CN104132215A - 输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明提出了一种油田输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，将超声波技术、电磁感应加热技术、电磁防蜡技术相复合，三种方法彼此增强，能够得到优于简单叠加的防蜡解堵效果。该装置由超声波发生模块、电磁感应加热模块、电源模块、远程通讯模块、保护与控制模块、压力测量模块、温度测量模块、测量终端、电磁防蜡模块组成，该装置利用大功率超声波空化作用、交变磁场良好的防蜡作用抑制石蜡析出结垢，并对已产生的蜡垢进行破除；通过电磁感应加热技术升高油管温度，将原油温度保持于析蜡点温度之上，抑制石蜡析出；同时可通过管道首末的传感器，自行判断管道堵塞程度，并且进入相应的工作模式。该装置通用性强，完全在线运行。

Description

输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置

技术领域

本发明涉及一种输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，具体的说是涉及一种将超声波技术、电磁防蜡技术和电磁感应加热技术有机结合的、高效智能的防蜡解堵方法及装置，属于石油工业领域。

技术背景

在油田生产运行过程中，输油管道的结垢堵塞问题一直困扰着石油工业的正常生产。结垢会降低管道通过能力，减少产量，增加能耗设备发热并加速其老化。当结垢严重直至堵塞输油管道时，就必须停止生产进行解堵作业，不但消耗大量的人力物力，增加成本，且严重影响了油田的正常生产。如何有效预防输油管道结垢，同时快速破除已形成的堵塞，对油田的生产具有非常重要的意义。

引起油管堵塞的物质很多，常见的主要有石蜡、盐类垢、腐蚀垢以及泥沙沉积垢。我国大部分原油含蜡量高，在输油管道的实际运行中，最主要的结垢物质为石蜡。原油中的蜡在地层条件下通常以液体形式存在。在开采运输过程中，随着地表温度和压力的下降，原油溶蜡能力降低，石蜡开始结晶析出并附着在输油管内壁，石蜡的不断析出与沉积会降低管道的通过直径，最终形成堵塞。

目前常用解堵方法主要有物理方法、化学方法和生物方法，物理方法是利用物理作用施加于堵塞物对其进行击碎破除。主要包括高压水射技术、机械方法、声波方法、电场法、磁场防蜡等。化学方法多采用向管道中注入解堵专用化学试剂冲刷管道，以达到溶解消除堵塞物的目的。生物方法是利用食蜡微生物在繁殖过程中在输油管道壁形成一层生物保护膜，使石蜡等易结垢物质不易附着，从而达到防蜡的目的。

以上传统方式均存在明显的不足之处。化学方法中使用的强酸会造成污染，且长时间操作会腐蚀损伤管道，得不偿失。一些常见物理解堵方法多需进行停产作业且操作复杂，如高压水射流技术。而可在线操作方法主要也是针对防蜡，当结蜡严重形成堵塞时作用甚微，不能解决油管堵塞问题。因此，亟需找到一种方法能同时具有理想防蜡解堵效果，且能够在线运行不影响油井正常生产。

通过对常用物理方法的分析对比，本发明提出了输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，声磁热三种作用能够相互补充增强，克服单一作用时的不足。该方法能够有效的预防石蜡析出，以及破除输油管堵塞。该装置通用性强，不但对石蜡作用效果明显，同样时也适用于其它物质 造成的油管堵塞。且该装置可在线运行，不影响油井正常工作，不会对管道设备造成损坏。

发明内容

为了有效防止管道结垢，以及快速高效清除管道堵塞，针对现有防蜡解堵方法的不足，本发明提出应用于油田输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，利用大功率超声波空化作用、机械作用、交变磁场良好的防蜡作用抑制石蜡析出结垢，并对已产生的蜡垢进行破除；通过电磁感应加热技术升高油管温度，将原油温度保持于析蜡点温度之上，抑制石蜡析出；通过安装于管道首末的温度与压力传感器，收集温度与压力信息，并对实时收集的信息进行对比分析，制定合理经济的运行方式；同时带有蓝牙通讯模块，可实时与手持设备进行通讯，并可利用手持设备进行参数修改与控制。

本发明所采用的技术方案如下：

输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，其特征在于，装置由超声波发生模块（1）、电磁感应加热模块（2）、电源模块（3）、远程通讯模块（4）、保护与控制模块（5）、压力测量模块（6）、温度测量模块（7）、测量终端（8）、电磁防蜡模块（9）组成；工频电源经电源模块（3）进行全桥整流，整流后电压直接输入超声波发生模块（1）、电磁感应加热模块（2）与电磁防蜡模块（9），超声波发生模块（1）通过逆变与换能产生超声波，电磁感应加热模块（5）通过逆变产生中频交流电压输入加热线圈产生用于加热的交变磁场，电磁防蜡模块（9）通过逆变产生交流电压输入电磁感应线圈产生用于防蜡的交变磁场，通过保护与控制模块（5）实时对超声波发生模块（1）与电磁感应加热模块（2）、电磁防蜡模块（9）进行通信与控制，保护与控制模块（5）能够检测超声波发生频率以及电磁感应线圈加热温度以及交变磁场的频率，并进行实时保护与控制，保护与控制模块（5）带有蓝牙通讯功能，可以将所收集到的信息利用蓝牙进行传输，并可接收外部传入信号，该模块还可将各种运行状态参数与带有蓝牙和特定APP程序的手持设备进行通信，可通过手持设备对整个***进行控制，压力测量模块（6）、温度测量模块（7）同时安装于管道的首末两端，可测量管道首末的温度与压力并可将数据直接传输至保护与控制模块（5），安装于管道末端的压力测量模块（6）与温度测量模块（7）则将测量数据传输至测量终端（8），再通过远程通讯模块（4）将信息传输至保护与控制模块（5）。

所述的输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，是将声热磁三种物理防蜡解堵方式耦合使用，其防蜡清蜡效果优于三种效果的简单叠加；该装置通过压力与温度传感器可自动识别管道结垢堵塞情况，从而采用经济合理的运行方式，如两种叠加或单独一种方式工作。

所述的输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，超声波发生模块（1）采用压电方式产生，可根据不同工况的要求自动或人工控制实现变频率发出超声波，同时含有频率采集功能，可将发生频率进行反馈，并实时进行频率控制，从而保证持续发出所需频率的超声波。

所述的输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，电磁感应加热模块（2），通过产生中频交变磁场作用于输油管道，当交变磁场作用于输油管道时，产生涡流，加热油管，从而使管内原油温度升高。当温度高于析蜡点温度，原油中石蜡的结晶析出则被抑制。此方式无需将加热装置深入到油管内，也不会像电热解堵一样产生电化学腐蚀，且加热功率可调，完全在线运行，安全、高效、可靠。

 所述的输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，电磁防蜡模块（9），通过产生交变磁场作用于输油管道中的原油。当交变磁场作用于原油时，原油中的石蜡及其它易结垢物质随着磁场的变化而产生摇摆，从而抑制其析出结垢。该装置完全在线运行，不影响油井的正常生产。

所述的输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，安装于管道首末的压力测量模块（6）、温度测量模块（7）、远程通讯模块（4）、测量终端（8）可将管道首末端温度与压力信息实时传输至保护与控制模块（5），经保护与控制模块（5）计算分析比较。通过比较分析管道首末的压力差与温度差，判断结蜡严重程度和清防蜡效果，据此作为清防蜡***的动作信号，由保护与控制模块（5）控制超声波发生模块（1）、电磁感应加热模块（2）、电磁防蜡模块（9），使其进入相应的工作模式，不同的工作模式包括：单独超声波作用、单独电磁感应作用、单独电磁防蜡作用、三种方式共同作用或两两作用，以及控制不同的加热功率、超声波发出功率及频率和电磁防蜡磁场强度。

所述的输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，保护与控制模块（5）是该装置的核心控制部分，其中含有蓝牙模块，可通过蓝牙与带有定制APP的手持设备进行通讯，可将管道结垢堵塞情况实时上传到手机，也可通过手机进行控制与参数配置，例如设定不同工作模式、超声波发生功率、电磁感应加热温度等。

 所述的输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，测量终端（8），将安装在管道末端的压力测量模块（6）、温度测量模块（7）所采集的数据进行汇总，并通过远程通讯模块（4）将数据传输至管道首端的保护与控制模块（5）。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

将传统与新型的清蜡技术有机的结合，即超声波技术、电磁感应加热技术和电磁防蜡技术。超声波采用压电式发生，与传统机械式发生相比，具有功率频率可调、作用效果迅速明显、维护方便的优点。将此三种技术相耦合，不但弥补了采用单一方式时的不足之处，能够实现防蜡清蜡为一体，同时可在线运行，不会影响油井的正常生产。本装置通用性强，不但适用于石蜡同时对其它主要结垢物质也有较强的去除作用。

整个防蜡解堵过程完全通过软件自行控制，通过对管道首末压力及温度的比较分析，保护与控制模块（5）能够准确制定相应的工作模式，能够高效经济的解决管道的结垢与堵塞问题，并且通用性强、在线运行、智能可控。

附图说明

图1是输油管道声磁热复合防蜡解堵装置的组成结构原理图。

 图2是管道末端测量通讯部分组成结构原理图。

图中，1-超声波发生模块、2-电磁感应加热模块、3-电源模块、4-远程通讯模块、5-保护与控制模块、6-压力测量模块、7-温度测量模块、8-测量终端、9-电磁防蜡模块。

具体实施方式

下面结合附图1和附图2对本发明作进一步说明：

电源模块（3）将市电进行整流降压后，为整个***供电，如超声波发生模块（1）、电磁感应加热模块（2）、保护与控制模块（5）等。

超声波发生模块（1）利用IGBT产生超声波电信号，通过保护与控制模块（5）控制超声波电信号的频率，电信号通过阻抗匹配电路与换能器相连，从而发出超声波。

电磁感应加热模块（2）同样利用IGBT产生中频交流电压，并通过保护与控制模块（5）控制频率，中频交流电流通过电磁感应线圈，产生交变磁场。

 电磁防蜡模块（9）利用IGBT产生中频交流电压，并通过保护与控制模块（5）控制频率，中频交流电流通过电磁感应线圈，产生交变磁场。

 管道首端的压力测量模块（6）、温度测量模块（7）可直接将测得的压力、温度信息传输至保护与控制模块保护与控制模块（5），供其进行分析。

在管道末端，测量终端（8）将压力测量模块（6）与温度测量模块（7）所测得的数据通过远程通讯模块（4）传输至保护与控制模块（5），后者通过与管道首端的压力与温度信息进行分析比后确定相应的工作模式。

保护与控制模块（5）是整个***的核心，不但可以接收***传感器的数据，制定相应的工作模式，并控制超声波发生模块（1），电磁感应中频加热模块（2）以及电磁防蜡模块（9）的频率与功率。同时该模块还具有蓝牙通讯功能，能够实时的与手持设备进行通讯，传输运行参数和接收控制信号。

以上所述仅为本发明的较佳实施实例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (7)

1.输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，其特征在于，装置由超声波发生模块（1）、电磁感应加热模块（2）、电源模块（3）、远程通讯模块（4）、保护与控制模块（5）、压力测量模块（6）、温度测量模块（7）、测量终端（8）、电磁防蜡模块（9）组成；工频电源经电源模块（3）进行全桥整流，整流后电压直接输入超声波发生模块（1）、电磁感应加热模块（2）与电磁防蜡模块（9），超声波发生模块（1）通过逆变与换能产生超声波，电磁感应加热模块（5）通过逆变产生中频交流电压输入电磁感应线圈产生用于加热的交变磁场，电磁防蜡模块（9）通过逆变产生交流电压输入电磁感应线圈产生用于防蜡的交变磁场，通过保护与控制模块（5）实时对超声波发生模块（1）、电磁感应加热模块（2）、电磁防蜡模块（9）进行通信与控制，保护与控制模块（5）能够检测超声波发生频率、电磁感应线圈的加热温度和交变磁场的频率，并进行实时保护与控制，保护与控制模块（5）带有蓝牙通通讯功能，可以将所收集到的信息进行传输，并接收外部传入信号，该模块还可将各种运行状态参数与带有蓝牙和特定APP程序的手持设备进行通信传输，并可通过手持设备对整个***进行控制，压力测量模块（6）、温度测量模块（7）安装于管道的首末两端，可测量管道首末的温度与压力并可将数据直接传输至保护与控制模块（5），安装于管道末端的压力测量模块（6）与温度测量模块（7）则将测量数据传输至测量终端（8），再通过远程通讯模块（4）将信息传输至保护与控制模块（5）。

2.根据权利要求1所述的输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，其特征在于，此种方法是将声热磁三种物理防蜡解堵方式耦合使用，形成叠加防蜡清蜡效果；也可以两种叠加或采用单独一种方式使用。

3.根据权利要求1所述的输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，其特征在于，超声波发生模块（1）采用压电方式产生，可根据不同工况的要求自动或人工控制实现变频率发出超声波，同时具有频率采集功能，可将发生频率进行反馈。

4.根据权利要求1所述的输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，其特征在于，电磁感应加热模块（2），能够产生中频交变磁场，通过该磁场在输油管道中产生涡流，使管道发热，从而加热管道内的原油。

5.根据权利要求1所述的输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，其特征在于，电磁防蜡模块（9），能够产生交变磁场，该磁场作用于管道中的原油，从而达到电磁防蜡的目的。

6.根据权利要求1所述的输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，其特征在于，安装于管道首末的压力测量模块（6）、温度测量模块（7）、远程通讯模块（4）、测量终端（8）可将管道首末端温度与压力信息实时传输至保护与控制模块（5），经其计算分析比较后，判断结蜡严重程度和清防蜡效果，据此作为清防蜡***的动作信号，由保护与控制模块（5）控制超声波发生模块（1）、电磁感应加热模块（2）、电磁防蜡模块（9），使其进入相应的工作模式。

7.根据权利要求1所述的输油管道声磁热复合防蜡解堵方法及装置，其特征在于，保护与控制模块（5）可通过蓝牙与装有定制APP的手持设备进行通讯，可通过手机进行参数配置、控制和数据监测。