[發明專利]一種沖刷工況下評價緩蝕劑膜完整性的裝置及方法

有效

• 申請號: 201610349582.3
• 申請日: 2016-05-24
• 公開（公告）號: CN105823703B
• 公開（公告）日: 2018-05-01
• 發明（設計）人: 曾德智;李皓;張恩搏;董寶軍;張乃艷;喻智明;何奇垚;張智;鐘顯康;施太和
• 申請（專利權）人: 西南石油大學
• 主分類號: G01N3/56
• 分類號: G01N3/56;G01N5/00;G01N17/02;G01N21/84
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1.一種沖刷工況下評價緩蝕劑膜完整性的裝置，包括供流循環單元、電化學監測單元、試片測試單元、緩蝕劑加注單元，其特征在于，該裝置還包括供剪切力測量單元和攝像觀察單元；

所述的供流循環單元由單向閥(1)、加熱反應釜(5)、控制總閥(6)、防腐離心泵(7)、流量控制閥(8)、穩壓計(9)、電磁流量計(10)和透明有機玻璃管(11)構成；

所述的剪切力測量單元由剪切力傳感器(12)、控制器(13)和計算機(14)構成；

所述的電化學監測單元由工作電極(17)、參比電極(18)、輔助電極(19)、鹽橋(22)、電化學工作站(15)和計算機(14)構成；

所述的試片測試單元由旋塞(27)、O型密封圈E(26)和試片(16)構成，試片(16)的尺寸為50mm×10mm×3mm，所述的試片測試單元工作面與透明有機玻璃管(11)內壁平齊；

所述的攝像觀察單元由微型高速攝像頭(20)和計算機(14)構成，微型高速攝像頭(20)裝在透明有機玻璃管(11)的下面，微型高速攝像頭(20)的中心對準試片(16)工作面；

所述的緩蝕劑加注單元包括注射器(3)、緩蝕劑(4)和閥門(2)構成。

2.如權利要求1所述的一種沖刷工況下評價緩蝕劑膜完整性的裝置，其特征在于，所述的加熱反應釜(5)左端連接單向閥(1)，加熱反應釜(5)下端通過控制總閥(6)連接防腐離心空泵(7)，防腐離心泵(7)的另一端連接流量控制閥(8)，流量控制閥(8)的另一端連接穩壓計(9)，穩壓計(9)的另一端連接電磁流量計(10)，電磁流量計(10)的另一端連接透明有機玻璃管(11)，透明有機玻璃管(11)的另一端與該加熱反應釜(5)的右端連接形成回路，該回路管道外設有保溫材料。

3.如權利要求1所述的一種沖刷工況下評價緩蝕劑膜完整性的裝置，其特征在于，所述的透明有機玻璃管(11)的截面尺寸為10cm×10cm，該透明有機玻璃管(11)上表面從右到左依次設有剪切力傳感器插孔(35)、試片測試單元插孔(34)、參比電極插孔(33)、工作電極插孔(32)和輔助電極插孔(31)，所述的剪切力傳感器插孔(35)和試片測試單元插孔(34)二者幾何中心的連線與透明有機玻璃管(11)的軸線平行，所述的參比電極插孔(33)、工作電極插孔(32)和輔助電極插孔(31)呈三角形的形狀分布。

4.如權利要求1所述的一種沖刷工況下評價緩蝕劑膜完整性的裝置，其特征在于，所述的剪切力傳感器(12)安裝在剪切力傳感器插孔(35)，通過螺母(29)固定在透明有機玻璃管(11)的上面，并且剪切力傳感器工作面(31)與透明有機玻璃管(11)內壁齊平，該剪切力傳感器(12)的上端通過接線頭(28)接入控制器(13)，控制器(13)的另一端接入計算機(14)。

5.如權利要求1所述的一種沖刷工況下評價緩蝕劑膜完整性的裝置，其特征在于，所述的參比電極(18)上設有旋塞并放在鹽橋(22)中，兩者之間先用O型密封圈A(21)密封再用旋塞連接。

6.如權利要求1所述的一種沖刷工況下評價緩蝕劑膜完整性的裝置，其特征在于，所述的工作電極(17)、鹽橋(22)和輔助電極(19)都設有旋塞，三者分別用O型密封圈D(23)、O型密封圈C(24)和O型密封圈B(25)密封，然后依次裝在工作電極插孔(32)、參比電極插孔(33)和輔助電極插孔(31)中，工作電極(17)、鹽橋(22)和輔助電極(19)三者的工作面都與透明有機玻璃管(11)的內壁齊平。

7.如權利要求1所述的一種沖刷工況下評價緩蝕劑膜完整性的裝置，其特征在于，所述的注射器(3)里裝有緩蝕劑(4)并通過閥門(2)與加熱反應釜(5)的上端連接。

8.采用如權利要求1所述的一種沖刷工況下評價緩蝕劑膜完整性的裝置進行緩蝕劑膜完整性評價的方法，其特征在于，包括以下步驟：

A、對試片(16)進行打磨、清洗、干燥并稱重，記下腐蝕前的質量；

B、采用預膜型緩蝕劑對試片(16)和工作電極(17)進行預膜，并將試片(16)和工作電極(17)安裝到對應位置；

C、通入N₂除氧并檢查裝置的密封性，將腐蝕溶液通過單向閥(1)接入加熱反應釜(5)并加熱到指定溫度，通過緩蝕劑加注單元加入指定量的緩蝕劑，然后依次經防腐離心泵(7)增壓，流量控制閥(8)限流，穩壓計(9)穩壓以及電磁流量計(10)計量，最后進入透明有機玻璃管(11)進行實驗；

D、啟動剪切力測量單元測量流體的壁面剪切力，啟動電化學監測單元進行極化曲線和電化學阻抗譜的測量，以及啟動攝像觀察單元對試片(16)表面形貌進行觀察記錄；

E、經過72～168小時后，取出試片(16)清洗、干燥并稱重，記下腐蝕后的質量并計算腐蝕速率，繪出電化學極化曲線和電化學阻抗譜；

F、調節流量控制閥(8)使流速依次增加，重復步驟A～E直到腐蝕速率和剪切力的關系曲線發生突變時，找出緩蝕劑膜破壞時的臨界點；

G、保持流速不變，重復步驟A～E進行實驗，并通過注射器(3)持續增加緩蝕劑的注入量，直到腐蝕速率降到臨界點以下時停止實驗，確定緩蝕劑膜修復完整時的臨界濃度；

H、通過腐蝕速率和剪切力的關系曲線、電化學極化曲線和電化學阻抗譜的綜合對比，找出緩蝕劑膜完整性破壞的臨界參數，找出緩蝕劑膜穩定、破壞和修復的特征參數。