITY PARAFFIN DEPOSITION PROJECTS. United States: N. p., 2004. Web. doi: 10.2172/834175.].
Данная установка состоит из:
секции нагрева и подачи нефти, состоящей из резервуара с нефтью, объемом 2 барреля с азотной подушкой в верхней части резервуара, создающей давление 0,7 атм. В резервуаре установлена механическая мешалка, поддерживающая равномерную температуру и однородность водонефтяной дисперсии в случае обводненной нефтяной пробы. Циркуляция масла осуществляется при помощи лопастного насоса, производительностью 850 баррелей в сутки. Охватывающий резервуар нагреватель мощностью 15кВт обеспечивает максимальный тепловой поток 10-12 Вт/кв. дюйм для нагрева нефти в резервуаре;
двухпетлевая секция охлаждения и подачи хладагента в виде 50% водного раствора спирта. «Холодный» спирт при помощи насоса циркулирует по замкнутому контуру через бак для охлаждающего спирта объемом 2 барреля, теплообменник и охладитель. «Рабочий» спирт циркулирует при помощи насоса через бак для «рабочего» спирта, теплообменник и испытательную секцию. В теплообменнике происходит охлаждение рабочего «хладагента» перед возвращением в секцию испытания. Поддержание температуры облегчается трехходовым регулирующим автоматическим клапаном, который отводит необходимую часть основного потока спирта в теплообменник для охлаждения;
испытательной секции с тремя параллельными трубами внутренним диаметром 0,5, 1 и 1,5 дюйма длиной ПО дюймов каждая, по которым подается горячая нефть и охлаждающими рубашками, смонтированными поверх этих труб. В межтрубном пространстве между внутренней стенкой рубашки и испытательной трубой с нефтью циркулирует хладагент в виде спирта, создавая пониженную температуру стенки трубы с нефтью и приводя к выпадению парафина. Каждая труба испытательной секции содержит 3 порта, открывающихся через охлаждающую рубашку и испытательную трубу для отбора проб выпавших АСПО после испытаний. Труба 1,5 дюйма испытательной секции оснащена скребком для удаления АСПО;
система сбора данных в виде датчиков температуры, скоростей и расходов потока нефти и хладагента. Скорость потока хладагента контролируется перепускным клапаном с помощью обратной связи от расходомера потока спирта Micro Motion; датчики температуры контролируют температуру спирта в «рабочем» и «холодном» баке и температуру потока в начале и конце испытательной секции. Расход нефти измеряется с помощью массового расходомера Micro Motion; температуры нефти измеряются в баке, а также на входе и выходе из испытательных секций. Все насосы, охладителя, нагреватели и клапаны управляются автоматически через компьютерный интерфейс, который позволяет контролировать и фиксировать параметры испытания. Система управления и сбора данных запрограммирована на автоматическое регулирование расхода нефти и хладагента, а также температуры нефти и спирта на входе и выходе секции испытания для безопасной работы.
К недостаткам прототипа можно отнести:
1.) Применение длинных цельносварных труб в испытательной секции делают невозможной визуальную оценку характера и замер глубины отложений по всей длине труб. Наличие портов для отбора проб также позволяет произвести оценку и замер АСПО лишь локально. Таким образом, применение труб длиной ПО дюймов лишь безосновательно увеличивает габариты установки и усложняет исследование процесса АСПО в них.
2.) В испытательной секции отсутствует возможность замены труб на иные кроме 0,5; 1 и 1,5 дюйма, что приводит к ограничению универсальности конструкции.
3.) Датчики температур потока нефти и хладагента перед и после испытательной секции не позволяют контролировать температуру самой трубы с нефтью при ее охлаждении спиртом, приводя к снижению, точности задания и контроля градиента температур между потоком и внешней средой, что внесет неопределенность в исследование физики процесса выпадения АСПО.
3
4.) Максимальное давление в 500 фунтов на квадратный дюйм (~35 атм) и максимальный расход потока в 850 баррелей (136 м) и соответствующая им скорость в трубах испытательной секции порядка 0,35 м/сек являются избыточными для моделирования условий, при которых в реальных скважинных трубах происходит наиболее интенсивное выделение АСПО из пластового флюида и быстрый рост отложений на стенках труб. Давление в 35 атм. в контуре прототипа приведет к разжижению нефти и увеличению растворимости тяжелых углеводородов в ней, а скорость потока в 0,35 м/сек интенсифицирует отмыв тех отложений, что выпадут на внутренней поверхности испытательных труб.
5.) Габариты всей установки и длина испытательных секций избыточны для задачи моделирования условий работы в колонне НКТ и апробации методов противодействия коррозии и АСПО. Моделирование скважинных условий, при которых интенсивны коррозия и выпадение отложений, не требует подобной длины циркуляционного контура, объема нефти и энергозатрат не ее перекачку.
Техническая задача, решаемая заявляемой полезной моделью, заключается в создании лабораторного циркуляционного стенда, обеспечивающего возможность проводить испытания ингибиторов коррозии и АСПО, а также внутритрубных защитных покрытий на сегментах реальных труб НКТ, путем циркуляции через них по замкнутому контуру модельной среды, чей состав, температура и гидродинамические характеристики потока максимально приближены к натурным условиям низкодебитных скважин наземного базирования и при морской добыче нефти, при которых ярко выражены коррозия и выпадение отложений из нефти.
Техническим результатом, на достижение которого направлена заявляемая полезная модель, является разработка испытательного оборудования, позволяющего достоверно воспроизводить влияющие на процесс коррозии и образование отложений физические условия взаимодействия потока добываемой сырой нефти с внутренней поверхностью наиболее распространенных типоразмеров отечественных НКТ и при максимально приближенных к натурным условиях испытывать эффективность применяемых в отечественном нефтепромысле ингибиторов коррозии и АСПО, а также барьерные свойства и стойкость к различным отложениям внутритрубных полимерных покрытий отечественных НКТ; эксперименты с осаждением АСПО на данном оборудовании позволят контролировать температурные и гидродинамические условия осаждения и его динамику для целей оптимизации проектирования и режима эксплуатации колонны НКТ и расчета экономической целесообразности эксплуатации конкретной скважины.
Технический результат достигается тем, что лабораторно-исследовательский циркуляционный стенд для испытаний методик противодействия процессам седиментации и коррозии в колонне насосно-компрессорных труб в основе своей содержит замкнутый контур для нагрева и циркуляции испытательной среды, последовательно включенную в него испытательную секцию из четырех параллельно расположенных вертикально ориентированных испытательных патрубков, через каждый из которых прокачивается циркулирующая среда и замкнутый охлаждающий контур для прокачки хладагента через зазор между охлаждающей рубашкой и испытательным патрубком для цели создания условий выпадения АСПО, отличающийся тем, что конструктивные особенности стенда позволяют использовать в качестве испытательных патрубков в составе испытательной секции сегменты эксплуатируемых в отечественной нефтедобыче наиболее распространенных типоразмеров НКТ, за счет того, что испытательная секция последовательно включена в замкнутый контур для среды при помощи стягивания шпильками охлаждающих рубашек с расположенными внутри них испытательными патрубками, с фланцами на концах испытательной секции, имеющими несколько концентрически расположенных систем крепежных отверстий, позволяющих совместно с гибкой трубой между испытательной секцией и баком для нефти варьировать типоразмеры и длину испытательных патрубков без ограничения возможности визуального контроля, отбора проб и измерения глубины продуктов коррозии и различных отложений на всей внутренней поверхности испытательных патрубков; контроль температурных условий процесса осаждения АСПО на внутренней поверхности испытательных патрубков обеспечивается наличием в каждой в каждой рубашке охлаждения сквозного отверстия, соосно располагаемого при сборке образца и рубашки с высверленным в образце глухом отверстии и монтажом внутрь получившегося посадочного места термопреобразователя сопротивления для контроля температуры процесса осаждения в реальном времени на протяжении всего испытания для более глубокого изучения физики осаждения в условиях нефтедобычи и увеличения научной отдачи от каждого эксперимента.
При сравнении заявляемого технического решения с известным уровнем техники, признаки, тождественные признакам аналогов и прототипа не были выявлены, что позволяет считать заявляемую полезную  модель соответствующей критерию «новизна».
Сущность полезной модели поясняется следующими чертежами:
фиг. 1 - общий вид лабораторно-исследовательского циркуляционного стенда;
фиг. 2 - вид в разрезе испытательных сегментов НКТ с надетыми на них охлаждающими рубашками
Лабораторно-исследовательский циркуляционный стенд для испытаний методик противодействия процессам седиментации и коррозии в колонне насосно-компрессорных труб включает в себя бак 1 для моделирующей пластовую жидкость среды с отверстием в верхней части для ее залива, миканитные полукольцевые электронагреватели 2 для нагрева среды в баке, испытательные патрубки 3 с надетыми поверх них охлаждающими рубашками, фланцы 4 с несколькими системами отверстий для крепления охлаждающих рубашек под ряд типоразмеров НКТ, нижний коллектор 5, верхний коллектор 6, термопреобразователь сопротивления 7 на входе в испытательную секцию, термопреобразователь сопротивления 8 на выходе из испытательной секции, входной и выходной расходомеры 9 (выходной на верхнем коллекторе не показан), датчик давления потока 10 в составе выходного коллектора, агрегат насосный винтовой 11, актуатор с системой подъема верхнего коллектора 12, шасси 13 для бака с циркулирующей средой, шасси 14 для испытательной секции, трубы из нержавеющей стали 15 с фитингами, составляющие замкнутый циркуляционный контур, гибкий рукав 15, ведущий из верхнего коллектора в бак со средой.
На Фиг. 2 изображен вид в разрезе сегментов испытательных труб 1 с надетыми поверх охлаждающими рубашками 2. Зазор 3, образованный стенкой рубашки и наружной поверхностью испытательного сегмента НКТ, предназначен для циркуляции хладагента, который подводится к рубашке через фитинг 4, а выводится через фитинг 5. Крепление рубашки на сегменте НКТ происходит за счет деформации сжатия двух резиновых уплотнительных колец 6, находящихся в пазах охлаждающей рубашки. Контроль температуры охлаждаемой трубы осуществляется за счет датчиков температуры 7.
Лабораторно-испытательный циркуляционный стенд работает следующим образом:
Через верхнюю крышку бака 1 заливается испытательная среда, которая может представлять собой водный раствор минеральных солей для провоцирования и изучения коррозионных процессов, сырую нефть, насыщенную только водой или водой с добавками парафинов для провоцирования и изучения процессов выпадения АСПО на внутренних стенках испытательных патрубков. Среда может также насыщаться ингибиторами коррозии и АСПО для контроля их эффективности. Бак смонтирован на несущей конструкции из металлопрофиля - шасси 13. Под действием электронагревателей 2 среда разогревается до необходимой при испытании температуры и поддерживается постоянной на всем протяжении эксперимента. Испытательная среда циркулирует через каждый из четырех испытательных сегментов НКТ 3, омывая их внутреннюю поверхность потоком, чьи скорость и режим течения задаются режимом работы насосного винтового агрегата 11. Испытательные патрубки с надетыми на них рубашками охлаждения включены в циркуляционный контур путем стягивания крепежными шпильками охлаждающих рубашек с универсальными фланцами 4. Универсальные фланцы снабжены 5 системами концентрически расположенных крепежных отверстий для испытаний патрубков НКТ от 60 до 114 диаметра. Разделение потока нефти на 4 части происходит при вхождении потока в нижний коллектор 5, оканчивающийся фланцами. Входной расходомер 9 и термопреобразователь сопротивления 7 позволяют контролировать скорость и температуру потока среды до его разделения в испытательной секции. Разделенный поток, пройдя через испытательные патрубки, попадает в верхний коллектор 6, где вновь сходится и через гибкий рукав 15 вновь попадает в бак. Выходной расходомер 9, термопреобразователь сопротивления 8 и датчик давления потока 10 в составе верхнего коллектора позволяют контролировать соответствующие параметры после прохождения испытательной секции. Верхний коллектор с помощью актуатора с системой подъема 12 может быть поднят для испытания патрубков НКТ с переменной длиной от 150 до 600 мм. Испытательные образцы с охлаждающими рубашками, коллекторы и трубы контура 15, примыкающие к ним, смонтированы на шасси 14.
После выдержки образцов в потоке в течение требуемого времени насос выключается, испытательная среда сливается через самую нижнюю точку системы и испытательные образцы извлекаются из контура. Для этого откручиваются крепежные шпильки, проходящие через фланцы 4, затем при помощи актуаторов поднимается верхний коллектор, и образцы с надетыми рубашками достаются из контура.
Датчик контроля температуры образца 7 в процессе испытания своей чувствительной частью вкручен через охлаждающую рубашку в специальную выемку, высверленную на образце. Это позволяет с высокой точностью задавать и контролировать градиент температур в процессе испытания для исследования физики осаждения АСПО при различных условиях и для разных сред. Охлаждающая рубашка крепится на образце за счет напряжения деформации двух резиновых уплотнительных колец, обеспечивающих также и герметичность зазора для циркуляции хладагента. После того, как рубашка вручную снимается с образца, происходит предусмотренное целями испытания изучения состояния его внутренней поверхности.
Скорость потока среды задается исходя из значений скорости потока в реальных скважинах. Для целей исследования выпадения АСПО и других отложений задается скорость, соответствующая скорости подъема пластового флюида в малодебитных скважинах. Температура потока среды задается выходной мощностью нагревателей на баке и должна соответствовать температуре нефти в реальных скважинах в устьевой области, там, где наиболее интенсивны процессы коррозии труб и выпадения отложения.
Хладагент подается в охлаждающие рубашки только при проведении испытаний ингибиторов и покрытий на эффективность и стойкость против выпадения АСПО и других отложений. Температура потока хладагента задается, исходя из того, какой градиент температур между потоком среды в НКТ и затрубным пространством необходимо смоделировать при работе установки. Как правило, значение градиента составляет 20-30°С. Температура хладагента должна быть ниже температуры плавления самых легкоплавких компонентов АСПО, чья температура плавления составляет порядка 12-16°С. Скорость потока хладагента может варьироваться давлением насоса криостата для увеличения или снижения теплосъема с образцов, если для реализации необходимых температурных условий выпадения АСПО диапазон задаваемых температур хладагента будет недостаточен.