CN105423130A - 基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置及其降粘防蜡方法 - Google Patents
基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置及其降粘防蜡方法 Download PDFInfo
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Abstract
基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置及其降粘防蜡方法，涉及石油工业领域。本发明是为了解决现有原油集输降粘方法存在降粘效果不好、能耗大、污染环境等问题。本发明所述的控制***分别向两个超声波换能器发送25KHz的频率信号，使两个超声波换能器产生超声波，控制***向电感线圈发送脉冲信号，使电感线圈在油管的内部产生磁场，振荡电路产生的高频率振荡传递给两个超声波换能器，使两个超声波换能器与振荡电路产生高频共振，且两个超声波换能器在中间管道内产生叠加的超声波，阻止了石蜡分子结晶；同时，电感线圈产生的感应磁场，使原油在磁场的作用下流动性增强，实现了原油降粘。它用于原油降粘。
Description
技术领域
本发明涉及一种原油降粘器。特别涉及一种基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置。
背景技术
原油成分中含有的蜡分子对外界条件的变化很敏感，导致原油在集输过程中极易出现结蜡现象，在原油远程集输过程中，随着外界温度的降低，原油中的蜡逐渐析出并沉积在管线内壁上，使输油管道的有效内径减少，输送能力下降，最终造成蜡堵事故，严重影响原油的正常生产和输送，原油集输过程中的结蜡现象是石油工业领域中的世界性问题。
为了解决这一问题，国内外采取了各种措施，主要的原油集输降粘方法有机械法、加热法、化学清防蜡、微生物防蜡、磁化防蜡输送法和超声防蜡法等。但这些方法均存在弊端，其中机械法损坏油管，劳动强度高；加热法能耗高；化学清防蜡污染环境，配药剂复杂；微生物清蜡法的菌株保存时间短；磁化防蜡输送法是在变化的磁场下，石蜡分子被极化，蜡晶变小，分子活化性提高，运动速度加快，分子从无序变为有序排列，蜡分子不易结晶析出粘附到油管壁上，从而起到降粘效果。磁防蜡设备安装简单、无污染、成本低、作用时间长，能有效降低原油粘度，但它仍然存在不足之处，磁化防蜡输送法使用的磁防蜡器分为永久磁防蜡器和电磁防蜡器，永久磁防蜡器使用的永磁材料性能不稳定，影响防蜡效果，且磁场强度为定值，导致永久磁防蜡器的适应性较差，而电磁防蜡器的磁场强度稳定、可调，但与永久磁防蜡器相比其成本相对较高；超声防蜡法主要利用空化作用破坏石蜡网状结构，使蜡分子团变成分散的颗粒状态，影响蜡结晶过程。
发明内容
本发明是为了解决现有的原油集输降粘防蜡方法劳动强度高，能耗大，污染环境，降粘效果差的问题。现提供基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置及其降粘防蜡方法。
基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置，该防蜡装置应用于输油管线上，每条输油管线由多段油管连通构成，且相邻两段油管之间通过法兰盘固定连接，防蜡装置包括外壳、两个超声换能器、电感线圈、第一电缆、控制***和振荡电路，
油管外壁上设置有超声波作用部分和电磁作用部分，
超声波作用部分设有两个超声换能器，且两个超声换能器粘贴在油管外壁上，两个超声换能器处于相对位置，电磁作用部分的油管外壁上缠绕有电感线圈，外壳包裹在两个超声换能器和电感线圈的外部，
第一电缆的一端依次穿过外壳和油管2同时与两个超声换能器连接，第一电缆的另一端与振荡电路的25KHz频率信号输出端连接，且振荡电路输出的25KHz频率信号用于控制两个超声换能器产生超声波，
第二电缆的一端穿过外壳同时与电感线圈的两端连接，第二电缆的另一端与控制***的脉冲信号输出端连接，且控制***输出的脉冲信号用于控制电感线圈产生磁场，
振荡电路设置在控制***内，
两个超声换能器发出的超声波的传播方向与油管中原油的流向垂直，电感线圈产生磁场的磁场线方向与油管中原油的流向相同。
根据基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置实现的降粘防蜡方法，它包括以下内容：
振荡电路分别向两个超声波换能器发送25KHz的频率信号，使两个超声波换能器产生超声波，控制***向电感线圈发送脉冲信号，使电感线圈在油管的内部产生磁场，振荡电路产生的高频率振荡传递给两个超声波换能器，使两个超声波换能器与振荡电路产生高频共振，且两个超声波换能器在中间管道内产生叠加的超声波，阻止了石蜡分子结晶；同时，电感线圈产生的感应磁场，使原油在磁场的作用下流动性增强，实现了原油降粘。
本发明的有益效果：针对蜡基原油采用超声波和电磁组合，利用超声波的空化作用、热作用和解聚作用可使原油中的石蜡分子团的网状结构在超声波的作用下变成“自由散布”状态的颗粒结构，使含蜡原油的流变性变好，而蜡晶颗粒在磁场作用下由“自由散布”状态转变为“有序流动”状态，进一步降低原油的粘度，与传统的原油集输降粘方法相比降粘效果好，能耗低，无污染，劳动强度小，适用于所有类型原油和各类油井的降粘防蜡；控制***中的振荡电路可以向两个超声换能器发送频率为25KHz的信号，控制***的其他电路可以向电感线圈发送脉冲信号，由于一次脉冲的降粘过程可以持续数小时，再加上超声波空化作用的效果便可增加降粘器的降粘时效；通过两个法兰连接到输油管线上，可在石油管线铺线前安装，也可在现有的管线上通过替换一段管线的方式安装，安装方便快捷，采用该装置对石蜡基石油的降粘效果显著。
附图说明
图1为具体实施方式一所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置的结构示意图。
具体实施方式
具体实施方式一：参照图1具体说明本实施方式，本实施方式所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置，该防蜡装置应用于输油管线上，每条输油管线由多段油管2连通构成，且相邻两段油管2之间通过法兰盘1固定连接，其特征在于，防蜡装置包括外壳3、两个超声换能器4、电感线圈5、第一电缆8、控制***9和振荡电路10，
油管2外壁上设置有超声波作用部分和电磁作用部分，
超声波作用部分设有两个超声换能器4，且两个超声换能器4粘贴在油管2外壁上，两个超声换能器4处于相对位置，电磁作用部分的油管2外壁上缠绕有电感线圈5，外壳3包裹在两个超声换能器和电感线圈5的外部，
第一电缆8的一端依次穿过外壳3和油管2同时与两个超声换能器4连接，第一电缆8的另一端与振荡电路10的25KHz频率信号输出端连接，且振荡电路10输出的25KHz频率信号用于控制两个超声换能器4产生超声波，
第二电缆7的一端穿过外壳3同时与电感线圈5的两端连接，第二电缆7的另一端与控制***9的脉冲信号输出端连接，且控制***9输出的脉冲信号用于控制电感线圈5产生磁场，
振荡电路10设置在控制***9内，
两个超声换能器4发出的超声波的传播方向与油管2中原油的流向垂直，电感线圈5产生磁场的磁场线方向与油管2中原油的流向相同。
本实施方式中，该原油降粘防蜡装置应用在由多段油管2连通构成的输油管线上，在输油管线上每间隔3km-5km安装一个该装置，该装置所覆盖的管道的两端由法兰盘固定连接。
具体实施方式二：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置作进一步说明，本实施方式中，它还包括两个温度传感器6，其中一个温度传感器6与电感线圈5接触，一个温度传感器6的温度信号输出端连接控制***9的温度信号输入端连接，另一个温度传感器6设置在控制***9的内部，另一个温度传感器6的温度信号输出端连接振荡电路10的温度信号输入端。
本实施方式中，两个温度传感器6，其中一个位于外壳3内的电磁作用部分，其检测端与电感线圈5接触，另一个温度传感器6位于控制***9内，其测量端与控制超声换能器4的振荡电路10接触，这样设计是为了实时测量电感线圈5和振荡电路10的工作温度，当电感线圈5的工作温度超过线圈的耐温等级时，控制***9自动给电感线圈5断电，当振荡电路10的工作温度过高时，控制***9也会自动给振荡电路10断电，两支温度传感器为电感线圈5及振荡电路10都起到过热保护的作用，保证降粘器的运行安全，当电感线圈5或振荡电路10的温度恢复到室温时，控制***9自动给电感线圈5及振荡电路10供电，电感线圈5和振荡电路10重新开始工作。
具体实施方式三：本实施方式是对具体实施方式一或具体实施方式二所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置作进一步说明，本实施方式中，电感线圈5由漆包铜线绕制而成，该漆包铜线在油管2外壁上缠绕20-50层，每层缠绕200-800匝，相邻两层之间垫有一层绝缘纸。
具体实施方式四：本实施方式是对具体实施方式三所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置作进一步说明，本实施方式中，漆包铜线在油管2外壁上缠绕25层，每层缠绕400匝。
本实施方式中的设计可使降粘器对原油的降粘效果达到非常好的降粘效果。
具体实施方式五：本实施方式是对具体实施方式三所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置作进一步说明，本实施方式中，油管2的材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢。
本实施方式中，1Cr18Ni9Ti不锈钢为低磁导率材料，可保证电感线圈5在油管2内部产生磁场。
具体实施方式六：本实施方式是对具体实施方式三所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置作进一步说明，本实施方式中，绝缘纸为聚四氟乙烯材料。
本实施方式中，绝缘纸为聚四氟乙烯电绝缘层。
具体实施方式七：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置作进一步说明，本实施方式中，两个超声换能器4均用环氧树脂胶粘在油管2外壁上，外壳3为不锈钢外壳。
本实施方式中，外壳3为不锈钢外壳可保证外壳3在使用过程中不被腐蚀。
具体实施方式八：本实施方式是对具体实施方式一所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置作进一步说明，本实施方式中，它还包括冷却液，冷却液填充在外壳3的内部。
本实施方式中，冷却液可保证电感线圈5和两超声波换能器4达到很好的散热效果，同时不被腐蚀。
具体实施方式九：本实施方式是对具体实施方式二所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置作进一步说明，本实施方式中，电感线圈5的轴向长度为800mm。
具体实施方式十：本实施方式根据具体实施方式一所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置实现的降粘防蜡方法，它包括以下内容：
振荡电路10分别向两个超声波换能器4发送25KHz的频率信号，使两个超声波换能器4产生超声波，控制***9向电感线圈5发送脉冲信号，使电感线圈5在油管2的内部产生磁场，振荡电路10产生的高频率振荡传递给两个超声波换能器4，使两个超声波换能器4与振荡电路10产生高频共振，且两个超声波换能器4在中间管道内产生叠加的超声波，阻止了石蜡分子结晶；同时，电感线圈5产生的感应磁场，使原油在磁场的作用下流动性增强，实现了原油降粘。
本实施方式中，石蜡分子在磁场作用下排列整齐，利于原油流动，实现了原油降粘。
工作原理：
本发明的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置，将两个法兰盘1与输油管线连接，由控制***9分别向两个超声波换能器4和电感线圈5分别发送25KHz频率信号和脉冲信号，使两个超声波换能器4产生超声波，电感线圈5在油管2的内部产生磁场，超声换能器发出超声波的传播方向与油管中原油的流向垂直，所述磁场的磁场线方向与油管2中原油的流向相同，振荡电路10产生的高频率振荡传递给两超声波换能器4，两超声波换能器4与振荡电路10产生高频共振，两超声波换能器发出的超声波垂直于管道向对方传播，两换能器中间管道内的超声波是两换能器超声波的叠加，产生更强的震动作用、空化作用、热作用和解聚作用，石蜡分子团的网状结构变成“自由散布”状态的颗粒结构，含蜡原油的流变性变好，阻止了石蜡分子结晶；同时，电感线圈5产生感应磁场，在磁场作用下蜡晶颗粒由“自由散布”状态转变为“有序流动”状态，进一步降低原油的粘度，所以超声波和磁场协同作用，增强了降粘效果；
本发明中的两支温度传感器6可将电感线圈5和控制***10的工作温度及时传递给控制***9，当电感线圈5工作温度超过漆包铜线的耐温等级时，控制***9会自动给电感线圈5断电，此时电感线圈5停止工作且逐渐降温，温度传感器6将电感线圈5的温度实时传递给控制***9，当电感线圈5的温度降低到室温时，控制***9会自动为电感线圈5供电，此时电感线圈5恢复工作；当振荡电路10的工作温度超过高时，控制***9也会自动给振荡电路10断电，两支温度传感器为电感线圈5及振荡电路10都起到过热保护的作用，保证降粘器的运行安全，当电感线圈5或振荡电路10的温度恢复到室温时，控制***9自动给电感线圈5及振荡电路10供电，电感线圈5和振荡电路10重新开始工作；
本发明对原油的降粘距离可持续3km-5km，实际使用过程中可在输油管线上每间隔3km-5km安装本发明，从而保证原油在整条输油管线上顺利输送。
Claims (10)
1.基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置，该防蜡装置应用于输油管线上，每条输油管线由多段油管(2)连通构成，且相邻两段油管(2)之间通过法兰盘(1)固定连接，其特征在于，防蜡装置包括外壳(3)、两个超声换能器(4)、电感线圈(5)、第一电缆(8)、控制***(9)和振荡电路(10)，
油管(2)外壁上设置有超声波作用部分和电磁作用部分，
超声波作用部分设有两个超声换能器(4)，且两个超声换能器(4)粘贴在油管(2)外壁上，两个超声换能器(4)处于相对位置，电磁作用部分的油管(2)外壁上缠绕有电感线圈(5)，外壳(3)包裹在两个超声换能器和电感线圈(5)的外部，
第一电缆(8)的一端依次穿过外壳(3)和油管(2)同时与两个超声换能器(4)连接，第一电缆(8)的另一端与振荡电路(10)的25KHz频率信号输出端连接，且振荡电路(10)输出的25KHz频率信号用于控制两个超声换能器(4)产生超声波，
第二电缆(7)的一端穿过外壳(3)同时与电感线圈(5)的两端连接，第二电缆(7)的另一端与控制***(9)的脉冲信号输出端连接，且控制***(9)输出的脉冲信号用于控制电感线圈(5)产生磁场，
振荡电路(10)设置在控制***(9)内，
两个超声换能器(4)发出的超声波的传播方向与油管(2)中原油的流向垂直，电感线圈(5)产生磁场的磁场线方向与油管(2)中原油的流向相同。
2.根据权利要求1所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置，其特征在于，它还包括两个温度传感器(6)，其中一个温度传感器(6)与电感线圈(5)接触，一个温度传感器(6)的温度信号输出端连接控制***(9)的温度信号输入端连接，另一个温度传感器(6)设置在控制***(9)的内部，另一个温度传感器(6)的温度信号输出端连接振荡电路(10)的温度信号输入端。
3.根据权利要求1或2所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置，其特征在于，电感线圈(5)由漆包铜线绕制而成，该漆包铜线在油管(2)外壁上缠绕20-50层，每层缠绕200-800匝，相邻两层之间垫有一层绝缘纸。
4.根据权利要求3所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置，其特征在于，漆包铜线在油管(2)外壁上缠绕25层，每层缠绕400匝。
5.根据权利要求3所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置，其特征在于，油管(2)的材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢。
6.根据权利要求3所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置，其特征在于，绝缘纸为聚四氟乙烯材料。
7.根据权利要求1所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置，其特征在于，两个超声换能器(4)均用环氧树脂胶粘在油管(2)外壁上，外壳(3)为不锈钢外壳。
8.根据权利要求1所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置，其特征在于，它还包括冷却液，冷却液填充在外壳(3)的内部。
9.根据权利要求2所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置，其特征在于，电感线圈(5)的轴向长度为800mm。
10.根据权利要求1所述的基于超声电磁复合作用的原油降粘防蜡装置实现的降粘防蜡方法，其特征在于，它包括以下内容：
振荡电路(10)分别向两个超声波换能器(4)发送25KHz的频率信号，使两个超声波换能器(4)产生超声波，控制***(9)向电感线圈(5)发送脉冲信号，使电感线圈(5)在油管(2)的内部产生磁场，振荡电路(10)产生的高频率振荡传递给两个超声波换能器(4)，使两个超声波换能器(4)与振荡电路(10)产生高频共振，且两个超声波换能器(4)在中间管道内产生叠加的超声波，阻止了石蜡分子结晶；同时，电感线圈(5)产生的感应磁场，使原油在磁场的作用下流动性增强，实现了原油降粘。
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| PB01 | Publication | ||
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| WD01 | Invention patent application deemed withdrawn after publication |
Application publication date: 20160323 |