[发明专利]含砂条件下模拟地热井筒冲刷腐蚀的实验装置及测试方法

权利要求书

1.一种含砂条件下模拟地热井筒冲刷腐蚀的实验装置，其特征在于：包括供液组件、供砂组件、混合室（4）、输送管道及测试组件；所述供砂组件与混合室（4）连接，用于向混合室（4）内充入砂粒；所述供液组件与混合室（4）连接，用于向混合室（4）内充入液体；所述混合室（4）用于将充入其中的砂粒及液体混合；所述输送管道上沿输送方向依次设有调节阀门（7）、流量计（8）及加热环（9），所述输送管道的一端连接有喷嘴（10），输送管道的另一端与混合室（4）连接，用于将混合室（4）混合的砂粒及液体输送至喷嘴（10）；

所述测试组件包括喷射室（11）、可加热测试平台及电化学工作站（14）；所述可加热测试平台及喷嘴（10）均设于喷射室（11）内且所述喷嘴（10）位于可加热测试平台的正上方；使用时，待测试样（16）安装在可加热测试平台的顶部，所述喷嘴（10）用于从上方向待测试样（16）喷射混合后的砂粒及液体，电化学工作站（14）用于测定待测试样（16）的电化学参数；

所述电化学参数包括开路电位、极化曲线及电化学阻抗谱；

所述可加热测试平台包括安装在喷射室（11）的内壁上的试样架（13）及卡设在试样架（13）顶部的防水PTC加热器（12），所述待测试样（16）放置于防水PTC加热器（12）的顶部并通过绝缘弹簧夹夹紧，所述防水PTC加热器（12）用于加热所述待测试样（16），所述待测试样（16）与所述电化学工作站（14）电连接；

所述供液组件包括储液桶（1），所述储液桶（1）内设有不锈钢分样筛（2）用于拦截进入储液桶（1）内的砂粒，储液桶（1）连接有进液管和出液管；所述进液管位于储液桶（1）内的一端位于不锈钢分样筛（2）的上方，进液管的另一端与喷射室（11）连接且用于将喷射室（11）内的砂粒及液体导出并输送至储液桶（1）内；出液管位于储液桶（1）内的一端位于不锈钢分样筛（2）的下方，出液管上设有离心泵（3），出液管的另一端与混合室（4）连接；

所述供砂组件包括储砂罐（6）和螺旋输送机（5），所述螺旋输送机（5）的进料端与储砂罐（6）连接，螺旋输送机（5）的出料端与所述混合室（4）连接，所述螺旋输送机（5）用于将储砂罐（6）内的砂粒输送至混合室（4）。

2.根据 权利要求1所述的含砂条件下模拟地热井筒冲刷腐蚀的实验装置，其特征在于：所述储液桶（1）的内侧壁中部设有卡槽，所述不锈钢分样筛（2）通过卡槽卡设在储液桶（1）内，所述不锈钢分样筛（2）的筛网网孔尺寸小于砂粒尺寸。

3.根据权利要求1所述的含砂条件下模拟地热井筒冲刷腐蚀的实验装置，其特征在于：所述输送管道在加热环（9）与喷嘴（10）之间设有第一温度传感器，用于监测进入喷嘴（10）内的混合后的砂粒及液体的温度；所述可加热测试平台处设有第二温度传感器，用于监测待测试样（16）的温度；

还包括控制柜（17），所述控制柜（17）内设有调节阀门（7）的调节旋钮、螺旋输送机（5）的控制开关及显示屏，所述显示屏用于显示流量计（8）监测到的流量数据、第一温度传感器监测到的温度数据、第二温度传感器监测到的温度数据及螺旋输送机（5）的输出速度。

4.一种地热井筒冲刷腐蚀的测试方法，其特征在于：所述方法基于如权利要求1至3中任一项所述的含砂条件下模拟地热井筒冲刷腐蚀的实验装置进行，包括如下步骤：

步骤1，实验准备：模拟地热水组分配制测试用溶液；将待测试样（16）安装在所述可加热测试平台上，并与电化学工作站（14）电连接；

步骤2，冲刷实验：通过供液组件向混合室（4）内导入步骤1配制的所述测试用溶液，通过供砂组件向混合室（4）内导入所述砂粒，所述砂粒和测试用溶液经混合室（4）混合；待待测试样（16）被加热至预设温度时，开启加热环、调节阀门（7）及电化学工作站（14），按设定流量和时间向待测试样（16）喷射混合后的砂粒和测试用溶液以便冲刷待测试样（16）的表面，冲刷过程中实时记录冲刷时间及待测试样（16）的电化学参数；冲刷试验结束后，取下冲刷后的试样，用添加有六次甲基四胺的盐酸清洗并除去试样表面的腐蚀产物，然后烘干称重，计算冲刷腐蚀速率，再用数码显微镜拍摄试样表面的腐蚀形貌；

步骤3、更换待测试样（16），按设定参数调整混合室（4）内的砂粒含量、混合后的砂粒和测试用溶液的喷射温度及喷射速度、以及待测试样（16）的温度，重复步骤2进行冲刷试验。

5.根据权利要求4所述的地热井筒冲刷腐蚀的测试方法，其特征在于：所述砂粒为石英砂。