一种缓蚀剂在高温环境下的扩散系数测试装置及测试方法与流程

本发明涉及一种缓蚀剂在高温环境下的扩散系数测试装置及测试方法，属于扩散系数测试领域。

背景技术：

1、缓蚀剂是油气工业中腐蚀控制的关键措施。在油气开采过程中，为了防止油管外壁及套管内壁在完井液中发生腐蚀失效，通常需要在完井液中添加一定浓度的缓蚀剂。这些缓蚀剂一般从井底加入，然后扩散至整个环空。然而，由于油气井的深度通常达到数千米，从井底加入的缓蚀剂可能需要较长的时间才能到达井口附近，这可能导致在高温、高压、高盐度环境下的油套管发生腐蚀。因此，获取缓蚀剂的扩散系数，并据此计算缓蚀剂从井底到达井口的时间非常重要。

2、目前为止还没有专业的缓蚀剂扩散系数测试装置。常规液相扩散系数的测试方法主要有膜池法、taylor分散法、光干涉法等，但由于缓蚀剂的扩散行为和温度、压力、粘度、浓度等因素有关，上述常规扩散系数测试装置和方法并不适用于井下高温高压环境，缓蚀剂在环空中的扩散传质行为以及随时间的浓度分布至今未能搞清。

技术实现思路

1、本发明的目的是提供一种缓蚀剂在高温高压环境下的扩散系数测试装置及方法，通过测试缓蚀剂扩散腔内不同时间、不同位置的缓蚀剂溶液浓度，即可结合菲克第一定律计算得到高温高压条件下的缓蚀剂扩散系数。

2、本发明提供的缓蚀剂在高温环境下的扩散系数测试装置，包括缓蚀剂溶液腔、缓蚀剂扩散腔和控温装置；

3、所述缓蚀剂扩散腔与所述缓蚀剂溶液腔连通；

4、所述缓蚀剂溶液腔的底部设有排液阀，侧壁上部设有进液阀、进气阀ⅰ和压力表ⅰ；

5、所述缓蚀剂扩散腔的顶部设有进气阀ⅱ和压力表ⅱ，侧壁上设有若干取样阀；

6、所述控温装置实现对所述缓蚀剂溶液腔和所述缓蚀剂扩散腔的加热以及温度控制。

7、本发明扩散系数测试装置中，所述缓蚀剂溶液腔和所述缓蚀剂扩散腔的腔体均为耐压金属腔体。

8、本发明扩散系数测试装置中，所述取样阀沿所述缓蚀剂扩散腔的侧壁均匀布置，可设置5个所述取样阀。

9、本发明扩散系数测试装置中，所述缓蚀剂扩散腔的顶部通过密封法兰和螺栓密封。

10、本发明扩散系数测试装置中，所述缓蚀剂溶液腔与所述缓蚀剂扩散腔之间通过球阀连接。

11、本发明扩散系数测试装置中，所述控温装置包括热电偶、加热套和温控表；

12、所述热电偶设于所述缓蚀剂溶液腔和所述缓蚀剂扩散腔内；

13、所述加热套包覆于所述缓蚀剂溶液腔和所述缓蚀剂扩散腔外；

14、所述热电偶和所述加热套分别与所述温控表连接。

15、本发明扩散系数测试装置中，所述缓蚀剂溶液腔上设有支撑架，可焊接于所述缓蚀剂溶液腔上，保证所述缓蚀剂溶液腔和所述缓蚀剂扩散腔垂直于地面。

16、在所述扩散系数测试装置的基础上，本发明还提供了一种缓蚀剂在高温高压环境下的扩散系数的测试方法，包括如下步骤：

17、s1、关闭所述缓蚀剂溶液腔与所述缓蚀剂扩散腔之间的连接；打开所述进气阀ⅰ，通过所述进液阀ⅰ向所述缓蚀剂溶液腔中注入缓蚀剂溶液，注满后关闭所述进气阀ⅰ和所述进液阀ⅰ；

18、所述扩散系数测试装置竖直放置，且所述缓蚀剂扩散腔位于所述缓蚀剂溶液腔的上部；

19、s2、关闭所述取样阀，向所述缓蚀剂扩散腔中注满目标油田的完井液；

20、s3、通过所述进气阀ⅰ向所述缓蚀剂溶液腔中注入指定气体至目标压力值，关闭所述进气阀ⅰ；

21、s4、通过所述进气阀ⅱ向所述缓蚀剂扩散腔中注入指定气体至目标压力值，关闭所述进气阀ⅱ；

22、s5、通过所述温控装置将所述缓蚀剂溶液腔与所述缓蚀剂扩散腔加热至目标温度；

23、s6、开启所述缓蚀剂溶液腔与所述缓蚀剂扩散腔之间的连接，并开始计时；

24、s7、指定时间过后，从上往下依次缓慢打开所述取样阀，取样后关闭所述取样阀；

25、s8、按照预设时间，重复步骤s8数次，采集不同时间段内的溶液样本。

26、本发明测试方法中，开始之前，优选包括如下步骤：打开所述缓蚀剂溶液腔与所述缓蚀剂扩散腔之间的连接以及所述排液阀，利用去离子水清洗所述缓蚀剂溶液腔和所述缓蚀剂扩散腔，防止残余缓蚀剂影响当次实验结果。

27、本发明测试方法中，步骤s8之后，关闭所述温控装置，待冷却至室温，分别打开所述进气阀ⅰ和所述进气阀ⅱ，泄压排气。

28、本发明测试方法还包括如下步骤：

29、1)配置一系列浓度梯度的所述缓蚀剂溶液，利用紫外分光光度计测试吸光度，标定缓蚀剂浓度与吸光度关系曲线；

30、2)利用紫外分光光度计测试所取样品的吸光度，再利用标定曲线获得所取样品中的缓蚀剂浓度值；

31、3)利用菲克第一定律计算缓蚀剂扩散系数。

32、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

33、本发明解决了现有扩散系数测试方法无法测试高温高压环境下缓蚀剂扩散系数的问题，实验设备及操作简单，方便快捷。

技术特征：

1.一种缓蚀剂在高温环境下的扩散系数测试装置，包括缓蚀剂溶液腔、缓蚀剂扩散腔和控温装置；

2.根据权利要求1所述的扩散系数测试装置，其特征在于：所述缓蚀剂溶液腔和所述缓蚀剂扩散腔的腔体均为耐压金属腔体。

3.根据权利要求1或2所述的扩散系数测试装置，其特征在于：所述取样阀沿所述缓蚀剂扩散腔的侧壁均匀布置。

4.根据权利要求1-3中任一项所述的扩散系数测试装置，其特征在于：所述缓蚀剂扩散腔的顶部通过密封法兰和螺栓密封。

5.根据权利要求1-4中任一项所述的扩散系数测试装置，其特征在于：所述缓蚀剂溶液腔与所述缓蚀剂扩散腔之间通过球阀连接。

6.根据权利要求1-5中任一项所述的扩散系数测试装置，其特征在于：所述控温装置包括热电偶、加热套和温控表；

7.根据权利要求1-6中任一项所述的扩散系数测试装置，其特征在于：所述缓蚀剂溶液腔上设有支撑架。

8.一种缓蚀剂在高温高压环境下的扩散系数的测试方法，包括在权利要求1-7中任一项所述的扩散系数测试装置中进行的如下步骤：

9.根据权利要求8所述的测试方法，其特征在于：步骤s8之后，关闭所述温控装置，待冷却至室温，分别打开所述进气阀ⅰ和所述进气阀ⅱ，泄压排气。

10.根据权利要求8或9所述的测试方法，其特征在于：所述方法还包括如下步骤：

技术总结本发明公开了一种缓蚀剂在高温环境下的扩散系数测试装置及测试方法。所述扩散系数测试装置包括缓蚀剂溶液腔、缓蚀剂扩散腔和控温装置；缓蚀剂扩散腔与缓蚀剂溶液腔连通；缓蚀剂溶液腔的底部设有排液阀，侧壁上部设有进液阀、进气阀Ⅰ和压力表Ⅰ；缓蚀剂扩散腔的顶部设有进气阀Ⅱ和压力表Ⅱ，侧壁上设有若干取样阀；控温装置实现对缓蚀剂溶液腔和缓蚀剂扩散腔的加热以及温度控制。本发明通过测试缓蚀剂扩散腔内不同时间、不同位置的缓蚀剂溶液浓度，即可结合菲克第一定律计算得到高温高压条件下的缓蚀剂扩散系数。本发明解决了现有扩散系数测试方法无法测试高温高压环境下缓蚀剂扩散系数的问题，实验设备及操作简单，方便快捷。技术研发人员：冯桓榰,陈长风,幸雪松,张俊莹,周长所,匡园,邢希金,何松,谷林,李振波,秦玮受保护的技术使用者：中海石油（中国）有限公司技术研发日：技术公布日：2024/7/25