CN111537588B - 一种模拟油田环境的电化学测试装置及测试方法 - Google Patents

一种模拟油田环境的电化学测试装置及测试方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种模拟油田环境的电化学测试装置及测试方法，属于材料测试领域。一种模拟油田环境的电化学测试装置，容器上设有容器盖；容器壁上设有两个加注口，其为位于容器内设有两个玻璃盘管相连通；容器盖上设有参比电极、辅助电极和组合仪表，容器盖的中央设有可转动的轴芯，其上的导线用于安装待测试样。本发明的测试方法，调节容器内的温度、压力、湿度至预设值，旋转可转动的轴芯直至待测试样之一与参比电极正对，利用电化学工作站将参比电极、辅助电极和待测试样之一通电压，测试电化学性能；依次测试完所有的待测试样；本发明减小了试验之间的误差，提高试验的重现性。

Description

一种模拟油田环境的电化学测试装置及测试方法
技术领域
本发明属于材料测试领域，尤其是一种模拟油田环境的电化学测试装置及测试方法。
背景技术
油田由于井况环境的复杂性以及H2S、CO2伴生气的存在，常用油套管材及附件材料腐蚀问题比较严重，为此为了安全科学合理的用材，在设计阶段油套管以及配套的附件材料的筛选和缓蚀剂的匹配性选择都为关键性环节。
目前，随着油气勘探开发技术的不断发展，能源需求的不断提高，油田也不断的改善工作方式，油套管柱选材流程为：确定了多种管材，就管材开展多次高温高压模拟试验。由于一次模拟时间周期至少需要168h，因此从试验开始到最终的比对结果一般需要两个月以上，筛选周期过长，影响了工程进展。
目前室内电化学测试一般都是在常压下进行，并且平行验证测试都是在测试完以后，打开测试容器拿出试样，重新进行第二次或第三次平行验证测试，操作平行试验之间存在有人为误差。
发明内容
本发明的目的在于克服现有油套管柱选材周期过长的缺点，提供一种模拟油田环境的电化学测试装置及测试方法。
为达到上述目的，本发明采用以下技术方案予以实现：
一种模拟油田环境的电化学测试装置，包括容器，所述容器上设有容器盖；
所述容器壁上设有两个加注口，容器内设有两个玻璃盘管，所述玻璃盘管延伸至容器壁且与加注口相连通，所述玻璃盘管上均布有若干孔洞；
所述容器盖上设有参比电极连接口、辅助电极连接口和组合仪表连接口，所述容器盖的中央设有可转动的轴芯，可转动的轴芯上设有多个通向容器内的导线，所述导线末端用于安装待测试样；
所述参比电极连接口内设有通向容器内的参比电极，所述辅助电极连接口内设有通向容器内的辅助电极，所述组合仪表连接口上设有监测容器内压力、湿度、pH值的组合仪表。
进一步的，容器盖与容器通过螺纹旋拧连接；
所述容器盖上的螺纹牙设有密封垫片。
进一步的，容器盖的内螺纹设有卡销，容器外螺纹相应位置处设有限定凹槽。
进一步的，可转动的轴芯由聚四氟乙烯制成；
所述容器由高硼硅钢化玻璃制成。
利用本发明的模拟油田环境的电化学测试装置的测试方法，包括以下操作：
1)将待测试样安装在导线末端，置于容器内；
将参比电极、辅助电极、组合仪表通过相应的连接口置于容器内；
根据待模拟的油田环境，将气体和液体通过加注口加到容器内，之后密封容器；
2)调节容器内的温度、压力、湿度至预设值，旋转可转动的轴芯直至待测试样之一与参比电极正对，利用电化学工作站将参比电极、辅助电极和所述待测试样之一通电压，测试电化学性能；
3)旋转可转动的轴芯使剩余的待测试样依次与参比电极正对，进行电化学性能测试，直至所有待测试样完成测试。
进一步的，步骤1)中的气体为CO2和/或H2S。
进一步的，步骤1)中的液体步骤1)中的液体为含HCO3 -1、SO4 2-、Ba2+、Ca2+、Na+、Cl-的水溶液。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
本发明的模拟油田环境的电化学测试装置，可转动的轴芯能够一次放置多个待测试样，通过旋转则可实现一次放置，多次测试的目的，减小了试验之间的误差，提高试验的重现性。
进一步的，可转动的轴芯在竖直方向能够升降，方便调节待测试样的高度。
进一步的，容器盖上的螺纹牙设有密封垫片，保证密封性。
进一步的，卡销与限定凹槽的存在，防止密封不到位。
进一步的，可转动的轴芯由聚四氟乙烯制成，旋转时不影响其与容器盖之间的密封性。
本发明的模拟油田环境的电化学测试装置的测试方法，通过旋转可转动的轴芯可实现一次放置，多次测试的目的，减小了试验之间的误差，提高试验的重现性；且能够模拟气相环境、液相环境，以实现在不同环境对材料的筛选和性能评价。
附图说明
图1为本发明的模拟油田环境的电化学测试装置的示意图。
其中：1-加注口；2-卡销；3-检测仪表；4-辅助电极连接口；5-导线；6-可转动的轴芯；7-参比电极连接口；8-待测试样；9-密封垫片；10-玻璃盘管；11-通气孔。
具体实施方式
为了使本技术领域的人员更好地理解本发明方案，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分的实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本发明保护的范围。
需要说明的是，本发明的说明书和权利要求书及上述附图中的术语“第一”、“第二”等是用于区别类似的对象，而不必用于描述特定的顺序或先后次序。应该理解这样使用的数据在适当情况下可以互换，以便这里描述的本发明的实施例能够以除了在这里图示或描述的那些以外的顺序实施。此外，术语“包括”和“具有”以及他们的任何变形，意图在于覆盖不排他的包含，例如，包含了一系列步骤或单元的过程、方法、系统、产品或设备不必限于清楚地列出的那些步骤或单元，而是可包括没有清楚地列出的或对于这些过程、方法、产品或设备固有的其它步骤或单元。
下面结合附图对本发明做进一步详细描述：
电化学方法进行材料筛选具有明显的优越性，测试时间较短，多种材料在相对短时间内可以得到耐蚀性能的排序。因此设计一种简易操作的电化学测试系统装置，实现模拟油田环境下多种复杂工况下的材料的电化学性能检测，满足油田管柱选材以及缓蚀剂快速评价具有重要的实际意义。
本发明的模拟油田环境的电化学测试装置及其测试方法，在实验室内模拟油田环境一定温度范围内、一定压力下含不同浓度CO2和H2S侵蚀气体下的材料的电化学性能评价，可实现不同条件下、不同浓度缓蚀剂的筛选和比对评价，用以实现复杂条件下材料电化学性能测试及减小误差。通过检测可快速的优选材料、优化缓蚀剂，掌握材料的适用环境或性能的临界范围值。
参见图1，图1为本发明的结构示意图，本发明的模拟油田环境的电化学测试装置，包括耐压力、耐高温的容器，容器的容积为2L，承受压力范围≤0.5MPa；容器盖与容器通过螺纹旋拧连接，拧紧前最后两道螺纹牙有橡胶材质的密封垫片9，保证密封性；容器盖的内螺纹开始端部有两、三个凸起的卡销3，凸起间隔3mm，拧紧时卡销3达到容器外螺纹的限定凹槽位置，确认密封；容器内有两个玻璃盘管10，在容器的内相反方向盘绕，两者分别与容器上的加注口1相连通，玻璃盘管10作为充入气体或加入缓蚀剂的通道；玻璃盘管10直径为3-5mm，并且每隔10mm有一个￠1mm的孔；容器盖上设有三个￠10mm的通孔，这三个通孔分别作为参比电极连接口7、辅助电极连接口4和组合仪表连接口，组合仪表连接口上安装有组合仪表3，组合仪表3用于容器内测试压力、湿度和PH值；容器盖上设有可转动的轴芯6，可转动的轴芯6能够上、下运动，运动时容器盖与容器始终为密封状态，从而容器内压力不变；可转动的轴芯6上设有3根通向容器内的导线5，每根导线5上均安装有1个待测试样8，以进行平行试验，从而验证重现性、减小测试结果误差。待测试样8尺寸d≤1cm2。
通过加注口1向容器内充入不同浓度的CO2、H2S、缓蚀剂以及不同气体的交替充入等条件，实现待测试样在气相、液相以及不同条件下的性能测试，进行对比评价。
以上内容仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明权利要求书的保护范围之内。

Claims (4)

1.一种模拟油田环境的电化学测试装置的测试方法，其特征在于，所述模拟油田环境的电化学测试装置包括容器，所述容器上设有容器盖；
所述容器壁上设有两个加注口（1），容器内设有两个玻璃盘管（10），所述玻璃盘管（10）延伸至容器壁且与加注口（1）相连通，所述玻璃盘管（10）上均布有若干孔洞；
所述容器盖上设有参比电极连接口（7）、辅助电极连接口（4）和组合仪表连接口，所述容器盖的中央设有可转动的轴芯（6），可转动的轴芯（6）上设有多个通向容器内的导线（5），所述导线（5）末端用于安装待测试样（8）；
所述参比电极连接口（7）内设有通向容器内的参比电极，所述辅助电极连接口（4）内设有通向容器内的辅助电极，所述组合仪表连接口上设有监测容器内压力、湿度、pH值的组合仪表（3）；
所述可转动的轴芯（6）在竖直方向能够升降；
测试方法包括以下操作：
1）将待测试样（8）安装在导线（5）末端，置于容器内；
将参比电极、辅助电极、组合仪表（3）通过相应的连接口置于容器内；
根据待模拟的油田环境，将气体和液体通过加注口（1）加到容器内，之后密封容器；
2）调节容器内的温度、压力、湿度至预设值，旋转可转动的轴芯（6）直至待测试样（8）之一与参比电极正对，利用电化学工作站将参比电极、辅助电极和所述待测试样（8）之一通电压，测试电化学性能；
3）旋转可转动的轴芯（6）使剩余的待测试样（8）依次与参比电极正对，进行电化学性能测试，直至所有待测试样（8）完成测试；
步骤1）中的气体为CO2和/或H2S；
步骤1）中的液体为含HCO3 -1、SO4 2-、Ba2+、Ca2+、Na+、Cl-的水溶液。
2.根据权利要求1所述的模拟油田环境的电化学测试装置的测试方法，其特征在于，容器盖与容器通过螺纹旋拧连接；
所述容器盖上的螺纹牙设有密封垫片（9）。
3.根据权利要求2所述的模拟油田环境的电化学测试装置的测试方法，其特征在于，容器盖的内螺纹设有卡销（2 ），容器外螺纹相应位置处设有限定凹槽。
4.根据权利要求1所述的模拟油田环境的电化学测试装置的测试方法，其特征在于，可转动的轴芯（6）由聚四氟乙烯制成；
所述容器由高硼硅钢化玻璃制成。
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