交替润湿频 率情况下的金属腐蚀情况的实验室模拟，进而可以研究油水交替润湿情况下油水交替润湿 频率对金属腐蚀的影响。可调频率范围为〇. 〇l~2. 0 Hz，取决于步进电机精度和供电脉冲 设置。
[0044] 通过改变实验所用的油品或温度，可以实现不同粘度油品情况下的金属腐蚀实验 室模拟，进而可以研究油水交替润湿情况下油品粘度对金属腐蚀的影响。可调温度范围为 室温至80°C。
[0045] 通过改变实验所用的电极材质及表面状态(如不同粗糙度、表面预成膜情况)，可 以实现对油水交替润湿情况下不同金属材质及其不同表面状态下的腐蚀情况的实验室模 拟，进而可以研究油水交替润湿情况下不同金属材质及其不同表面状态下的腐蚀情况。
[0046] (2)油水交替润湿条件下缓蚀剂效果快速评价： 缓蚀剂广泛应用于油田集输系统和污水系统，实验室内采用电化学方法评价其缓蚀效 果具有快速可靠等特点。然而，目前缓蚀剂效果评价结果主要是基于水溶液环境测试，针对 含原油情况和油水交替润湿条件下缓蚀剂的效果评价并没有成熟的研究方法。本发明提供 一种快速、简便、可靠的电化学测试方法，通过模拟油水交替润湿环境下碳钢腐蚀行为，从 而确定缓蚀剂合理添加量，为现场复杂多相流环境提供更直接的参照数据。电化学测试方 法所具有的快速、实时监测等特点将促使本发明所阐述的研究方法在缓蚀剂评价方面得到 广泛应用，将为油田生产提供快速有效的参考依据，提高生产安全性和效率。
[0047] 本发明提供了一种深入揭示原油润湿与水润湿交替作用下碳钢表面腐蚀研究的 方法，所获得的实验数据对于拓展腐蚀领域相关认识具有重要意义。对于实验数据更细致 和深刻的解析还需更多研究支持。
[0048] 以上所述实施例仅是为充分说明本发明而所举的较佳的实施例，本发明的保护范 围不限于此。本技术领域的技术人员在本发明基础上所作的等同替代或变换，均在本发明 的保护范围之内。本发明的保护范围以权利要求书为准。
【主权项】
1. 一种油水交替润湿腐蚀模拟装置，其特征在于，包括： 电化学信号处理系统，其为一可记录电流信号的电化学工作站，该电化学工作站具有 工作电极端子、参比电极端子和对电极端子； 油水交替润湿模拟电解池，包括电解池外筒和套设于电解池外筒中电解池内筒，电解 池内筒与电解池外筒连通；电解池内筒内设置有与对电极端子电连接的铂对电极以及与参 比电极端子电连接的参比电极； 旋转圆盘电极系统，包括圆盘电极和驱动圆盘电极旋转的旋转驱动装置，圆盘电极伸 入至电解池内筒中；铂对电极位于圆盘电极的下方，且该铂对电极与圆盘电极的底面平行； 参比电极的盐桥尖管的管尖放置于铂对电极与圆盘电极的底面之间；其中，所述圆盘电极 的底面是导电面作为工作电极，圆盘电极外表面的其余部分绝缘，工作电极与工作电极端 子电连接；或者，所述圆盘电极的侧面设一环形导电面作为工作电极，圆盘电极外表面的其 余部分绝缘，工作电极与工作电极端子电连接； 油水界面控制系统，包括：浮子和用于控制浮子上下移动的垂直位移控制装置，其中， 浮子伸入到电解池外筒与电解池内筒之间； 曝气系统，包括设置于电解池外筒内、电解池内筒外的曝气头以及通过通气管路与所 述曝气头连通的气体供应装置； 用于对油水交替润湿模拟电解池加热的温度控制系统。2. 根据权利要求1所述的油水交替润湿腐蚀模拟装置，其特征在于，所述垂直位移控 制装置，包括：固定架、步进式电动机、电动机控制单元和精密螺纹导杆，步进式电动机与电 动控制单元连接后固定于固定架，步进式电动机通过精密螺纹导杆与浮子连接。3. 根据权利要求1所述的油水交替润湿腐蚀模拟装置，其特征在于，所述温度控制系 统包括缠绕于电解池外筒外壁的电加热带以及与所述电加热带电连接的温度控制单元。4. 根据权利要求1所述的油水交替润湿腐蚀模拟装置，其特征在于，电解池内筒的上 底面封设有腐蚀电池外接端面，该腐蚀电池外接端面上设有原油注入与回收孔、旋转圆盘 电极插孔、参比电极插孔、对电极连接孔和呼吸孔；与对电极端子连接的导线穿过所述对电 极连接孔与铂对电极连接；参比电极卡设在参比电极插孔中；圆盘电极连接固定于所述旋 转驱动装置上，并通过所述旋转圆盘电极插孔插入至电解池内筒中。5. 根据权利要求1所述的油水交替润湿腐蚀模拟装置，其特征在于，所述电解池外筒 的横截面面积为浮子排水面积的2倍以上。6. 根据权利要求1所述的油水交替润湿腐蚀模拟装置，其特征在于，所述圆盘电极由 导线、绝缘外壳以及与该导线连接的导电内芯构成，该导线与所述工作电极端子电连接； 其中，该绝缘外壳的底面设有开口，该开口形状与导电内芯的底面相同，导电内芯的底 面卡设在该开口处作为工作电极；或者，该绝缘外壳由上、下两部分构成，该上、下两部分的 横截面与导电内芯相同，该上、下两部分将导电内芯夹在中间，从而在绝缘外壳的侧面形成 环形导电面作为工作电极。7. 根据权利要求1所述的油水交替润湿腐蚀模拟装置，其特征在于，所述电解池内筒 设有液面标度装置。8. 根据权利要求1所述的油水交替润湿腐蚀模拟装置，其特征在于，所述铂对电极与 工作电极之间的距离小于2cm。9.应用根据利要求1所述的油水交替润湿腐蚀模拟装置进行油水交替润湿腐蚀模拟 的方法，其特征在于，包括如下步骤： (1) 实验准备：配制水溶液，充填于所述油水交替润湿模拟电解池内，液面控制在参比 电极的盐桥尖管上方、工作电极的下方，通过曝气系统通气除氧，启动温度控制系统，升温 至设定值，控制垂直位移控制装置将浮子压入水中以将工作电极调整至水面以下、参比电 极的盐桥尖管以上，连接工作电极端子和工作电极、参比电极端子和参比电极以及对电极 端子和铂对电极启动控温系统，升温至设定值； (2) 原油预先加热至测试温度并通气除氧，通过原油注入与回收孔注入电解池内筒； (3) 启动旋转圆盘电极系统的旋转驱动装置，并在特定转速下使圆盘电极平稳转动；开 启电化学工作站，测试开路电位使其达到稳定； (4) 进行恒电位腐蚀测试：测试初始时，工作电极在水相中，达到实验设定时间后，启动 油水界面控制系统，通过垂直位移控制装置设定浮子在垂直方向上下移动的速度、距离及 工作电极的油水界面往复运动周期，油水界面开始周期性上下往复运动，进入油水交替润 湿腐蚀测试阶段，记录电流一时间变化曲线； (5) 数据分析：工作电极表面腐蚀形貌进行显微观察；电流一时间响应曲线进行统计 分析，1：。至ti时刻的平均腐蚀电流密度按下式计算：其中，r为平均电流密度，ia)为实验测试所得到的电流--时间响应函数，t。为选定 的油水交替润湿起始记录时间，h为所需计算平均电流密度的腐蚀时间。
【专利摘要】本发明公开了一种油水交替润湿腐蚀模拟装置和方法，该装置包括：电化学信号处理系统，油水交替润湿模拟电解池，旋转圆盘电极系统，油水界面控制系统，曝气系统和用于对油水交替润湿模拟电解池加热的温度控制系统。本发明所提供的装置能够实现油水交替润湿环境中碳钢腐蚀信号快速响应，抓住油水两相流环境的主要特征，能更全面、深层次揭示腐蚀规律。
【IPC分类】G01N17/02
【公开号】CN105092460
【申请号】CN201510348572
【发明人】张建, 王子明, 韩霞, 李清方, 王田丽, 张启阳, 陈伟, 刘雨文, 伦庆宇, 刘静静
【申请人】中石化石油工程设计有限公司
【公开日】2015年11月25日
【申请日】2015年6月23日