一种含硫气体腐蚀高灵敏性评价装置和评价方法与流程

1.本发明涉及含硫气井开发技术领域，具体涉及一种含硫气体腐蚀高灵敏性评价装置和评价方法。


背景技术：

2.高含硫气井腐蚀是含硫气井开发的难题之一，现场采用的管材、缓蚀剂、内涂等的选择均来自于标准推荐或实验室的分析结果，但该实验室流程复杂且仅仅依靠腐蚀挂片腐蚀现状及失重数据反应腐蚀情况，难以准确反映含硫气井对设备的腐蚀。


技术实现要素：

3.本发明的目的在于：针对目前金属挂片反应含硫气体对管道的腐蚀情况数据不灵敏的问题，提供一种含硫气体腐蚀高灵敏性评价装置和评价方法，采用光电评价设备发出的可见光光照强度评价金属挂片表面腐蚀情况，提高含硫气体腐蚀性能评价装置的敏感度和准确性，解决了上述问题。
4.本发明的技术方案如下：
5.一种含硫气体腐蚀高灵敏性评价装置和评价方法，包括：
6.腐蚀评价室，所述腐蚀评价室为含硫气体提供腐蚀空间；所述腐蚀评价室可以为矩形的评价室或者管道形评价室，优选为管道形评价室；
7.光电评价设备，所述光电评价设备为含硫气体提供腐蚀条件并记录腐蚀过程中的数据。
8.进一步地，所述光电评价设备包括：
9.可见光发生器，所述可见光发生器用于发出可见光；所述可见光发生器可以为任何可提供可见光光源的发光设备，如白炽灯等；
10.金属挂片，所述金属挂片上供可见光照射的面为镜面；所述可见光照射在金属挂片上，在含硫气体的作用下对金属挂片表面进行腐蚀；所述金属挂片在被腐蚀前的表面粗糙度ra小于0.8，使其在被腐蚀前，对可见光的反射率高，提高其表面腐蚀情况灵敏度，优选地，所述金属挂片的表面粗糙度ra小于或等于0.1；腐蚀评价室的含硫气体的气流方向正对金属挂片被可见光照射的侧面；
11.光强计，所述光强计用于记录光强度；所述可见光经金属挂片的镜面反射后照射在光强计上，由光强计记录反射后的可见光的光强度；所述光强计为市售的可测量单位面积、单位时间内光照强度的照度计。
12.进一步地，还包括弧形反射镜，所述可见光发生器设置在腐蚀评价室外侧，所述金属挂片挂设在腐蚀评价室内，所述光强计设置在腐蚀评价室内，所述弧形反射镜设置在腐蚀评价室外侧与可见光发生器配合；优选地，所述光强计设置在腐蚀评价室的内部下端；
13.可见光发生器发出的可见光经弧形反射镜反射形成平行光柱照射在金属挂片上，并由金属挂片反射至光强计上；所述光强计的测量面积大于或等于金属挂片被平行光柱照
射面积的一半。
14.进一步地，还包括气体调节设备，所述气体调节设备包括流量调节计和温度调节装置；含硫气体通过气体调节设备进入腐蚀评价室内，可通过气体调节设备调控进入到腐蚀评价室内的含硫气体的温度和流速；含硫气体通过气体调节设备进入腐蚀评价管，便于调整进入腐蚀评价管内的含硫气体的温度和流速，用于测定不同温度和流速下含硫气体的腐蚀性能，便于评价金属挂片在不同温度和流速下的腐蚀情况。
15.进一步地，所述腐蚀评价室上均匀分布有至少两个进气口，每一个进气口上均连接有进气管道，每一个进气管道上均设置有流量调节计；所有进气管道汇集到一条主管道上。
16.进一步地，所述温度调节装置包括温度调节室和设置在温度调节室内的加热装置；
17.进一步地，所述温度调节室设置有入气口和出气口，所述出气口与含硫气体的供气管道连通，所述出气口与主管道联通；含硫气体从供气管道进入到温度调节室内，由加热装置进行加热，然后温度调节室的出气口进入到主管道内，由主管道均匀分配至各个进气管道上，从而均匀进入腐蚀评价室。
18.进一步地，还包括循环管道；所述腐蚀评价室设置有排气口，所述循环管道的一端与排气口连通，另一端与腐蚀评价室的进气口连通；腐蚀评价室内未消耗完的含硫气体通过循环管道再次进入到腐蚀评价室内继续进行消耗；避免直接排出污染气体；同时还可以用于评价含硫气体的腐蚀速度变化情况。
19.一种含硫气体腐蚀高灵敏性评价方法，具体包括如下步骤：
20.s1:打开可见光发生器，使产生的可见光经过弧形反射镜形成平行光柱照射在金属挂片上，光强计记录金属挂片未被腐蚀时单位时间内接收到的光通量φ0；
21.s2：使含硫气体进入到腐蚀评价室内，光强计记录金属挂片被腐蚀时单位时间内接收到的光通量φi；根据金属挂片未被腐蚀时单位时间内接收到的光通量φ0和金属挂片被腐蚀时单位时间内接收到的光通量φi，计算可见光强度变化率；所述单位时间可以根据实际情况自定义，例如1分钟、5分钟、10分钟等；
22.可见光强度变化率通过下式计算：
[0023][0024]
其中：
[0025]
φ0为金属挂片未被腐蚀时单位时间内反射的光通量；
[0026]
φi为金属挂片被腐蚀时单位时间内反射的光通量；
[0027]
φ
min
为金属挂片被腐蚀至表面完全漫反射时单位时间内反射的光通量；
[0028]
s为光强计的测量面积，其值为所述s0为所述平行光柱的截面面积；
[0029]
s3：根据可见光强度变化率，计算得到含硫气体的腐蚀的速度；
[0030]
s4：更换金属挂片，并调整含硫气体的流速或者温度，重复步骤s1～s3，得到不同流速和温度下含硫气体的腐蚀速度(即为含硫气体的腐蚀性能)。
[0031]
进一步地，所述评价装置还包括质量评价装置；所述质量评价装置为安装在腐蚀评价室外侧的用于称取金属挂片质量的称量计；所述腐蚀评价室上开设有挂片孔，所述挂片孔上设置有密封环；所述金属挂片竖直挂设在称量计的下方，且与所述挂片孔通过密封环密封连接；所述金属挂片穿过密封环后部分或者全部进入腐蚀评价室内；所述称量计可以为市售的分析天平，所述金属挂片自然竖直挂设在腐蚀评价室的中部，并部分或者全部嵌入腐蚀评价室内与腐蚀评价室内通入的含硫气体接触。
[0032]
一种含硫气体腐蚀高灵敏性评价方法，具体包括如下步骤：
[0033]
a1：将金属挂片挂设在称量计下方，记录金属挂片的初始质量m0；
[0034]
a2：打开可见光发生器，使产生的可见光经过弧形反射镜形成平行光柱照射在金属挂片上，光强计记录金属挂片未被腐蚀时单位时间内接收到的光通量φ0；所述单位时间可以根据实际情况自定义，例如1分钟、5分钟、10分钟等；
[0035]
a3：使含硫气体进入到腐蚀评价室内，记录金属挂片在单位时间内的质量变化(即记录每隔一个单位时间后金属挂片的质量mi)和金属挂片被腐蚀时单位时间内接收到的光通量φi；根据金属挂片未被腐蚀时单位时间内接收到的光通量φ0和金属挂片被腐蚀时单位时间内接收到的光通量φi，计算可见光强度变化率；
[0036]
可见光强度变化率通过下式计算：
[0037][0038]
其中：
[0039]
φ0为金属挂片未被腐蚀时单位时间内反射的光通量；
[0040]
φi为金属挂片被腐蚀时单位时间内反射的光通量；
[0041]
φ
min
为金属挂片被腐蚀至表面完全漫反射时单位时间内反射的光通量；
[0042]
s为光强计的测量面积，其值为所述s0为所述平行光柱的截面面积；
[0043]
a4：根据金属挂片在单位时间内的质量变化和可见光强度变化率，计算含硫气体的腐蚀速度；
[0044]
含硫气体的腐蚀速度采用如下公式计算：
[0045][0046]
其中：
[0047]
wg为含硫气体的腐蚀速度；
[0048]
mi为第i次测得的金属挂片的质量；
[0049]mi-1
为第i-1次测得的金属挂片的质量；
[0050]
δt为相邻两次记录的时间差；
[0051]
a5：更换金属挂片，并调整含硫气体的流速或者温度，重复步骤a1～a4，得到不同流速和温度下含硫气体的腐蚀速度。
[0052]
通过计算可见光强度变化率wi，并以wi来绘制可见光强度变化率的变化曲线，即可获得所述金属挂片被含硫气体腐蚀的起始时间和金属挂片表面被完全腐蚀的时间点。
[0053]
通过计算含硫气体的腐蚀速度wg，并以wg来绘制腐蚀速度曲线，即可得到金属挂片被含硫气体的腐蚀速度，得到含硫气体的腐蚀速度。
[0054]
与现有的技术相比本发明的有益效果是：
[0055]
1、一种含硫气体腐蚀高灵敏性评价装置，采用测量金属挂片反射的可见光光强变化，通过接收到的金属挂片反光强度变化，即可得到金属挂片表面腐蚀情况，提高了评价装置的灵敏度，使测得的含硫气体对金属挂片的腐蚀发生时间更接近实际情况，有利于工作人员预测输送含硫气体管道的腐蚀情况，减少安全隐患。
[0056]
2、一种含硫气体腐蚀高灵敏性评价方法，通过光电评价设备获得可见光强度变化率来评价含硫气体的腐蚀性能，其灵敏度，对于含硫气体对新设备的腐蚀性能评价准确性高。
[0057]
3、一种含硫气体腐蚀高灵敏性评价方法，通过质量评价设备获得金属挂片的质量变化值、通过光电评价设备测量金属挂片反射的可见光强度，通过金属挂片的质量变化值和可见光强度变化率，进而评价含硫气井中采出的含硫气体的腐蚀性，同时实现含硫气体对管道的腐蚀程度评价；此外，该评价方法还可以通过循环管道实现含硫气体回流来评价含硫气体在输送过程中腐蚀速度变化情况。
附图说明
[0058]
图1为一种含硫气体腐蚀高灵敏性评价装置的结构示意图；
[0059]
图2为实施例二中含硫气体腐蚀高灵敏性评价方法的流程图；
[0060]
图3为实施例四中含硫气体腐蚀高灵敏性评价方法的流程图。
[0061]
附图标记：11-称量计，12-金属挂片，21-可见光发生器，22-光强计，23-弧形反射镜，3-腐蚀评价室，4-流量调节计，5-温度调节装置。
具体实施方式
[0062]
需要说明的是，术语“第一”和“第二”等之类的关系术语仅仅用来将一个实体或者操作与另一个实体或操作区分开来，而不一定要求或者暗示这些实体或操作之间存在任何这种实际的关系或者顺序。而且，术语“包括”、“包含”或者其任何其他变体意在涵盖非排他性的包含，从而使得包括一系列要素的过程、方法、物品或者设备不仅包括那些要素，而且还包括没有明确列出的其他要素，或者是还包括为这种过程、方法、物品或者设备所固有的要素。在没有更多限制的情况下，由语句“包括一个
……”
限定的要素，并不排除在包括所述要素的过程、方法、物品或者设备中还存在另外的相同要素。
[0063]
下面结合实施例对本发明的特征和性能作进一步的详细描述。
[0064]
实施例一
[0065]
请参阅图1-3，一种含硫气体腐蚀高灵敏性评价装置和评价方法，包括：
[0066]
腐蚀评价室3，所述腐蚀评价室3为含硫气体提供腐蚀空间；所述腐蚀评价室3可以为矩形的评价室或者管道形评价室，优选为管道形评价室；
[0067]
光电评价设备，所述光电评价设备为含硫气体提供腐蚀条件并记录腐蚀过程中的数据。
[0068]
具体的，光电评价设备包括：
[0069]
可见光发生器21，所述可见光发生器21用于发出可见光；所述可见光发生器21可以为任何可提供可见光光源的发光设备，如白炽灯等；
[0070]
金属挂片12，所述金属挂片12上供可见光照射的面为镜面；所述可见光照射在金属挂片12上，在含硫气体的作用下对金属挂片12表面进行腐蚀；所述金属挂片12在被腐蚀前的表面粗糙度ra小于0.8，使其在被腐蚀前，对可见光的反射率高，提高其表面腐蚀情况灵敏度，优选地，所述金属挂片12的表面粗糙度ra小于或等于0.1；腐蚀评价室3的含硫气体的气流方向正对金属挂片12被可见光照射的侧面；
[0071]
光强计22，所述光强计22用于记录光强度；所述可见光经金属挂片12的镜面反射后照射在光强计22上，由光强计22记录反射后的可见光的光强度；所述光强计22为市售的可测量单位面积、单位时间内光照强度的照度计。
[0072]
还包括弧形反射镜23，所述可见光发生器21设置在腐蚀评价室3外侧，所述金属挂片12挂设在腐蚀评价室3内，所述光强计22设置在腐蚀评价室3内，所述弧形反射镜23设置在腐蚀评价室3外侧与可见光发生器21配合；优选地，所述光强计22设置在腐蚀评价室3的内部下端；
[0073]
可见光发生器21发出的可见光经弧形反射镜23反射形成平行光柱照射在金属挂片12上，并由金属挂片12反射至光强计22上；所述光强计22的测量面积大于或等于金属挂片12被平行光柱照射面积的一半。
[0074]
还包括气体调节设备，所述气体调节设备包括流量调节计4和温度调节装置5；含硫气体通过气体调节设备进入腐蚀评价室3内，可通过气体调节设备调控进入到腐蚀评价室3内的含硫气体的温度和流速；含硫气体通过气体调节设备进入腐蚀评价管，便于调整进入腐蚀评价管内的含硫气体的温度和流速，用于测定不同温度和流速下含硫气体的腐蚀性能，便于评价金属挂片12在不同温度和流速下的腐蚀情况。
[0075]
腐蚀评价室3上均匀分布有至少两个进气口，每一个进气口上均连接有进气管道，每一个进气管道上均设置有流量调节计4；所有进气管道汇集到一条主管道上。
[0076]
所述温度调节装置5包括温度调节室和设置在温度调节室内的加热装置；
[0077]
所述温度调节室设置有入气口和出气口，所述出气口与含硫气体的供气管道连通，所述出气口与主管道联通；含硫气体从供气管道进入到温度调节室内，由加热装置进行加热，然后温度调节室的出气口进入到主管道内，由主管道均匀分配至各个进气管道上，从而均匀进入腐蚀评价室3。
[0078]
还包括循环管道；所述腐蚀评价室3设置有排气口，所述循环管道的一端与排气口连通，另一端与腐蚀评价室3的进气口连通；腐蚀评价室3内未消耗完的含硫气体通过循环管道再次进入到腐蚀评价室3内继续进行消耗；避免直接排出污染气体；同时还可以用于评价含硫气体的腐蚀速度变化情况。
[0079]
实施例二
[0080]
实施例二是基于实施例一中所述的含硫气体腐蚀高灵敏性评价装置的含硫气体腐蚀高灵敏性评价方法，具体包括如下步骤：
[0081]
s1:打开可见光发生器21，使产生的可见光经过弧形反射镜23形成平行光柱照射在金属挂片12上，光强计22记录金属挂片12未被腐蚀时单位时间内接收到的光通量φ0；
[0082]
s2：使含硫气体进入到腐蚀评价室3内，光强计22记录金属挂片12被腐蚀时单位时间内接收到的光通量φi；根据金属挂片12未被腐蚀时单位时间内接收到的光通量φ0和金属挂片12被腐蚀时单位时间内接收到的光通量φi，计算可见光强度变化率；所述单位时间可以根据实际情况自定义，例如1分钟、5分钟、10分钟等；
[0083]
可见光强度变化率通过下式计算：
[0084][0085]
其中：
[0086]
φ0为金属挂片12未被腐蚀时单位时间内反射的光通量；
[0087]
φi为金属挂片12被腐蚀时单位时间内反射的光通量；
[0088]
φ
min
为金属挂片12被腐蚀至表面完全漫反射时单位时间内反射的光通量；
[0089]
s为光强计22的测量面积，其值为所述s0为所述平行光柱的截面面积；
[0090]
s3：根据可见光强度变化率，计算得到含硫气体的腐蚀的速度；
[0091]
s4：更换金属挂片12，并调整含硫气体的流速或者温度，重复步骤s1～s3，得到不同流速和温度下含硫气体的腐蚀速度(即为含硫气体的腐蚀性能)。
[0092]
上述评价方法适用于含硫气体腐蚀性能对设备的轻度腐蚀情况评价，尤其适用于含硫设备对新设备腐蚀情况发生预测；因为在腐蚀中期或者后期，粗糙度实现完全漫反射，其反射的可见光强度不再随着腐蚀的进一步发生而发生明显变化，证明了金属挂片12表面已经被完全破坏，含硫气体的输送设备表面需要再次进行防腐处理。
[0093]
实施例三
[0094]
实施例三是对实施例一的进一步改进，相同的部件这里不再赘述，请参阅图1-3，评价装置还包括质量评价装置；所述质量评价装置为安装在腐蚀评价室3外侧的用于称取金属挂片12质量的称量计11；所述腐蚀评价室3上开设有挂片孔，所述挂片孔上设置有密封环；所述金属挂片12竖直挂设在称量计11的下方，且与所述挂片孔通过密封环密封连接；所述金属挂片12穿过密封环后部分或者全部进入腐蚀评价室3内；所述称量计11可以为市售的分析天平，所述金属挂片12自然竖直挂设在腐蚀评价室3的中部，并部分或者全部嵌入腐蚀评价室3内与腐蚀评价室3内通入的含硫气体接触。
[0095]
实施例四
[0096]
实施例四是基于实施例三中所述的含硫气体腐蚀高灵敏性评价装置的含硫气体腐蚀高灵敏性评价方法，具体包括如下步骤：
[0097]
a1：将金属挂片12挂设在称量计11下方，记录金属挂片12的初始质量m0；
[0098]
a2：打开可见光发生器21，使产生的可见光经过弧形反射镜23形成平行光柱照射在金属挂片12上，光强计22记录金属挂片12未被腐蚀时单位时间内接收到的光通量φ0；所述单位时间可以根据实际情况自定义，例如1分钟、5分钟、10分钟等；
[0099]
a3：使含硫气体进入到腐蚀评价室3内，记录金属挂片12在单位时间内的质量变化(即记录每隔一个单位时间后金属挂片12的质量mi)和金属挂片12被腐蚀时单位时间内接收到的光通量φi；根据金属挂片12未被腐蚀时单位时间内接收到的光通量φ0和金属挂片12被腐蚀时单位时间内接收到的光通量φi，计算可见光强度变化率；
[0100]
可见光强度变化率通过下式计算：
[0101][0102]
其中：
[0103]
φ0为金属挂片12未被腐蚀时单位时间内反射的光通量；
[0104]
φi为金属挂片12被腐蚀时单位时间内反射的光通量；
[0105]
φ
min
为金属挂片12被腐蚀至表面完全漫反射时单位时间内反射的光通量；
[0106]
s为光强计22的测量面积，其值为所述s0为所述平行光柱的截面面积；
[0107]
a4：根据金属挂片12在单位时间内的质量变化和可见光强度变化率，计算含硫气体的腐蚀速度；
[0108]
含硫气体的腐蚀速度采用如下公式计算：
[0109][0110]
其中：
[0111]
wg为含硫气体的腐蚀速度；
[0112]
mi为第i次测得的金属挂片12的质量；
[0113]mi-1
为第i-1次测得的金属挂片12的质量；
[0114]
δt为相邻两次记录的时间差；
[0115]
a5：更换金属挂片12，并调整含硫气体的流速或者温度，重复步骤a1～a4，得到不同流速和温度下含硫气体的腐蚀速度。
[0116]
通过计算可见光强度变化率wi，并以wi来绘制可见光强度变化率的变化曲线，即可获得所述金属挂片12被含硫气体腐蚀的起始时间和金属挂片12表面被完全腐蚀的时间点。
[0117]
通过计算含硫气体的腐蚀速度wg，并以wg来绘制腐蚀速度曲线，即可得到金属挂片12被含硫气体的腐蚀速度，得到含硫气体的腐蚀速度。
[0118]
以上所述实施例仅表达了本技术的具体实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本技术保护范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本技术技术方案构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本
申请的保护范围。