CN109724911A - 一种缓蚀剂评价一体化装置及其使用方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种缓蚀剂评价一体化装置及其使用方法，包括恒温磁力搅拌装置，瓶体装置，曝气装置，放空装置，外盖内盖及支架装置和加药及温度监视装置；瓶体以可拆卸方式固定于恒温磁力搅拌装置的加热面板上；曝气装置包括从瓶体底部伸入瓶体内的曝气口、以及与曝气口管道连接的截止阀；放空装置设置于瓶体底部；外盖内盖及支架装置进一步包括外盖、内盖和支架；加药及温度监视装置包括陶瓷空心柱、置于陶瓷空心柱内且感应探针伸入瓶体溶液内的温度传感器、以及加药孔。本发明结构简单，便于操作，自动化程度高，有效的解决了实验室缓蚀剂评价难度大、实验数据平行程度差的特点，节约了实验评价时间和空间，提高了检测水平。

Description

一种缓蚀剂评价一体化装置及其使用方法

技术领域

本发明属于仪器装置技术领域，具体而言，涉及一种缓蚀剂评价一体化装置及其使用方法。

背景技术

油气田开采过程中避免不了金属设备的使用，金属设备腐蚀是油田作业中最为关注的问题之一。因此，选择一种优质缓蚀剂来抑制金属腐蚀对油田生产来说是极有必要的。实验室内缓蚀剂的筛选与评价成为搞好腐蚀防护工作的重要前提，使用一种效果良好的缓蚀剂不仅仅是技术问题，而且关系到保护资源，节省材料，保护环境，保证正常生产的人身安全等一系列重大的社会和经济问题。

目前实验室内研究缓蚀剂防腐性能的评价方法很多，根据方法依据的不同原理相对应不同的分析方法。例如腐蚀产物分析法主要建立在缓蚀剂的缓蚀作用会引起腐蚀体系某些宏观物性如金属腐蚀量、析氢或者吸氧量、温度等的改变。油田缓蚀剂评价是以金属腐蚀量为评价方法，但这种评价方法在实验室实践中存在着较大的误差。缓蚀剂评价过程中需要对所配置溶液进行溶解氧探测，符合溶解氧正常范围后再进行悬挂被腐蚀金属；实验评价瓶口密封性不够，接触外界空气会对实验造成干扰；其次，对温度控制是有着非常严格的要求，目前实验室对控温要求不是太精确，只是满足环境温度，对其腐蚀液温度没有进行精确测定，由于热传递过程中会有热量损失，因此实验数据平行不太理想；最后，是曝气条件不足，导致所配置溶液受到液体中氧气的影响，没有起到缓蚀剂真正的作用，不能清晰的去指导现场工程技术要求，对设备腐蚀性参数掌握不够全面，对生产造成损失，影响经济效益和社会效益。

发明内容

本发明的目的是针对背景技术所存在的补足，提供了一种缓蚀剂评价一体化装置及其使用方法。

本发明缓蚀剂评价一体化装置，包括：

恒温磁力搅拌装置，瓶体装置，曝气装置，放空装置，外盖内盖及支架装置和加药及温度监视装置；

所述瓶体装置为一瓶体，瓶体以可拆卸方式固定于恒温磁力搅拌装置的加热面板上；

所述曝气装置包括从瓶体底部伸入瓶体内的曝气口、以及与曝气口管道连接的截止阀；

所述放空装置设置于瓶体底部，并与曝气口位于同一等高面；

所述外盖内盖及支架装置进一步包括外盖、内盖和支架；外盖和内盖固定连接，用来对瓶体的瓶体口进行封闭；支架固定连接于内盖下方并伸入瓶体内，用来悬挂金属试样；

所述加药及温度监视装置包括一贯穿外盖和内盖的陶瓷空心柱、置于陶瓷空心柱内且感应探针伸入瓶体溶液内的温度传感器、以及贯穿外盖和内盖的加药孔，不加药时，采用匹配的螺纹橡皮塞封闭加药孔。

进一步的，放空装置为一与瓶体内连通的、带阀门的管道。

进一步的，内盖下端中心处设有非金属材质的螺纹固定杆；

所述支架包括一圆环形支架主体以及固定于该圆环形支架主体上的一个或多个挂钩，挂钩伸出圆环形支架主体边缘外；

所述圆环形支架主体的内部圆环为一与螺纹固定杆匹配的螺纹孔，螺纹固定杆下端插入螺纹孔内。

进一步的，所述内盖上端设有一圈内盖凹槽，内盖凹槽内设有匹配内盖凹槽的加固圈，内盖凹槽内壁和加固圈外壁间放置有弹簧片，加固圈用来固定弹簧片；

所述加固圈内设有内螺纹，外盖下端中心部位设有与加固圈内螺纹匹配的螺杆，通过将螺杆旋入加固圈内，实现外盖和内盖的固定连接。

进一步的，挂钩有3个，3个挂钩互成120度角固定于所述圆环形支架主体上。

进一步的，陶瓷空心柱伸入瓶体溶液内三分之二处。

本发明采用上述缓蚀剂评价一体化装置的使用方法，包括步骤：

配制待评价缓蚀剂待用；

配制溶液置于所述瓶体内；

打开截止阀，向瓶体内输送曝气气体进行曝气，并记录曝气时间和曝气速率；

曝气完毕，打开放空装置，取溶液样本，之后，关闭放空装置；对溶液样本检测pH值与溶解氧含量；

瓶体内放入磁子，将瓶体固定于恒温磁力搅拌装置上，对瓶体内溶液进行加热搅拌；

加热搅拌的同时，将悬挂有金属试样的外盖内盖及支架装置置于瓶体口，并使金属试样浸入溶液内，进行金属试样的腐蚀试验；将温度传感器穿插入所述陶瓷空心柱，并使温度传感器的感应探针伸入溶液内，用来监测溶液温度；从加药孔向瓶体内加入待评价缓蚀剂；

腐蚀试验完毕，取出金属试样，根据金属试样在腐蚀试验前后的质量计算腐蚀速率。

和现有技术相比，本发明具有如下特点和有益效果：

本发明缓蚀剂评价一体化装置，利用曝气装置去除瓶体内溶液中溶解氧；利用放空装置放空溶液或取少量溶液样本进行溶解氧或pH值检测；在瓶体的瓶口处设计外盖内盖及支架装置，用来封闭瓶体的同时，还可以用来悬挂金属试样，并还可通过螺纹固定杆和支架，来调节金属试样在溶液中的浸没高度；在外盖和内盖一侧设置贯穿的陶瓷空心柱，用来插入温度传感器，以监测缓蚀剂评价实验过程中溶液的温度变化。本发明为缓蚀剂评价增添了一种新评价装置，为缓蚀剂评价实验室装置研发做出了重要贡献。

本发明缓蚀剂评价一体化装置解决了背景技术中所指出的不足之处，将自动控制技术引入到缓蚀剂评价中，使得实验室缓蚀剂评价具有针对性，且评价数据具有可靠性。

本发明将瓶体与自动控温搅拌系统完美结合，并设计了外盖、内盖和支架一体化的结构，结构简单，便于操作，自动化程度高，工作效率高，实验系统误差小，耐腐蚀，寿命长，有效的解决了实验室缓蚀剂评价难度大、实验数据平行程度差的特点，节约了实验评价时间和空间，提高了检测水平。

附图说明

图1为实施例中缓蚀剂评价一体化装置的结构示意图；

图2为实施例中的内盖的仰视结构示意图；

图3为实施例中的支架的俯视结构示意图；

图4为实施例中的外盖的仰视结构示意图；

图5为实施例中温度传感器的示意图；

图6为实施例中内盖的俯视结构示意图图；

图7为实施例中加固圈的结构示意图；

图8为实施例所采用外部扳手固定器的示意图。

图中，1-恒温磁力搅拌装置，2-瓶体，3-磁子，4-截止阀，5-曝气口，6-温度调节旋钮，7-转速调节旋钮，8-温度转速显示器，9-电源插口，10-金属试样，11-外盖，11a-螺纹杆，12-温度传感器，13-内盖，13a-内盖凹槽，14-加药孔，15-螺纹固定杆，16-支架，16a-螺纹孔，17-陶瓷空心柱，18-挂钩，19-放空装置，20-弹簧片，21-加固圈，22-外部扳手固定器。

具体实施方式

为了更清楚地说明本发明的技术方案和技术效果，下面将对照附图对本发明的具体实施方式进行详细说明。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。

应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

本发明缓蚀剂评价一体化装置根据功能，主要分为恒温磁力搅拌装置、瓶体装置、曝气装置、放空装置、外盖内盖及支架装置、加药及温度监视装置六大基本装置单元。

(1)恒温磁力搅拌装置：

恒温磁力搅拌装置1为由恒温加热模块、磁力搅拌模块和控制面板构成的一体化装置，为实验室常规仪器。瓶体2置于恒温磁力搅拌装置1的加热面板上，并将磁子3放入瓶体2，开启恒温磁力搅拌装置1，磁子3在瓶体2内旋转，从而同时对瓶体2内溶液进行加热和搅拌。本实施例中，恒温磁力搅拌装置1的控制面板上设置有温度调节旋钮6、转速调节旋钮7、温度转速显示器8、电源插口9。

(2)瓶体装置：

瓶体装置为一瓶体2，其以可拆卸方式固定于恒温磁力搅拌装置1的加热面板上。

(3)曝气装置：

曝气装置包括从瓶体2底部伸入瓶体2内的曝气口5、以及与曝气口5通过管道连接的截止阀4，截止阀4通过管道连接曝气气源。本实施例中，曝气气源采用纯度>99.999％的氮气。曝气装置用来将曝气气源输送到瓶体2内，使瓶体2内溶液中氧气排出，从而降低溶液的溶解氧。

(4)放空装置：

放空装置19设置于瓶体2底部，并与曝气口5位于同一等高面。具体来说，放空装置19为一与瓶体2内连通的、带阀门的管道，开启阀门，即可排出瓶体2内溶液。在实验过程中，也可通过开启阀门，排出少量的溶液样本，通过对溶液样本进行检测，从而对瓶体2内溶液的溶解氧和pH值进行监测。本实施例中，阀门采用具塞阀。

(5)外盖内盖及支架装置：

外盖内盖及支架装置进一步包括外盖11、内盖13和支架16，外盖11和内盖13固定连接，用来封闭瓶体2以及固定支架16；支架16与内盖13下表面连接，支架16伸入瓶体2内，用来悬挂金属试样10。参见图2，内盖13下表面中心处设有非金属材质的螺纹固定杆15。参见图3，支架16包括一圆环形支架主体以及固定于该圆环形支架主体上的三个互成120度角的挂钩18，挂钩18伸出圆环形支架主体边缘外，挂钩18用来悬挂金属试样10。圆环形支架主体的内部圆环为一与螺纹固定杆15匹配的螺纹孔16a，螺纹固定杆15下端插入螺纹孔16a内，通过螺纹固定杆15和螺纹孔16a配合调节支架16高度，从而调节金属试样10在溶液中的浸没高度。

参见图4、图6和图7，本实施例中，内盖13上端设有一圈内盖凹槽13a，内盖凹槽13a内设有匹配内盖凹槽13a的加固圈21，内盖凹槽13a内壁和加固圈21外壁间放置有弹簧片20，加固圈21用来固定弹簧片20。加固圈21内设有内螺纹，外盖11下端中心部位设有与加固圈21内螺纹匹配的螺杆11a，采用外部扳手固定器22将螺杆11a旋入加固圈21内，从而实现外盖11和内盖13的固定连接。

(6)加药及温度监视装置：

加药及温度监视装置主要包括一贯穿外盖11和内盖13的陶瓷空心柱17、置于陶瓷空心柱17内且感应探针伸入瓶体溶液内的温度传感器12、以及贯穿外盖11和内盖13的加药孔14，不加药时，采用匹配的螺纹橡皮塞封闭加药孔14。加药时，可利用与加药孔14尺寸匹配的加药枪进行加药。为确保实验过程中温度传感器12能准确监测溶液温度，要确保陶瓷空心柱17能伸入溶液内三分之二处。另外，可将温度传感器12连接恒温磁力搅拌装置1的电源插口9，以对温度传感器12供电。

下面将提供利用上述装置进行缓蚀剂评价的方法过程。

(1)配制缓蚀剂HML待用。

(2)按照SY/T 5273-2014缓蚀剂评价要求，结合标准方法配置一定浓度的咪唑啉衍生物缓蚀剂溶液，配制溶液浓度区间0.10mg/L-1.00mg/L度并置于瓶体2内。

(3)打开曝气气源，打开截止阀4，向瓶体2内输送曝气气体，记录曝气时间和曝气速率。曝气完毕，打开放空装置19，放出少量溶液检测pH值与溶解氧含量，之后，迅速关闭放空装置19。

(4)瓶体2内放入磁子3，将瓶体2固定于恒温磁力搅拌装置1的加热平板上，开启恒温磁力搅拌装置1。将金属试样10挂于挂钩18上，调节螺纹固定杆15，使金属试样10到合适高度。将外盖11、内盖13、支架16以及贯穿外盖11和内盖13的陶瓷空心柱17固定于瓶体2瓶口处。取出加药孔14处的螺纹橡皮塞，采用加药枪将配制好的缓蚀剂溶液(传统方法与本发明方法所使用的缓蚀剂为同一样品)；加入瓶体2内，并调节恒温磁力搅拌装置1的温度和转速，对溶液进行加热搅拌。

(5)将温度传感器12插入陶瓷空心柱17内，用来监测溶液温度变化。

下面将提供一个应用实施例。

本实施例以油田水为缓蚀剂评价介质，配制浓度为0.50mg/L的咪唑啉衍生物缓蚀剂进行室内试验分析，按照缓蚀剂的行业标准，进行缓蚀剂评价，具体内容如下：

(a)溶解氧监测

分别采用传统方法和本发明方法监测缓蚀剂评价液体的溶解氧数据，具体见表1所示。

表1缓蚀剂评价液体的溶解氧数据对照表

(2)腐蚀速率监测

分别采用传统方法和本发明方法监测金属试样的腐蚀速率数据，具体见表2所示。其中，平均腐蚀速率采用公式(1)计算得到：

式中：F表示平均腐蚀率，单位：毫米每年(mm/a)；m_gf表示试验前试片质量，单位：克(g)；m_hf表示试验后试片质量，单位：克(g)；st_f表示挂片时间，单位：天(d)；ρ表示试片密度，单位：克每立方厘米(g/cm³)。

表2金属试样的腐蚀速率数据对照表

从以上两组评价数据显示，和传统方法相比，本发明方法具有标准偏差更理想，不确定度分量更低的优点，从而保证了检测的数据准确性，提高了检测水平。

本发明缓蚀剂评价一体化装置，利用曝气装置去除瓶体内溶液中溶解氧；利用放空装置放空溶液或取少量溶液样本进行溶解氧或pH值检测；在瓶体的瓶口处设计外盖内盖及支架装置，用来封闭瓶体的同时，还可以用来悬挂金属试样，并还可通过螺纹固定杆和支架，来调节金属试样在溶液中的浸没高度；在外盖和内盖一侧设置贯穿的陶瓷空心柱，用来插入温度传感器，以监测缓蚀剂评价实验过程中溶液的温度变化。本发明为缓蚀剂评价增添了一种新评价装置，为缓蚀剂评价实验室装置研发做出了重要贡献。

上述实施例仅为多种实施例中的一种，对于本领域内的技术人员，在上述说明基础上还可以做出其他不同形式的变化或变动，而这些属于本发明实质精神而衍生出的其他变化或变动仍属于本发明保护范围。

Claims (7)

1.一种缓蚀剂评价一体化装置，其特征是，包括：

恒温磁力搅拌装置，瓶体装置，曝气装置，放空装置，外盖内盖及支架装置和加药及温度监视装置；

所述瓶体装置为一瓶体，瓶体以可拆卸方式固定于恒温磁力搅拌装置的加热面板上；

所述曝气装置包括从瓶体底部伸入瓶体内的曝气口、以及与曝气口管道连接的截止阀；

所述放空装置设置于瓶体底部，并与曝气口位于同一等高面；

所述外盖内盖及支架装置进一步包括外盖、内盖和支架；外盖和内盖固定连接，用来对瓶体的瓶体口进行封闭；支架固定连接于内盖下方并伸入瓶体内，用来悬挂金属试样；

所述加药及温度监视装置包括一贯穿外盖和内盖的陶瓷空心柱、置于陶瓷空心柱内且感应探针伸入瓶体溶液内的温度传感器、以及贯穿外盖和内盖的加药孔，不加药时，采用匹配的螺纹橡皮塞封闭加药孔。

2.如权利要求1所述的缓蚀剂评价一体化装置，其特征是：

所述放空装置为一与瓶体内连通的、带阀门的管道。

3.如权利要求1所述的缓蚀剂评价一体化装置，其特征是：

所述内盖下端中心处设有非金属材质的螺纹固定杆；

所述支架包括一圆环形支架主体以及固定于该圆环形支架主体上的一个或多个挂钩，挂钩伸出圆环形支架主体边缘外；

所述圆环形支架主体的内部圆环为一与螺纹固定杆匹配的螺纹孔，螺纹固定杆下端插入螺纹孔内。

4.如权利要求1所述的缓蚀剂评价一体化装置，其特征是：

所述内盖上端设有一圈内盖凹槽，内盖凹槽内设有匹配内盖凹槽的加固圈，内盖凹槽内壁和加固圈外壁间放置有弹簧片，加固圈用来固定弹簧片；

所述加固圈内设有内螺纹，外盖下端中心部位设有与加固圈内螺纹匹配的螺杆，通过将螺杆旋入加固圈内，实现外盖和内盖的固定连接。

5.如权利要求1所述的缓蚀剂评价一体化装置，其特征是：

所述挂钩有3个，3个挂钩互成120度角固定于所述圆环形支架主体上。

6.如权利要求1所述的缓蚀剂评价一体化装置，其特征是：

所述陶瓷空心柱伸入瓶体溶液内三分之二处。

7.权利要求1所述的缓蚀剂评价一体化装置的使用方法，其特征是，包括步骤：

配制待评价缓蚀剂待用；

配制溶液置于所述瓶体内；

打开截止阀，向瓶体内输送曝气气体进行曝气，并记录曝气时间和曝气速率；

曝气完毕，打开放空装置，取溶液样本，之后，关闭放空装置；对溶液样本检测pH值与溶解氧含量；

瓶体内放入磁子，将瓶体固定于恒温磁力搅拌装置上，对瓶体内溶液进行加热搅拌；

加热搅拌的同时，将悬挂有金属试样的外盖内盖及支架装置置于瓶体口，并使金属试样浸入溶液内，进行金属试样的腐蚀试验；将温度传感器穿插入所述陶瓷空心柱，并使温度传感器的感应探针伸入溶液内，用来监测溶液温度；从加药孔向瓶体内加入待评价缓蚀剂；

腐蚀试验完毕，取出金属试样，根据金属试样在腐蚀试验前后的质量计算腐蚀速率。