CN101270636B - 油井阻垢装置 - Google Patents

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Abstract

本发明为一种油井阻垢装置，由绕组磁场激励器和摇摆广谱电磁激励供电器构成。绕组磁场激励器是在油井采油树地面出口分枝段的非磁导体管道外面绕置m个(m为2～50之间的自然数)分段式绕组，使得在通电状态下产生连续相反置换的2m个磁场強弱与变化频率均受控的磁极。摇摆广谱电磁激励供电器是将正弦波形标准电压经过整流变换，输出含广谱高次谐波和特低频0.5～10Hz周期变化之脉冲激励波形的脉冲电流，作为绕组磁场激励器的供电源。这种装置能使石油管道内液体分子激励活化，抑制析出结腊结垢，清离已析抱团于管壁的污垢。该发明没有任何掺进或置入原油流经管道内部的器件，无污染、见效快，具有显著的经济效益。

Description

油井阻垢装置
技术领域
本发明涉及一种对油井“全方位动态处理”构思下，所设计出的阻垢装置。
背景技术
世界采油业长期受井管积蜡、积垢的困扰。积腊导致泵杆咬阻，泥浆污垢集积致泵杆磨损加速，致使产油量减少，必需停机停产进行加药除腊，造成环境的化学污染；结垢严重时，还要用热水洗井。再者，现行的机械式刮蜡器，不仅费工费时，耗能耗物，而且除蜡效果并不理想。
为提高产量，现有一些技术应用电磁场、超声波等物化原理，根据具体对象采用相应的感应器，对易析离积垢的分子进行激励活化，减低其积垢的机率，但效果却不尽人意。例如中国实用新型专利CN99250279.9“油井清蜡装置”采用卷扬机将连接脉冲信号发射机的电缆置于井下，由换能器将接脉冲信号转换成超声波进行井下清蜡。但是这种装置需要被置入原油管道内部才能工作。
发明内容
本发明的目的是提供一种降低石油粘度、防止石蜡析出，减免洗井工作，提高石油在油管内流动速度，提高石油产量和输送效率的油井阻垢裝置。
本发明的技术方案如下。
一种油井阻垢装置，由绕组磁场激励器和摇摆广谱电磁激励供电器构成，
所述的绕组磁场激励器是在油井釆油树地面出口分枝的一段非磁导体管道外面，绕置m个(m为2～50之间的自然数)分段式绕组，使得在通电状态下产生SNSNSN…这样连续相反置换的2m个磁极；
所述的摇摆广谱电磁激励供电器以标准电压输入，经过整流变换，输出含广谱高次谐波和(或)特低频0.5～10Hz周期变化之脉冲激励波形的脉冲电流，作为绕组磁场激励器的供电源。
所述的绕组磁场激励器，可根据不同流体及不同的处理特性要求，采取各分段式绕组串联、并联或相阵等接线法，配合相应的通电激励，以产生不同强度和不同变化频率的电磁场。
所述的摇摆广谱电磁激励供电器整流变换，是以一特低频0.5～10Hz周期变化之触发电位，去控制桥式整流晶闸管的导通角，使原正弦工频波形经整流输出时，随着周期变化导通角产生连续变化不同的前沿波形。优选的方案是，经整流后输出电流为具有近似方波前沿特性及导通角周期变化的脉冲激励源，按傅利叶级数分析可知该类变化波含广谱高次谐波。
所述的摇摆广谱电磁激励供电器整流变换，是以一特低频0.5～10Hz周期变化之触发电位，去控制桥式整流晶闸管的导通角，使原正弦工频波形经整流输出时，随着周期变化导通角产生特低频0.5～10Hz周期变化之脉冲激励波形。
本发明所述的油井阻垢装置还配有温度反馈控制器和脉冲选择控制调节装置，以调控磁场强度、起始值与脉冲变化频率。
经过实践证实，含广谱高次谐波的脉冲电流，配合低分布电容的低高频损耗绕组，控制激励感应器的适当强度，能对管道中流体大多分子的能级，构象，跃迁几率收到良性活化效果，反映在原油粘度下降，泵出速率升高。同时，特低频0.5～10Hz周期变化之脉冲激励电流，在恰当选取感应器分段绕组分布值及安匝数的情况下，能在管道流体中产生微涌动液压效应，从而在管道长距离中对大多已析离抱团结垢于管壁的污垢收到剥离效果，反映在泵阻减低，驱动电机电流下降。
位于釆油树地面出口分枝的一段约80cm非磁导体的管道外面绕置分段式绕组，使流体在短距连续磁极相反置换的流程中，产生特低频微泵压效应，加上脉冲激励磁振荡场籍导磁性管道传递的高频顺地磁场，就能以仅500瓦的激励功耗，对深入地下数百公尺的管道中流体施加有效分子激励活化效应。具体根据不同流体，配置不同绕组的分布距与匝数及绕组接线方式。
例如：采用5段绕组则产生SNSNSNSNSN连续变换的10个极，当流体被泵压通过该段期间的场效应如下：
(1)SN磁极不断改换；
(2)高频高次谐波的频率在不断摇摆变化；
(3)由零或设定基值上升至恰当激励强度的周期变化的特低频调制磁场。
利用流体截面中导磁性微粒不均布性，特别是混夹着地层污水泥垢的原油有更大差异，流经在与以往常见所不同的：非固定磁极磁场、非恒定频率、非恒定高斯强度、非正弦波或纯脉冲激励、也非单是高频或单是低频激励，而是高频高次谐波脉冲由0.5～10Hz的特低频调制的综合动态磁场时，流体导磁体不均性被磁化为非均布磁体，流体粘度又阻碍其瞬间重组，故在绕组中作继续泵压移动，将诱发非均称电势场，出现设计所需的原同轴对称磁场均衡破坏，出现无规律干扰与扭曲，反过来使液体原油被磁化的微粒作特低频无规律蠕动与涌动(通常采用的高頻激励场下微粒的涌动，传递距极短即被吸收；而常用的固定场又不具相位叠增或抵消场效)，这种特低频微涌动籍管道传递的微涌动液压效应，对已析抱团于管壁污垢，较常用的恒定高频场有更大清离效率。
本发明的另一个优点是没有任何掺进或置入原油流经管道内部的器件，仅依靠在釆油树地面出口分枝的一段非磁导体管道外面绕置分段式绕组，外加电磁激励供电器即可实现。
附图说明
图1为本发明方案的示意图。
图中：1—绕组磁场激励器；2—全天候十芯接插件；3—电磁激励供电器。
具体实施方式
下面通过优选实施例详细描述本发明，但不限制本发明的范围。本领域的普通专业人员根据本发明的内容，对本发明所作出的一些非本质的改进和调整，仍属本发明的保护范围。
在采油树地面出口分枝的一段约80cm非磁导体的管道外面绕置5段绕组，形成绕组磁场激励器(1)。将绕组磁场激励器(1)与电磁激励供电器(3)通过全天候十芯接插件(2)实现电连接。电磁激励供电器(3)内部包含0～10Hz低频脉动振荡器、可控硅移相触发器、鉴相器、VCO压控器、分频器、锁相对序脉冲、微处理器、可控硅桥式整流脉冲激励器等电子部件。调整晶闸管反电势保护容阻值，使得以220～660AVC/50Hz的原正弦工频标准电压输入电磁激励供电器(3)后，输出为具有近似方波前沿特性及导通角周期变化的脉冲激励源(按傅利叶级数分析可知该类变化波含广谱高次谐波)以及特低频0.5～10Hz周期变化之脉冲激励。
当通过电磁激励供电器(3)向绕组磁场激励器(1)供电时，绕组管道区间内产生SNSNSNSNSN连续变换的10个极，当流体被泵压通过该SN磁极不断改换、高频高次谐波的频率在不断摇摆变化、由零上升至恰当激励强度的周期变化的特低频调制磁场时，流体导磁体不均性被磁化为非均布磁体，液体被磁化的微粒出现特低频无规律蠕动与涌动，从而清离已析出或抱团于管壁的污垢。
装上本发明的阻垢装置测试用样机后，油井电机电流不升反降，反映井下结蜡状况减少；出油率有所增高，反映井下原油粘度下降；电机驱动阻力減少，原来常年每十五天必需停机加药或洗的高积腊井，现已超过4倍天数仍未出现驱动电流上升，未有积腊现象。目前仍在测试最長时效中。

Claims (6)

1.一种油井阻垢装置，其特征在于它由绕组磁场激励器和摇摆广谱电磁激励供电器构成：
所述的绕组磁场激励器是在油井采油树地面出口分枝的一段非磁导体管道外面，绕置m个分段式绕组，使得在通电状态下产生SNSNSN…这样连续相反置换的2m个磁极，m为2～50之间的自然数；
所述的摇摆广谱电磁激励供电器以标准电压输入，经过整流变换，输出含广谱高次谐波和特低频0.5～10Hz周期变化之脉冲激励波形的脉冲电流，作为绕组磁场激励器的供电源。
2.根据权利要求1所述的油井阻垢装置，其特征在于所述的绕组磁场激励器，根据不同流体及不同的处理特性要求，采取各分段式绕组串联、并联或相阵接线法，配合相应的通电激励，产生不同强度和不同变化频率的电磁场。
3.根据权利要求1或2所述的油井阻垢装置，其特征在于所述的摇摆广谱电磁激励供电器整流变换，是以一特低频0.5～10Hz周期变化之触发电位，去控制桥式整流晶闸管的导通角，使原正弦工频波形经整流输出时，随着周期变化导通角产生连续变化不同的前沿波形。
4.根据权利要求3所述的油井阻垢装置，其特征在于所述的摇摆广谱电磁激励供电器整流变换后输出电流为具有近似方波前沿特性及导通角周期变化的脉冲激励源，按傅利叶级数分析可知该类变化波含广谱高次谐波。
5.根据权利要求4所述的油井阻垢装置，其特征在于所述的摇摆广谱电磁激励供电器整流变换，是以一特低频0.5～10Hz周期变化之触发电位，去控制桥式整流晶闸管的导通角，使原正弦工频波形经整流输出时，随着周期变化导通角产生特低频0.5～10Hz周期变化之脉冲激励波形。
6.根据权利要求5所述的油井阻垢装置，其特征在于该装置配有温度反馈控制器和脉冲选择控制调节装置，以调控磁场强度、起始值与脉冲变化频率。
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