CN112051207B - 一种用于山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的在线评价装置及评价方法 - Google Patents

一种用于山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的在线评价装置及评价方法 Download PDF

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Abstract

本发明公布了一种用于山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的在线评价装置及评价方法，包括：包括发球站发球筒、上坡弯管前管线、山区上坡管线、山区下坡管线、下坡弯管后管线、收球站收球筒、吹扫阀门、放空阀门、排污阀门、污水缓冲罐。在站间山区管线四个特征位置安装监测管段，监测管段前半段设置平面型探针，后半段嵌入笼形腐蚀试片夹具，夹具内的凹槽可全周向夹持实验试片。本发明不仅实时监测、定期评价山区集气管线缓蚀剂运行情况及涂膜效果，分析缓蚀剂在管道全周向(顶部、中部、底部)的浓度分布情况和缓蚀剂有效迁移距离。从而针对性的制定缓蚀剂添加方案，提高缓蚀剂利用率。

Description

一种用于山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的在线评价装置及评 价方法
技术领域
本发明涉及管道内腐蚀测试及监测技术领域，具体涉及一种用于山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的在线评价装置及评价方法。
背景技术
气田采用站场缓蚀剂连续加注，站外缓蚀剂批处理涂膜的内防腐技术。通常，缓蚀剂在金属表面浓度分布均匀才能充分发挥缓蚀剂的防腐效果，而涂覆在管线内壁面的缓蚀剂由于重力作用，造成缓蚀剂在管道底部的浓度大于管道顶部，其在管道浓度分布不均。导致缓蚀剂无法良好地抑制顶部腐蚀。缓蚀剂连续加注量过低，容易导致腐蚀不受控，缓蚀剂加注量过高导致系统中残余大量缓蚀剂，而油溶性缓蚀剂与气田水混合之后发生乳化，生成的乳化物堵塞污水系统，从而导致污水系统无法正常运行，另外导致生产成本大。但是，目前缺乏定时、定量评价管道内部缓蚀剂液膜分布情况的评价手段。
当前，常见的评价缓蚀剂防护效果的装置存在以下不足：
(1)通常采用室内模拟实验来研究缓蚀剂的缓蚀效果。无法研究气田实际的清管器或蛛头球的缓蚀剂涂膜效果。
(2)腐蚀评价装置缺乏内壁面全周向腐蚀测定装置，不能同时检测或评价缓蚀剂在管道顶部、中部、底部的缓蚀剂浓度分布及其防腐效果。
(3)缺乏管道存在倾角下的缓蚀剂涂膜监测手段，难于在线监测管线在跨越山地、穿越河流或弯角积液情况下的腐蚀情况，评价缓蚀剂防腐效果。
为解决上述问题，本发明提供了一种能够在油气田生产过程中实时、准确地检测缓蚀剂浓度分布及监测涂膜效果的装置及其使用方法，能够很好地解决上述技术问题。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的在线评价装置及评价方法，主要针对山区集气管线缓蚀剂运行情况及涂膜效果不能实现定期评价，无法根据现场腐蚀情况，及时调整缓蚀剂运行方案的问题。以及不能评价缓蚀剂在管道全周向(顶部、中部、底部)的浓度分布情况和缓蚀剂有效迁移距离的问题。
本发明的技术方案是：一种用于山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的在线评价装置，包括发球筒、上坡弯管前管线、山区上坡管线、山区下坡管线、下坡弯管后管线、收球筒、吹扫阀门、放空阀门、排污阀门、污水缓冲罐；所述上坡弯管前管线设有1#监测管段并在对应位置设有旁通管线，山区上坡管线设有2#监测管段并在对应位置设有旁通管线，山区下坡管线设有3#监测管段并在对应位置设有旁通管线，下坡弯管后管线设有4#监测管段并在对应位置设有旁通管线；
所述的1#监测管段、2#监测管段、3#监测管段和4#监测管段的前半段内径d1小，后半段内径d2大，两者的内径差等于笼形实验试片夹具的壁厚δ＝d2-d1，笼形实验试片夹具内径与监测管段前半段相等，即d3＝d1，使笼形实验试片夹具无缝插入监测管段后半段内。监测管段前半段顶部设置有电阻探针，电阻探针监测面与管内壁平齐；
所述的笼形腐蚀试片夹具装置内360°周向均匀分布4个凹槽，且在流动方向左右两侧设置2圈，1#凹槽、2#凹槽、3#凹槽4#凹槽和5#凹槽、6#凹槽、7#凹槽、8#凹槽共8个凹槽，各个凹槽间有非金属材料间隔，1#试片、2#试片、3#试片、4#试片按顺时针分别插入笼形腐蚀试片夹具装置左侧的1#凹槽、2#凹槽、3#凹槽、4#凹槽，5#试片、6#试片、7#试片、8#试片按顺时针分别插入笼形腐蚀试片夹具装置右侧的5#凹槽、6#凹槽、7#凹槽、8#凹槽，凹槽边采用燕尾型斜边，使两侧插入的实验试片牢固地固定在凹槽内。
所述的1#监测管段、2#监测管段、3#监测管段和4#监测管段采用气田实际生产管线材料，笼形实验试片夹具采用非金属材料。
所述的1#监测管段、2#监测管段、3#监测管段和4#监测管段的管径和壁厚与山区集气管线的管径和壁厚一致，通过两端法兰安装在管线的指定位置。
所述的笼形实验试片夹具两端设有与左垫片和右垫片，垫片外径A＝d2，内径B＝d1，不仅避免试片与管段发生电偶腐蚀，而且使笼形腐蚀试片夹具装置固定于后管段内。
下面对本发明的评价方法进行详细的描述，包括以下步骤：
步骤一：笼形实验试片夹具安装
将加工成圆弧面的两组1#试片、2#试片、3#试片、4#试片和5#试片、6#试片、7#试片、8#试片共八个实验试片清洗，冷风吹干，置于干燥皿中干燥，除去试样残留的水蒸气。干燥2h后取出试样称重，实验试片工作面面积
Figure GDA0003416144490000031
式中l表示试片长度，称重并记录完成后，依次将1#试片、2#试片、3#试片、4#试片按顺时针分别插入笼形腐蚀试片夹具装置左侧的1#凹槽、2#凹槽、3#凹槽、4#凹槽，再将5#试片、6#试片、7#试片、8#试片按顺时针分别插入笼形腐蚀试片夹具装置右侧的5#凹槽、6#凹槽、7#凹槽、8#凹槽，燕尾边凹槽使两侧插入的实验试片牢固地固定在凹槽内。而后依次将左垫片、笼形实验试片夹具、右垫片放入监测管段后半段内。插入完成后半段壁面与前半段无缝贴合。
步骤二：监测管段位置设定安装
步骤一完成后，通过OLGA多相流动态模拟软件，输入气量、坡度等条件建立多相流模型，判断站间积液分布，在上坡弯管前管段易积液处安装1#监测管段并在对应位置安装旁通管线，在下坡弯管后管段的易积液处安装4#监测管段(51)并在对应位置安装旁通管线，在上坡管线和下坡管线分别安装2#监测管段和3#监测管段，并在对应位置安装旁通管线。
步骤三：进行缓蚀剂涂膜实验
步骤二完成后，关闭1#旁通阀门、2#旁通阀门、3#旁通阀门、4#旁通阀门，打开1#管线阀门、2#管线阀门、3#管线阀门、4#管线阀门，打开缓蚀剂阀门通过缓蚀剂注入口向清管器或蛛头球定量注入缓蚀剂，发送清管器或蛛头球对监测管段进行缓蚀剂涂膜，流量、流量通过流量计、压力表在线监测记录数据，电阻探针实时监测数据。
步骤四：实验结束取样
3个月实验周期结束后，打开1#旁通阀门、2#旁通阀门、3#旁通阀门、4#旁通阀门，关闭1#管线阀门、2#管线阀门、3#管线阀门、4#管线阀门，再打开1#吹扫阀门、2#吹扫阀门、3#吹扫阀门、4#吹扫阀门，利用燃料气吹扫对流程吹扫、置换，打开1#放空阀门、2#放空阀门、3#放空阀门、4#放空阀门从放空管线泄压放空，打开排污阀门排污至污水缓冲罐，吹扫排污完毕后，关闭1#吹扫阀门、2#吹扫阀门、3#吹扫阀门、4#吹扫阀门和1#放空阀门、2#放空阀门、3#放空阀门、4#放空阀门，分别拆下1#监测管段、2#监测管段、3#监测管段和4#监测管段两端法兰上的螺栓，再分别取下1#监测管段、2#监测管段、3#监测管段和4#监测管段，取出笼形实验试片夹具，从笼形实验试片夹具两侧取出实验试片，1#试片、2#试片、3#试片和4#试片不清洗，进行表面形貌观察，利用SEM、EDS、XPS等测试手段进行试片的微观腐蚀形貌表征，利用三维景深显微镜进行点蚀表征，5#试片、6#试片、7#试片和8#试片放于去膜液中清洗表面的腐蚀产物膜，再用无水乙醇冲洗，干燥后称量腐蚀后质量。按
Figure GDA0003416144490000041
计算腐蚀速率，式中：υ为试片的腐蚀速率，mm/a；Δm为腐蚀前后试片的质量差，g；A为试片的面积，cm2；ρ为碳钢的密度，7.8g/cm3；t为测试时间，h。
步骤五：实验结果分析
进行实验结果的处理分析，首先收集整理气田产水量、产气量和缓蚀剂添加量的变化，测量山区上坡管线和山区下坡管线的坡度，对数据进行统计分析，定期评价山区集气管线缓蚀剂运行情况及涂膜效果，分析缓蚀剂在管道全周向(顶部、中部、底部)的浓度分布情况和缓蚀剂有效迁移距离，研究不同流量、不同产水量(积液量)、不同添加量及不同管线坡度对山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的影响。
本发明的有益效果是：
(1)本发明可设置于山区集气管线。能够真实地反映各管线的腐蚀情况和生产管线在跨越山地时清管涂膜器对管线的缓蚀剂涂膜情况，对生产管线的选材和缓蚀剂的使用提供依据。
(2)本发明不仅能通过笼形实验试片夹具实现管内全周向实验，研究管内顶部、底部、及侧面的缓蚀剂效果，而且可以通过电阻探针实时监测腐蚀速率，以便根据现场实际情况调整缓蚀剂添加方案。
(3)本发明设置旁通管线作为实验管线，且电阻探针采用平齐型探针，可令清管涂膜器顺畅通过，可在不停产的情况下，完成实验全过程。
附图说明
图1是本发明的结构示意图。
图2是监测管段剖视图。
图3是笼形实验试片夹具左视图。
图4是笼形实验试片夹具右视图。
图5是2#监测管段的43#试片腐蚀微观形貌图。
图6是4#监测管段的43#试片腐蚀微观形貌图。
图7是2#监测管段的43#试片EDS能谱和4#监测管段的43#试片EDS能谱图。
图中：1-进气管线；2-流量计；3-压力表；4-发球筒；5-收球筒；6-缓蚀剂加注口；7-缓蚀剂阀门；8-上坡弯管前管线；9-山区上坡管线；10-山区下坡管线；11-下坡弯管后管线；12-1#管线阀门；13-2#管线阀门；14-3#管线阀门；15-4#管线阀门；16-1#旁通阀门；17-2#旁通阀门；18-3#旁通阀门；19-4#旁通阀门；20-1#吹扫阀门；21-1#放空阀门；22-2#吹扫阀门；23-2#放空阀门；24-3#吹扫阀门；25-3#放空阀门；26-4#吹扫阀门；27-4#放空阀门；28-1#监测管段；29-电阻探针；30-左垫片；31-笼形腐蚀试片夹具装置；32-右垫片；33-1#凹槽；34-2#凹槽；35-3#凹槽；36-4#凹槽；37-5#凹槽；38-6#凹槽；39-7#凹槽；40-8#凹槽；41-1#试片；42-2#试片；43-3#试片；44-4#试片；45-5#试片；46-6#试片；47-7#试片；48-8#试片；49-2#监测管段；50-3#监测管段；51-4#监测管段；52-排污阀门；53-污水缓冲罐。
具体实施方式
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的一部分实施例，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，都属于本发明保护的范围。
实施例一：
一种用于山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的在线评价装置，如图1所示，包括发球筒(4)、上坡弯管前管线(8)、山区上坡管线(9)、山区下坡管线(10)、下坡弯管后管线(11)、收球筒(5)、吹扫阀门、放空阀门、排污阀门、污水缓冲罐(53)；所述上坡弯管前管线(8)设有1#监测管段(28)并在对应位置设有旁通管线，山区上坡管线(9)设有2#监测管段(49)并在对应位置设有旁通管线，山区下坡管线(10)设有3#监测管段(50)并在对应位置设有旁通管线，下坡弯管后管线(11)设有4#监测管段(51)并在对应位置设有旁通管线；
如图2所示，所述的1#监测管段(28)、2#监测管段(49)、3#监测管段(50)和4#监测管段(51)的前半段内径d1小，后半段内径d2大，两者的内径差等于笼形实验试片夹具(31)的壁厚δ＝d2-d1，笼形实验试片夹具(24)内径与监测管段前半段相等，即d3＝d1，使笼形实验试片夹具(24)无缝插入监测管段后半段内。监测管段(28)前半段顶部设置有电阻探针(29)，电阻探针(29)监测面与管内壁平齐；
如图3、图4所示，所述的笼形腐蚀试片夹具装置(31)内360°周向均匀分布4个凹槽，且在流动方向左右两侧设置2圈，1#凹槽(33)、2#凹槽(34)、3#凹槽(35)、4#凹槽(36)和5#凹槽(37)、6#凹槽(38)、7#凹槽(39)、8#凹槽(40)共8个凹槽，各个凹槽间有非金属材料间隔，1#试片(41)、2#试片(42)、3#试片(43)、4#试片(44)按顺时针分别插入笼形腐蚀试片夹具装置左侧的1#凹槽(33)、2#凹槽(34)、3#凹槽(35)、4#凹槽(36)，5#试片(45)、6#试片(46)、7#试片(47)8#试片(48)按顺时针分别插入笼形腐蚀试片夹具装置右侧的5#凹槽(37)、6#凹槽(38)、7#凹槽(39)、8#凹槽(40)，凹槽边采用燕尾型斜边，使两侧插入的实验试片牢固地固定在凹槽内。
所述的1#监测管段(28)、2#监测管段(49)、3#监测管段(50)和4#监测管段(51)1#试片(41)、2#试片(42)、3#试片(43)、4#试片(44)按顺时针分别插入笼形腐蚀试片夹具装置左侧的1#凹槽(33)、2#凹槽(34)、3#凹槽(35)、4#凹槽(36)，5#试片(45)、6#试片(46)、7#试片(47)8#试片(48)，笼形实验试片夹具(31)采用非金属材料。
所述的1#监测管段(28)、2#监测管段(49)、3#监测管段(50)和4#监测管段(51)的管径和壁厚与山区集气管线的管径和壁厚一致，通过两端法兰安装在管线的指定位置。
所述的笼形实验试片夹具(31)两端设有与左垫片(30)和右垫片(32)，垫片外径A＝d2，内径B＝d1，不仅避免试片与管段发生电偶腐蚀，而且使笼形腐蚀试片夹具装置固定于后管段内。
下面对本发明的评价方法进行详细的描述，包括以下步骤：
步骤一：笼形实验试片夹具安装
将加工成圆弧面的两组1#试片(41)、2#试片(42)、3#试片(43)、4#试片(44)和5#试片(45)、6#试片(46)、7#试片(47)、8#试片(48)共八个实验试片清洗，冷风吹干，置于干燥皿中干燥，除去试样残留的水蒸气。干燥2h后取出试样称重，实验试片工作面面积
Figure GDA0003416144490000071
式中l表示试片长度，称重并记录完成后，依次将1#试片(41)、2#试片(42)3#试片(43)、4#试片(44)按顺时针分别插入笼形腐蚀试片夹具装置左侧的1#凹槽(33)、2#凹槽(34)、3#凹槽(35)、4#凹槽(36)，再将5#试片(45)、6#试片(46)、7#试片(47)、8#试片(48)按顺时针分别插入笼形腐蚀试片夹具装置右侧的5#凹槽(37)、6#凹槽(38)、7#凹槽(39)、8#凹槽(40)，燕尾边凹槽使两侧插入的实验试片牢固地固定在凹槽内。而后依次将左垫片(30)、笼形实验试片夹具(31)、右垫片(32)放入监测管段后半段内。插入完成后半段壁面与前半段无缝贴合。
步骤二：监测管段位置设定安装
步骤一完成后，通过OLGA多相流动态模拟软件，输入气量、坡度等条件建立多相流模型，判断站间积液分布，在上坡弯管前管段(12)易积液处的旁通管段安装1#监测管段(28)和下坡弯管后管段(15)的易积液处的旁通管段安装4#监测管段(51)，在上坡管线(13)的旁通管段和下坡管线(14)的旁通管线分别安装2#监测管段(49)和3#监测管段(50)。
步骤三：进行缓蚀剂涂膜实验
步骤二完成后，关闭1#旁通阀门(16)、2#旁通阀门(17)、3#旁通阀门(18)、4#旁通阀门(19)，打开1#管线阀门(12)、2#管线阀门(13)、3#管线阀门(14)、4#管线阀门(15)，打开缓蚀剂阀门(7)通过缓蚀剂注入口(6)向清管器或蛛头球定量注入缓蚀剂，发送清管器或蛛头球对监测管段进行缓蚀剂涂膜，流量、流量通过流量计(2)、压力表(3)在线监测记录数据，电阻探针(29)实时监测数据，以实时监测内壁腐蚀情况，进而得到山区管线的缓蚀剂运行情况及缓蚀效果。
步骤四：实验结束取样
3个月实验周期结束后，打开1#旁通阀门(16)、2#旁通阀门(17)、3#旁通阀门(18)、4#旁通阀门(19)，天然气从旁通管线流通，不影响正常生产运行，关闭1#管线阀门(12)、2#管线阀门(13)、3#管线阀门(14)、4#管线阀门(15)，再打开1#吹扫阀门(20)、2#吹扫阀门(22)、3#吹扫阀门(24)、4#吹扫阀门(26)，利用燃料气(16)吹扫对流程吹扫、置换，打开1#放空阀门(21)、2#放空阀门(23)、3#放空阀门(25)、4#放空阀门(27)从放空管线泄压放空，打开排污阀门(52)排污至污水缓冲罐(53)，吹扫排污完毕后，关闭1#吹扫阀门、2#吹扫阀门、3#吹扫阀门、4#吹扫阀门和1#放空阀门、2#放空阀门、3#放空阀门、4#放空阀门，分别拆下1#监测管段(28)、2#监测管段(49)、3#监测管段(50)和4#监测管段(51)两端法兰上的螺栓，再分别取下1#监测管段(28)、2#监测管段(49)、3#监测管段(50)和4#监测管段(51)，取出笼形实验试片夹具，从笼形实验试片夹具两侧取出实验试片，1#试片(41)、2#试片(42)3#试片(43)、4#试片(44)不清洗，进行表面形貌观察，利用SEM、EDS、XPS等测试手段进行试片的微观腐蚀形貌表征，利用三维景深显微镜进行点蚀表征，5#试片(45)、6#试片(46)、7#试片(47)、8#试片(48)放于去膜液中清洗表面的腐蚀产物膜，再用无水乙醇冲洗，干燥后称量腐蚀后质量。按
Figure GDA0003416144490000081
计算腐蚀速率，式中：υ为试片的腐蚀速率，mm/a；Δm为腐蚀前后试片的质量差，g；A为试片的面积，cm2；ρ为碳钢的密度，7.8g/cm3；t为测试时间，h；通过计算对比上坡弯管前管线、山区上坡管线、山区下坡管线、下坡弯管后管线沿管线共四个位置试片的腐蚀速率，分析缓蚀剂的有效迁移距离。
步骤五：实验结果分析
进行实验结果的处理分析，首先收集整理气田产水量、产气量和缓蚀剂添加量的变化，测量山区上坡管线和山区下坡管线的坡度，对数据进行统计分析，定期评价山区集气管线缓蚀剂运行情况及涂膜效果，分析缓蚀剂在管道全周向(顶部、中部、底部)的浓度分布情况和缓蚀剂有效迁移距离，研究不同流量、不同产水量(积液量)、不同添加量及不同管线坡度对山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的影响。
实施例二：
一种用于山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的在线评价装置，与实施例一基本相同，所不同的是，1#监测管段(28)、2#监测管段(49)、3#监测管段(50)和4#监测管段(51)的前半段内径d1为311.1mm，后半段内径d2为317.5mm，两者的内径差等于笼形实验试片夹具(31)的壁厚δ为6.4mm，笼形实验试片夹具(24)内径与监测管段前半段相等为311.1mm，使笼形实验试片夹具(24)无缝插入监测管段后半段内。监测管段(28)前半段顶部设置有电阻探针(29)，电阻探针(29)监测面与管内壁平齐。
所述的笼形实验试片夹具(31)两端设有与左垫片(30)和右垫片(32)，垫片外径A为317.5mm，内径B为311.1mm，不仅避免试片与管段发生电偶腐蚀，而且使笼形腐蚀试片夹具装置固定于后管段内。
所述的1#试片(41)、2#试片(42)、3#试片(43)、4#试片(44)、5#试片(45)、6#试片(46)、7#试片(47)和8#试片(48)采用L360QS管线钢材质。
一种用于山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的在线评价装置及评价方法，与实施例一基本相同，所不同的是，实验试片工作面面积
Figure GDA0003416144490000091
式中d1为311.1mm，l表示试片长度，l取200mm。
某山区集气管线规格为φ323.9×17，发球站出站温度42℃，收球站进站温度39℃，发球站出站压力为8.4MPa，收球站进站压力为7.8MPa，最大日气量为85×104m3/d，对应管线气体的实际流速为4～10m/s，H2S体积分数为2％-8％，CO2体积分数为3％-10％，管线采用45d/次的批处理作业周期，缓蚀剂连续加注用量为36L/百万方原料气。
在此工况下，两组1#试片(41)、2#试片(42)、3#试片(43)、4#试片(44)和5#试片(45)、6#试片(46)、7#试片(47)、8#试片(48)共八个实验试片清洗、干燥、称重后，进行三个月的实验，实验周期完成后，分别取下1#监测管段(28)、2#监测管段(49)、3#监测管段(50)和4#监测管段(51)，取出笼形实验试片夹具，从笼形实验试片夹具两侧取出实验试片，1#试片(41)、2#试片(42)3#试片(43)、4#试片(44)不清洗，利用FEIQuanta450扫描电镜对试片进行腐蚀微观形貌表征，如图5、图6所示，发现山区上坡管线的43#试片(43)比下坡弯管后管线的43#试片腐蚀产物少，说明山区上坡管线比下坡弯管后管线的缓蚀剂缓蚀效果好。利用EDS能谱仪进行试片EDS能谱测试分析，如图7所示，EDS测试结果得到腐蚀产物元素构成，研究其腐蚀机理。
如图2、图4所示，5#试片(45)、6#试片(46)、7#试片(47)、8#试片(48)放于去膜液中清洗表面的腐蚀产物膜，再用无水乙醇冲洗，干燥后称量腐蚀后质量，按
Figure GDA0003416144490000092
计算腐蚀速率，式中：υ为试片的腐蚀速率，mm/a；Δm为腐蚀前后试片的质量差，g；A为试片的面积，cm2；ρ为碳钢的密度，7.8g/cm3；t为测试时间，h；通过计算得到山区上坡弯管前管线上部45#试片(45)均匀腐蚀速率为0.0041mm/a，下部47#试片(47)均匀腐蚀速率为0.0024mm/a，采用三维显微镜对去除腐蚀产物后的试片进行局部腐蚀深度测试，得最大局部腐蚀深度仅为2.2977μm，根据局部腐蚀深度测试结果，采用公式
Figure GDA0003416144490000101
式中：RL为局部腐蚀速率值，mm/a；h为最大点蚀深度，μm；t为腐蚀时间，d；计算得局部腐蚀速率为0.009mm/a，说明缓蚀剂在管线下部分布浓度大于上部浓度。上坡管线顶部45#试片均匀腐蚀速率为0.009mm/a，上坡管线底部47#试片均匀腐蚀速率为0.0061mm/a，说明上坡时缓蚀剂涂膜阻力增大，缓蚀剂质量减小，但缓蚀剂涂抹速度减小，增大了缓蚀剂浓度，因此缓蚀剂质量几乎不受影响。下坡弯管前管线上部45#试片(45)均匀腐蚀速率为0.012mm/a，下部47#试片(47)均匀腐蚀速率为0.019mm/a，最大腐蚀深度为6.9534μm，局部腐蚀速率为0.027mm/a，说明缓蚀剂在管线下部受积液影响，腐蚀速率较大，且沿流动方向缓蚀剂迁移距离越长，缓蚀剂浓度越低。结合流量计监测的流量数据、产水量(积液量)数据、缓蚀剂添加量，对比分析管线腐蚀速率，分析缓蚀剂缓蚀效果，从而针对性的制定缓蚀剂添加方案，提高缓蚀剂利用率。
以上例举仅仅是对本发明的举例说明，并不构成对本发明的保护范围的限制，凡是与本发明相同或相似的设计均属于本发明的保护范围之内。

Claims (5)

1.一种用于山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的在线评价装置，其特征在于，包括发球筒(4)、上坡弯管前管线(8)、山区上坡管线(9)、山区下坡管线(10)、下坡弯管后管线(11)、收球筒(5)、吹扫阀门、放空阀门、排污阀门、污水缓冲罐(53)；所述上坡弯管前管线(8)设有1#监测管段(28)并在对应位置设有旁通管线，山区上坡管线(9)设有2#监测管段(49)并在对应位置设有旁通管线，山区下坡管线(10)设有3#监测管段(50)并在对应位置设有旁通管线，下坡弯管后管线(11)设有4#监测管段(51)并在对应位置设有旁通管线；
所述1#监测管段(28)、2#监测管段(49)、3#监测管段(50)和4#监测管段(51)的前半段内径d1小，后半段内径d2大，两者的内径差等于笼形实验试片夹具(31)的壁厚δ＝d2-d1，笼形实验试片夹具(31)内径与监测管段前半段相等，即d3＝d1，使笼形实验试片夹具(31)无缝插入监测管段后半段内，监测管段(28,49,50,51)前半段顶部设置有电阻探针(29)，电阻探针(29)监测面与管内壁平齐；
所述笼形实验试片夹具(31)内360°周向均匀分布4个凹槽，且在流动方向左右两侧设置2圈，1#凹槽(33)、2#凹槽(34)、3#凹槽(35)、4#凹槽(36)和5#凹槽(37)、6#凹槽(38)、7#凹槽(39)、8#凹槽(40)共8个凹槽，各个凹槽间有非金属材料间隔，1#试片(41)、2#试片(42)、3#试片(43)、4#试片(44)按顺时针分别插入笼形腐蚀试片夹具装置左侧的1#凹槽(33)、2#凹槽(34)、3#凹槽(35)、4#凹槽(36)，5#试片(45)、6#试片(46)、7#试片(47)8#试片(48)按顺时针分别插入笼形腐蚀试片夹具装置右侧的5#凹槽(37)、6#凹槽(38)、7#凹槽(39)、8#凹槽(40)，凹槽边采用燕尾型斜边，使两侧插入的实验试片牢固地固定在凹槽内。
2.根据权利要求1所述的一种用于山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的在线评价装置，其特征在于，1#监测管段(28)、2#监测管段(49)、3#监测管段(50)和4#监测管段(51)采用气田实际生产管线材料，笼形实验试片夹具(31)采用非金属材料。
3.根据权利要求1所述的一种用于山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的在线评价装置，其特征在于，1#监测管段(28)、2#监测管段(49)、3#监测管段(50)和4#监测管段(51)的管径和壁厚与山区集气管线的管径和壁厚一致，通过两端法兰安装在管线的指定位置。
4.根据权利要求1所述的一种用于山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的在线评价装置，其特征在于，所述笼形实验试片夹具(31)两端设有左垫片(30)和右垫片(32)，垫片外径A＝d2，内径B＝d1，不仅避免试片与管段发生电偶腐蚀，而且使笼形腐蚀试片夹具装置固定于后管段内。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种用于山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的在线评价装置的评价方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一：笼形实验试片夹具安装
将加工成圆弧面的两组1#试片(41)、2#试片(42)、3#试片(43)、4#试片(44)和5#试片(45)、6#试片(46)、7#试片(47)、8#试片(48)共八个实验试片清洗，冷风吹干，置于干燥皿中干燥，除去试样残留的水蒸气；干燥2h后取出试样称重，实验试片工作面面积
Figure FDA0003416144480000021
式中l表示试片长度，称重并记录完成后，依次将1#试片(41)、2#试片(42)3#试片(43)、4#试片(44)按顺时针分别插入笼形腐蚀试片夹具装置左侧的1#凹槽(33)、2#凹槽(34)、3#凹槽(35)、4#凹槽(36)，再将5#试片(45)、6#试片(46)、7#试片(47)、8#试片(48)按顺时针分别插入笼形腐蚀试片夹具装置右侧的5#凹槽(37)、6#凹槽(38)、7#凹槽(39)、8#凹槽(40)，燕尾边凹槽使两侧插入的实验试片牢固地固定在凹槽内；而后依次将左垫片(30)、笼形实验试片夹具(31)、右垫片(32)放入监测管段后半段内，插入完成后半段壁面与前半段无缝贴合；
步骤二：监测管段位置设定安装
步骤一完成后，通过OLGA多相流动态模拟软件，输入气量、坡度条件建立多相流模型，判断站间积液分布，在上坡弯管前管段易积液处安装1#监测管段(28)并在对应位置安装旁通管线，在下坡弯管后管段的易积液处安装4#监测管段(51)并在对应位置安装旁通管线，在上坡管线和下坡管线分别安装2#监测管段(49)和3#监测管段(50)，并在对应位置安装旁通管线；
步骤三：进行缓蚀剂涂膜实验
步骤二完成后，关闭1#旁通阀门、2#旁通阀门(17)、3#旁通阀门(18)、4#旁通阀门(19)，打开1#管线阀门、2#管线阀门、3#管线阀门、4#管线阀门，打开缓蚀剂阀门(7)通过缓蚀剂注入口(6)向清管器或蛛头球定量注入缓蚀剂，发送清管器或蛛头球对监测管段进行缓蚀剂涂膜，流量通过流量计(2)、压力表(3)在线监测记录数据，电阻探针(29)实时监测数据；
步骤四：实验结束取样
3个月实验周期结束后，打开1#旁通阀门、2#旁通阀门(17)、3#旁通阀门(18)、4#旁通阀门(19)，关闭1#管线阀门(12)、2#管线阀门(13)、3#管线阀门(14)、4#管线阀门(15)，再打开1#吹扫阀门(20)、2#吹扫阀门(22)、3#吹扫阀门(24)、4#吹扫阀门(26)，利用燃料气吹扫对流程吹扫、置换，打开1#放空阀门(21)、2#放空阀门(23)、3#放空阀门(25)、4#放空阀门(27)从放空管线泄压放空，打开排污阀门(52)排污至污水缓冲罐(53)，吹扫排污完毕后，关闭1#吹扫阀门、2#吹扫阀门、3#吹扫阀门、4#吹扫阀门和1#放空阀门、2#放空阀门、3#放空阀门、4#放空阀门，分别拆下1#监测管段(28)、2#监测管段(49)、3#监测管段(50)和4#监测管段(51)两端法兰上的螺栓，再分别取下1#监测管段(28)、2#监测管段(49)、3#监测管段(50)和4#监测管段(51)，取出笼形实验试片夹具，从笼形实验试片夹具两侧取出实验试片，1#试片(41)、2#试片(42)3#试片(43)、4#试片(44)不清洗，进行表面形貌观察，利用SEM、EDS、XPS测试进行试片的微观腐蚀形貌表征，利用三维景深显微镜进行点蚀表征，5#试片(45)、6#试片(46)、7#试片(47)、8#试片(48)放于去膜液中清洗表面的腐蚀产物膜，再用无水乙醇冲洗，干燥后称量腐蚀后质量，按
Figure FDA0003416144480000031
Figure FDA0003416144480000032
计算腐蚀速率，式中：υ为试片的腐蚀速率，mm/a；Δm为腐蚀前后试片的质量差，g；A为试片的面积，cm2；ρ为碳钢的密度，7.8g/cm3；t为测试时间，h；
步骤五：实验结果分析
进行实验结果的处理分析，首先收集整理气田产水量、产气量和缓蚀剂添加量的变化，测量山区上坡管线和山区下坡管线的坡度，对数据进行统计分析，定期评价山区集气管线缓蚀剂运行情况及涂膜效果，分析缓蚀剂在管道全周向的浓度分布情况和缓蚀剂有效迁移距离，研究不同流量、不同产水量、不同添加量及不同管线坡度对山区集气管线缓蚀剂涂膜效果的影响。
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