[发明专利]一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置及方法

说明书

本发明提供一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置及方法，能快速准确的测定高温高压环境下溶解氧在防腐涂层中的渗透性和防腐涂层在发生变形的情况下溶解氧在防腐涂层中的渗透性。包括高温高压釜，纯涂层样品安装装置，供气系统，实时监测系统和废气处理系统。本发明所述方法通过加热装置调节温度，通过供气系统一方面能够调节压力，一方面能够按照试验要求通入惰性气体实现除氧操作，可模拟多种注水工况不同井段的油管涂层服役环境，实时监测模拟工况下溶解氧在防腐涂层中的渗透性。

技术领域

本发明涉及油田注水开发油管防腐涂层领域，具体为一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置及方法。

背景技术

随着油田开发进入中后期，注水井管柱损坏问题日益严重，成为困扰石油工业后期开采的一大难题。其中，环境腐蚀是造成注水井管柱损坏的最主要原因。有机涂层防腐技术由于施工工艺简单、成本低廉、防腐效果好而成为目前注水油管的主要防腐措施。

有机涂层虽能不同程度地隔绝离子,提高注水井防腐油管的耐蚀性。但有机涂层并不能完全隔绝水和氧气的渗透。水和氧气通过涂层宏观或微观缺陷渗透到涂层/金属界面后,构成腐蚀性介质,在涂层/金属界面形成阳极区和阴极区发生电化学腐蚀。腐蚀的阴极反应与电位有关，当电位高于-0.8V(vs.SCE)时，主导反应为氧去极化还原反应，即吸氧腐蚀。而在油田注水环境，电位一般都高于-0.8V。所以，溶解氧透过涂层的渗透性是控制腐蚀发生的主要步骤。因此，评价注水环境中溶解氧在防腐涂层中的渗透性对评估和预测防腐涂层油管的服役寿命和剩余寿命具有非常重要的指导意义。

目前能够评价涂层渗透性能的试验设备不多，主要有：(1)中国专利CN201610387014.2公开了“低强度、低渗透率涂层材料气体扩散系数测定装置及方法”，该装置包括两个并联的真空室、测量室和充气室。该装置可使用很薄的涂层材料进行测量，对于低渗透率的涂层材料，也能快速取得稳定气体压力和气体通量数据，测量结果准确。(2)中国专利CN201310232373.7中公开了一种“评价溶解态CO2在防腐涂层中扩散及渗透性能的方法”，该方法首先测试土壤溶液的pH和涂层下渗透溶液的pH，然后计算土壤溶液CO2浓度c1和涂层下渗透溶液CO2浓度c2，并绘制c2～t曲线图和ln(c1-c2)～t曲线图，最后计算溶解态CO2在防腐涂层中扩散系数和渗透系数。该装置和方法实现了对溶解态二氧化碳在防腐涂层中扩散及渗透性能的定量评价。

第一种试验装置能测试低强度、低渗透率涂层材料气体扩散系数，停留在气态型介质扩散及渗透性能的研究阶段，不能对溶解态型气体介质在防腐涂层中的扩散及渗透性能进行研究。第二种试验装置虽然能对溶解态的二氧化碳在防腐涂层中扩散及渗透性能的定量评价；但只能评价常温常压下溶解态二氧化碳在在防腐涂层中扩散及渗透性能。以上装置功能比较单一，均不能评价实际工况中高温高压环境下溶解氧在防腐涂层中的渗透性和防腐涂层在发生变形的情况下溶解氧在防腐涂层中的渗透性。

发明内容

针对现有技术中存在的问题，本发明提供一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置及方法，操作简单，设计合理，能够模拟实际工况，快速准确的测定高温高压环境下溶解氧在防腐涂层中的渗透性和防腐涂层在发生变形的情况下溶解氧在防腐涂层中的渗透性。

本发明是通过以下技术方案来实现：

一种用于评价高温高压下溶解氧在防腐涂层中渗透性的装置，包括高温高压釜，纯涂层样品安装装置，供气系统，实时监测系统和废气处理系统；

所述高温高压釜内设置有加热装置；

所述纯涂层样品安装装置内设置有单侧开口的检测室，检测室包括独立的第一腔室和第二腔室，第一腔室的开口端依次密封固定有多孔陶瓷盘和纯涂层样品，第二腔室的开口端依次密封固定有多孔柔性盘和纯涂层样品；