在实验室及现场腐蚀评价试验中，海上油田工程开发常采用ER探针与CMAS。其中，ER探针通过测量金属试片在腐蚀过程中的电阻变化，计算金属在介质中的腐蚀速率；CMAS则基于微电偶腐蚀机制，通过多电极体系模拟金属表面微小区域间的微电偶效应，测试耦合微电极间的微电流，并结合电化学腐蚀数学模型，将该微电流数值转换为金属的腐蚀速率。简而言之，CMAS测试方法的核心机制在于：利用多电极模拟微电偶效应，精准测量电极间的微电流，最终推算出金属的腐蚀速率。

本试验采用3× 3CMAS，其原理示意见图1。测试过程中一些电极充当阳极位点，其他电极充当阴极位点，从阳极位点流到阴极位点的电流记作腐蚀信号。基于这种直接微电流的测试原理，CMAS具备对外部环境的智能被动感知，不需要外部激励(电流、电位等) ，也不需要连续性溶液环境 ，在自腐蚀状态、低导电腐蚀介质条件下即可完成对金属腐蚀速率的高效实时测试。

实验室试验用稠油取自某稠油油田现场。试验溶液模拟该油田地层采出液，具体离子含量见表 1。试验用水及化学试剂均采用去离子水和符合国家标准或行业标准的分析纯级试剂。

在每次测试前，使用 600号砂纸抛光 ER 电极及 CMAS的感测表面(即传感器尖端)，随后依次用丙酮和酒精进行清洁。动态试验组采用磁力搅拌器进行搅拌。CMAS的单次测试时间为1小时，数据采集频率为1次/min；ER电极的单次测试时间为2小时，数据采集频率为1次/30min。测试过程中的相关电化学信号均由相应的数据采集器进行采集、处理与显示，并据此得出腐蚀速率。整个试验过程均在室温下进行。

油田现场采用密闭式取样装置对物流进行引流静置处理，详见图2。该装置一端连接管道底部，通过流量阀控制物流引流速度；另一端连接管道回流接口，用于将测试后的物流导回原管道。ER探针及CMAS均安装在密闭取样装置上。每次测试前，需用600号砂纸抛光ER电极及CMAS的感测表面，并用丙酮与酒精清洁。CMAS检测频率为1次/min，ER探针检测频率为1次/h。

CMAS在静态、不同含水率条件下的均匀腐蚀速率测试结果如图3所示。在100%含水率条件下,均匀腐蚀速率最高，稳定后为105μm/a；在80%含水率条件下，均匀腐蚀速率稳定在95μm/a，与 100%含水率条件下的结果相近。这主要是因为在该条件下，油水处于明显分层状态，CMAS仅在插入过程中短暂接触了油相。当含水率降至60%时，容器中的油水混合物出现乳化现象，此时检测到的均匀腐蚀速率明显减小，稳定后仅为20μm/a。这是由于乳化后油相黏度显著增加，对整体的腐蚀性产生了较大影响。而当含水率为0%(即介质为纯稠油)时，整体均匀腐蚀速率最低，仅为 10μm/a,表明纯油条件下的腐蚀性较弱。

从探针灵敏性角度分析，CMAS可在短时间内迅速反映周围介质的腐蚀性。如图3所示，在100%含水率条件下，由于CMAS刚插入试验介质引起了介质波动，加之试验初期不同耦合微电极间的微电流较大，因此初期均匀腐蚀速率较高且伴有明显波动；相比之下，当含水率降至80%时，探针在穿过上层油相进入下层水相的过程中，初期均匀腐蚀速率较低，随后逐渐升高并趋于稳定。 可见，CMAS具有较高的响应灵敏性，可适用于稠油环境中的金属腐蚀速率检测。

从监测数据稳定所需时间的角度分析，100%含水率条件下，CMAS测试数据稳定需近15min；随着含水率逐渐降低，探针稳定所需时间也逐渐减少；而在纯油状态下(0%含水率)，不同耦合微电极间的微电流在极短时间内即可达到稳定。因此，在高含水率条件下，CMAS通常需要一定时间来趋于稳定，以确保数据的可靠性。

ER探针在静态、不同含水率条件下的均匀腐蚀速率测试结果如图4所示。可以看出，在0%， 80%，60%含水率条件下，均匀腐蚀速率分别为96，75,9μm/a；而在纯油状态下(含水率0%)，均匀腐蚀速率低于1μm/a。

对比 CMAS检测数据可知，纯水状态下 ER探针检测的腐蚀速率与CMAS相近；当含水率降至80%时，ER探针数据波动增大，但整体检测结果与CMAS结果相差不大，仍具有较好适用性；当含水率降至60%时，乳化后的油水混合物对ER探针影响较大，整体腐蚀速率均在10μm/a以下，甚至出现低于1μm/a的极低值。

当电阻探针处于纯油(含水率为 0%)状态时,稠油的超高黏性对其产生了一系列负面影响：一方面，稠油附着于探针表面,阻碍了电极与电解液的接触，限制了电流的传输并影响了其分布,增加了测量误差：另一方面，在稠油包裹下，探针敏感单元的电阻变化过小，超出了探针的识别灵敏度，无法获得理想的测试效果。综上所述，电阻探针在稠油等低电导率介质中的适用性较弱。

含水率 60%条件下，CMAS和 ER探针在静态和动态介质环境中的均匀腐蚀速率测试结果如图5所示。 由图可知，电阻探针对含稠油工况敏感性较低；相比之下，CMAS具有较强的稠油环境适用性，且可在短时间内灵敏反映出两种流动状态下的腐蚀性。动态条件下的均匀腐蚀速率整体高于静态条件，且介质处于流动状态会延长CMAS达到稳定所需的时间。虽然CMAS电极表面也会被稠油包裹，但其测试原理为直接测试电子得失产生的微电流，这使其具有极高的灵敏度和分辨力。即使在极其微弱的腐蚀电流情况下，也能有效识别腐蚀速率的变化。因此，CMAS在稠油体系中表现出更佳的瞬时响应、更高的准确度及可靠性。

为了进一步验证 CMAS在稠油热采工况下的适用性，将 CMAS与油气田现场常用的 ER探针分别安装至某油田生产管汇(低含水)及生产水缓冲罐(高含水)处。两套探针的安装位置及角度相同，每天定时测试1小时。根据现场生产操作情况，在生产管汇处共计测试5天，在生产水缓冲罐共计测试9天 (其中包含检测第二天的1次完整放喷阶段)。

根据实验室测试结果，CMAS每次现场测试前均稳定20min再获取数据。CMAS与 ER探针在低含水生产管汇处的测试结果如图6所示。在放喷阶段，大量热蒸气被排出，导致上部工艺管线内部温度、压力及CO2/H2S含量均有所升高。CMAS快速响应并灵敏检测出实时腐蚀速率，即在放喷次日的腐蚀速率急速上升，由 0.022mm/a升高至 0.298 mm/a。放喷结束后的几天内，生产管汇处的腐蚀速率逐渐降低并稳定至 0.024mm/a。

与CMAS相比，ER探针受限于其测试原理(需待电极腐蚀达到一定程度设备才能获取响应信号) ，对于稠油等腐蚀性极低的低电导率介质环境响应较慢，其灵敏度无法及时反映不同工艺变化下的实时腐蚀状态。在测试时间内，该探针显示的腐蚀速率仅在0.013~ 0.015mm/a范围内小幅波动。

CMAS与 ER探针在生产水缓冲罐处测试结果如图7所示，在高含水环境中，CMAS与 ER探针均能及时反映工艺管线及设备在不同工况变化下的实时腐蚀状态，两种方法测试结果趋势相同，数据偏差在可接受范围，放喷工艺会引起生产水腐蚀性增强，随着放喷结束，整体腐蚀性逐渐减弱至正常生产水平。

综合实验室及油田现场腐蚀评价试验结果，在高含水环境中，CMAS与 ER探针均有较强适用性。然而，在低含水、低电导率的工况条件下，ER探针因自身原理受限，响应较慢且难以获取可靠的腐蚀速率；相比之下，基于微电偶腐蚀机制的 CMAS不需要施加外部激励(电流、电位等)，也不依赖连续溶液环境，在自腐蚀状态及低导电介质条件下，亦可实现金属腐蚀速率的高效实时测试。该探针具有更高的环境适应性和响应灵敏性，适用于稠油介质等低含水、低电导率环境。