[發明專利]一種油水分離罐內多功能腐蝕實時監測裝置及方法

在審

• 申請號: 201711298438.2
• 申請日: 2017-12-08
• 公開（公告）號: CN107860795A
• 公開（公告）日: 2018-03-30
• 發明（設計）人: 朱世東;李金靈;屈撐囤;張驍勇;楊博;杜明
• 申請（專利權）人: 西安石油大學
• 主分類號: G01N27/00
• 分類號: G01N27/00;G01N33/00;G01D21/02
• 代理公司: 北京世譽鑫誠專利代理事務所(普通合伙)11368
• 代理人: 魏秀枝

技術領域

本發明涉及儲罐內監測裝置領域，特別是一種油水分離罐內多功能腐蝕實時監測裝置及方法。

背景技術

國內各大油田經過幾十年的開發，現已進入高含水、甚至特高含水開發階段，采出液綜合含水率甚至高達90％以上。由于采出水礦化度高，氯離子含量大，并含有二氧化碳、硫化氫、泥沙以及硫酸鹽還原菌等微生物，再加上水溫較高、流速、流態變化等相互作用，對油水分離罐內壁造成嚴重腐蝕，日趨成為制約油田安全生產的主要因素之一。同時，多數油田普遍采用多層位開采及采出液混合處理工藝，而非同層采出液中的成垢離子(如Ca²⁺、CO₃^2-、SO₄^2-等)含量差異較大，混合時易生成碳酸鈣、硫酸鈣等沉淀。這使得油田運行成本增加，造成巨大經濟損失，甚至引發安全和環境污染事故。

為減緩罐內腐蝕，通常在罐底安裝有鎂合金犧牲陽極塊，同時在罐內壁涂覆涂層以便將油水介質與罐內壁金屬基體物理隔離。然而，犧牲陽極塊因其自身質量問題以及沉積物(泥沙、垢、微生物)在其表面的沉積或吸附，導致犧牲陽極塊過快溶解、不均勻溶解甚至不溶解；或因犧牲陽極塊與罐體未緊密連接、或因犧牲陽極塊表面沉積泥垢，導致其對罐體的保護效果欠佳。而且，涂層本身質量、涂裝工藝的各異，導致其對罐體的保護性能不同。另外，罐內流體因匯集了不同層位和不同區塊油井的產出液，不同時間內的介質的成分和酸度各異，導致其腐蝕性波動較大，引起涂層鼓泡甚至脫離，失去對罐體的保護性，局部脫離甚至還會形成“大陰極小陽極”，加劇罐體的局部腐蝕。

目前通常采用的監測方式為定期停產開罐監測：一是看犧牲陽極塊表面是否溶解均勻，二是查看罐體內表面涂層是否有氣泡、以及剝落現象，三是如有剝落，監測罐體的壁厚。其缺點是：一是需要停產，影響油田的正常生產；二是需要清罐，要求罐內清潔、無剩余的油、水、泥等雜物，工作量大；三是監測的延時性，不能實時反映分離罐內壁減薄情況、介質的腐蝕性、犧牲陽極塊的保護效果及其大小是否達到臨界。在此種服役工況條件下，罐體內壁腐蝕依然嚴重，并且未被及時發現、修復，導致分離罐過早失效。

發明內容

本發明的目的是要解決現有技術問題的不足，提供一種與油田生產實際相結合，滿足實時反映油田采出水水質波動、陰極保護用犧牲陽極塊的溶解情況和保護效果以及罐體內壁腐蝕情況的油水分離罐內多功能腐蝕實時監測裝置及方法，進而可有效防止罐體過早失效、甚至儲罐泄漏事故的發生。

為達到上述目的，本發明是按照以下技術方案實施的：

一種油水分離罐內多功能腐蝕實時監測裝置，包括在油水分離罐內自由浮動的浮臺和遠程監控室，所述浮臺包括由耐蝕材質制成的氣囊、框架和平板，所述框架內鑲嵌有至少四組氣囊，框架的上端面和下端面分別安裝平板，貫穿浮臺四角處安裝四支試樣腳架，每支試樣腳架上懸掛有四層試樣掛片，其中三層試樣掛片位于浮臺下部平板的下方，另外一層試樣掛片位于浮臺上部平板的上方，相鄰的兩層試樣掛片留3mm以上的間隙、每層試樣掛片間用聚四氟乙烯墊片隔開以避免試樣掛片間的接觸腐蝕或縫隙腐蝕；所述浮臺下部平板的下端面中間部位預留有多個安裝孔，在多個安裝孔內安裝pH值探針、溫度探針、腐蝕速度探針、Cl^-濃度探針、電壓探針和電流密度探針，所述電壓探針通過導線與安裝在油水分離罐的陰極保護用犧牲陽極塊連接，電流密度探針通過導線與安裝在油水分離罐罐底的犧牲陽極塊連接；所述浮臺上部平板的上端面固定安裝有用于監測從油水分離罐內介質中溢出的CO₂濃度和H₂S濃度的氣體監測儀，以及無線發射器和蓄電池組，所述pH值探針、溫度探針、腐蝕速度探針、Cl^-濃度探針、電壓探針和電流密度探針以及氣體監測儀通過數據線分別與無線發射器相連，所述蓄電池組用于給浮臺上的各個探針或儀器提供不間斷電源，以保障監測數據的連續性；所述遠程監測室安裝有用于接收無線發射器發送的信號的無線接收器，無線接收器將接收到的電信號分別轉化為數字信號，所述無線接收器通過數據線與計算機相連，計算機上安裝有分別對數字信號進行自動讀取、轉換為與計算機網絡時間相對應的動態變化曲線圖譜的解析軟件。

進一步地，在浮臺上部平板的上端面設有四個提手，所述提手安裝于試樣腳架內側，且對稱安裝。如此，便于在不影響所安裝的試樣掛片的情況下能平穩地將浮臺放入和取出油水分離罐。