基于超聲電磁復(fù)合作用的原油降粘防蠟裝置及其降粘防蠟方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種原油降粘器。特別涉及一種基于超聲電磁復(fù)合作用的原油降粘防蠟裝置。
【背景技術(shù)】
[0002]原油成分中含有的蠟分子對(duì)外界條件的變化很敏感，導(dǎo)致原油在集輸過程中極易出現(xiàn)結(jié)蠟現(xiàn)象，在原油遠(yuǎn)程集輸過程中，隨著外界溫度的降低，原油中的蠟逐漸析出并沉積在管線內(nèi)壁上，使輸油管道的有效內(nèi)徑減少，輸送能力下降，最終造成蠟堵事故，嚴(yán)重影響原油的正常生產(chǎn)和輸送，原油集輸過程中的結(jié)蠟現(xiàn)象是石油工業(yè)領(lǐng)域中的世界性問題。
[0003]為了解決這一問題，國(guó)內(nèi)外采取了各種措施，主要的原油集輸降粘方法有機(jī)械法、加熱法、化學(xué)清防蠟、微生物防蠟、磁化防蠟輸送法和超聲防蠟法等。但這些方法均存在弊端，其中機(jī)械法損壞油管，勞動(dòng)強(qiáng)度高；加熱法能耗高；化學(xué)清防蠟污染環(huán)境，配藥劑復(fù)雜；微生物清蠟法的菌株保存時(shí)間短；磁化防蠟輸送法是在變化的磁場(chǎng)下，石蠟分子被極化，蠟晶變小，分子活化性提高，運(yùn)動(dòng)速度加快，分子從無序變?yōu)橛行蚺帕?，蠟分子不易結(jié)晶析出粘附到油管壁上，從而起到降粘效果。磁防蠟設(shè)備安裝簡(jiǎn)單、無污染、成本低、作用時(shí)間長(zhǎng)，能有效降低原油粘度，但它仍然存在不足之處，磁化防蠟輸送法使用的磁防蠟器分為永久磁防蠟器和電磁防蠟器，永久磁防蠟器使用的永磁材料性能不穩(wěn)定，影響防蠟效果，且磁場(chǎng)強(qiáng)度為定值，導(dǎo)致永久磁防蠟器的適應(yīng)性較差，而電磁防蠟器的磁場(chǎng)強(qiáng)度穩(wěn)定、可調(diào)，但與永久磁防蠟器相比其成本相對(duì)較高；超聲防蠟法主要利用空化作用破壞石蠟網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)，使蠟分子團(tuán)變成分散的顆粒狀態(tài)，影響蠟結(jié)晶過程。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0004]本發(fā)明是為了解決現(xiàn)有的原油集輸降粘防蠟方法勞動(dòng)強(qiáng)度高，能耗大，污染環(huán)境，降粘效果差的問題?，F(xiàn)提供基于超聲電磁復(fù)合作用的原油降粘防蠟裝置及其降粘防蠟方法。
[0005]基于超聲電磁復(fù)合作用的原油降粘防蠟裝置，該防蠟裝置應(yīng)用于輸油管線上，每條輸油管線由多段油管連通構(gòu)成，且相鄰兩段油管之間通過法蘭盤固定連接，防蠟裝置包括外殼、兩個(gè)超聲換能器、電感線圈、第一電纜、控制系統(tǒng)和振蕩電路，
[0006]油管外壁上設(shè)置有超聲波作用部分和電磁作用部分，
[0007]超聲波作用部分設(shè)有兩個(gè)超聲換能器，且兩個(gè)超聲換能器粘貼在油管外壁上，兩個(gè)超聲換能器處于相對(duì)位置，電磁作用部分的油管外壁上纏繞有電感線圈，外殼包裹在兩個(gè)超聲換能器和電感線圈的外部，
[0008]第一電纜的一端依次穿過外殼和油管2同時(shí)與兩個(gè)超聲換能器連接，第一電纜的另一端與振蕩電路的25KHz頻率信號(hào)輸出端連接，且振蕩電路輸出的25KHz頻率信號(hào)用于控制兩個(gè)超聲換能器產(chǎn)生超聲波，
[0009]第二電纜的一端穿過外殼同時(shí)與電感線圈的兩端連接，第二電纜的另一端與控制系統(tǒng)的脈沖信號(hào)輸出端連接，且控制系統(tǒng)輸出的脈沖信號(hào)用于控制電感線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)，
[0010]振蕩電路設(shè)置在控制系統(tǒng)內(nèi)，
[0011]兩個(gè)超聲換能器發(fā)出的超聲波的傳播方向與油管中原油的流向垂直，電感線圈產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁場(chǎng)線方向與油管中原油的流向相同。
[0012]根據(jù)基于超聲電磁復(fù)合作用的原油降粘防蠟裝置實(shí)現(xiàn)的降粘防蠟方法，它包括以下內(nèi)容:
[0013]振蕩電路分別向兩個(gè)超聲波換能器發(fā)送25KHz的頻率信號(hào)，使兩個(gè)超聲波換能器產(chǎn)生超聲波，控制系統(tǒng)向電感線圈發(fā)送脈沖信號(hào)，使電感線圈在油管的內(nèi)部產(chǎn)生磁場(chǎng)，振蕩電路產(chǎn)生的高頻率振蕩傳遞給兩個(gè)超聲波換能器，使兩個(gè)超聲波換能器與振蕩電路產(chǎn)生高頻共振，且兩個(gè)超聲波換能器在中間管道內(nèi)產(chǎn)生疊加的超聲波，阻止了石蠟分子結(jié)晶；同時(shí)，電感線圈產(chǎn)生的感應(yīng)磁場(chǎng)，使原油在磁場(chǎng)的作用下流動(dòng)性增強(qiáng)，實(shí)現(xiàn)了原油降粘。
[0014]本發(fā)明的有益效果:針對(duì)蠟基原油采用超聲波和電磁組合，利用超聲波的空化作用、熱作用和解聚作用可使原油中的石蠟分子團(tuán)的網(wǎng)狀結(jié)構(gòu)在超聲波的作用下變成“自由散布”狀態(tài)的顆粒結(jié)構(gòu)，使含蠟原油的流變性變好，而蠟晶顆粒在磁場(chǎng)作用下由“自由散布”狀態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)椤坝行蛄鲃?dòng)”狀態(tài)，進(jìn)一步降低原油的粘度，與傳統(tǒng)的原油集輸降粘方法相比降粘效果好，能耗低，無污染，勞動(dòng)強(qiáng)度小，適用于所有類型原油和各類油井的降粘防蠟；控制系統(tǒng)中的振蕩電路可以向兩個(gè)超聲換能器發(fā)送頻率為25KHz的信號(hào)，控制系統(tǒng)的其他電路可以向電感線圈發(fā)送脈沖信號(hào)，由于一次脈沖的降粘過程可以持續(xù)數(shù)小時(shí)，再加上超聲波空化作用的效果便可增加降粘器的降粘時(shí)效；通過兩個(gè)法蘭連接到輸油管線上，可在石油管線鋪線前安裝，也可在現(xiàn)有的管線上通過替換一段管線的方式安裝，安裝方便快捷，采用該裝置對(duì)石蠟基石油的降粘效果顯著。
【附圖說明】
[0015]圖1為【具體實(shí)施方式】一所述的基于超聲電磁復(fù)合作用的原油降粘防蠟裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。
【具體實(shí)施方式】
[0016]【具體實(shí)施方式】一:參照?qǐng)D1具體說明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式所述的基于超聲電磁復(fù)合作用的原油降粘防蠟裝置，該防蠟裝置應(yīng)用于輸油管線上，每條輸油管線由多段油管2連通構(gòu)成，且相鄰兩段油管2之間通過法蘭盤1固定連接，其特征在于，防蠟裝置包括外殼3、兩個(gè)超聲換能器4、電感線圈5、第一電纜8、控制系統(tǒng)9和振蕩電路10，
[0017]油管2外壁上設(shè)置有超聲波作用部分和電磁作用部分，
[0018]超聲波作用部分設(shè)有兩個(gè)超聲換能器4，且兩個(gè)超聲換能器4粘貼在油管2外壁上，兩個(gè)超聲換能器4處于相對(duì)位置，電磁作用部分的油管2外壁上纏繞有電感線圈5，外殼3包裹在兩個(gè)超聲換能器和電感線圈5的外部，
[0019]第一電纜8的一端依次穿過外殼3和油管2同時(shí)與兩個(gè)超聲換能器4連接，第一電纜8的另一端與振蕩電路10的25KHz頻率信號(hào)輸出端連接，且振蕩電路10輸出的25KHz頻率信號(hào)用于控制兩個(gè)超聲換能器4產(chǎn)生超聲波，
[0020]第二電纜7的一端穿過外殼3同時(shí)與電感線圈5的兩端連接，第二電纜7的另一端與控制系統(tǒng)9的脈沖信號(hào)輸出端連接，且控制系統(tǒng)9輸出的脈沖信號(hào)用于控制電感線圈5產(chǎn)生磁場(chǎng)，
[0021]振蕩電路10設(shè)置在控制系統(tǒng)9內(nèi)，
[0022]兩個(gè)超聲換能器4發(fā)出的超聲波的傳播方向與油管2中原油的流向垂直，電感線圈5產(chǎn)生磁場(chǎng)的磁場(chǎng)線方向與油管2中原油的流向相同。
[0023]本實(shí)施方式中，該原油降粘防蠟裝置應(yīng)用在由多段油管2連通構(gòu)成的輸油管線上，在輸油管線上每間隔3km-5km安裝一個(gè)該裝置，該裝置所覆蓋的管道的兩端由法蘭盤固定連接。
[0024]【具體實(shí)施方式】二:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一所述的基于超聲電磁復(fù)合作用的原油降粘防蠟裝置作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，它還包括兩個(gè)溫度傳感器6，其中一個(gè)溫度傳感器6與電感線圈5接觸，一個(gè)溫度傳感器6的溫度信號(hào)輸出端連接控制系統(tǒng)9的溫度信號(hào)輸入端連接，另一個(gè)溫度傳感器6設(shè)置在控制系統(tǒng)9的內(nèi)部，另一個(gè)溫度傳感器6的溫度信號(hào)輸出端連接振蕩電路10的溫度信號(hào)輸入端。
[0025]本實(shí)施方式中，兩個(gè)溫度傳感器6，其中一個(gè)位于外殼3內(nèi)的電磁作用部分，其檢測(cè)端與電感線圈5接觸，另一個(gè)溫度傳感器6位于控制系統(tǒng)9內(nèi)，其測(cè)量端與控制超聲換能器4的振蕩電路10接觸，這樣設(shè)計(jì)是為了實(shí)時(shí)測(cè)量電感線圈5和振蕩電路10的工作溫度，當(dāng)電感線圈5的工作溫度超過線圈的耐溫等級(jí)時(shí)，控制系統(tǒng)9自動(dòng)給電感線圈5斷電，當(dāng)振蕩電路10的工作溫度過高時(shí)，控制系統(tǒng)9也會(huì)自動(dòng)給振蕩電路10斷電，兩支溫度傳感器為電感線圈5及振蕩電路10都起到過熱保護(hù)的作用，保證降粘器的運(yùn)行安全，當(dāng)電感線圈5或振蕩電路10的溫度恢復(fù)到室溫時(shí)，控制系統(tǒng)9自動(dòng)給電感線圈5及振蕩電路10供電，電感線圈5和振蕩電路10重新開始工作。
[0026]【具體實(shí)施方式】三:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】一或【具體實(shí)施方式】二所述的基于超聲電磁復(fù)合作用的原油降粘防蠟裝置作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，電感線圈5由漆包銅線繞制而成，該漆包銅線在油管2外壁上纏繞20-50層，每層纏繞200-800匝，相鄰兩層之間墊有一層絕緣紙。
[0027]【具體實(shí)施方式】四:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】三所述的基于超聲電磁復(fù)合作用的原油降粘防蠟裝置作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，漆包銅線在油管2外壁上纏繞25層，每層纏繞400匝。
[0028]本實(shí)施方式中的設(shè)計(jì)可使降粘器對(duì)原油的降粘效果達(dá)到非常好的降粘效果。
[0029]【具體實(shí)施方式】五:本實(shí)施方式是對(duì)【具體實(shí)施方式】三所述的基于超聲電磁復(fù)合作用的原油降粘防蠟裝置作進(jìn)一步說明，本實(shí)施方式中，油管2的材料為lCrl8Ni9Ti不銹鋼。
[0030]本實(shí)施方式中，lCrl8Ni9Ti不銹鋼為低磁導(dǎo)率材料，可保證電感線圈5在油管2內(nèi)部產(chǎn)生磁場(chǎng)。
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