基于超聲電磁復合作用的原油降粘防蠟裝置及其降粘防蠟方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及一種原油降粘器。特別涉及一種基于超聲電磁復合作用的原油降粘防蠟裝置。
【背景技術】
[0002]原油成分中含有的蠟分子對外界條件的變化很敏感，導致原油在集輸過程中極易出現結蠟現象，在原油遠程集輸過程中，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壁上，使輸油管道的有效內徑減少，輸送能力下降，最終造成蠟堵事故，嚴重影響原油的正常生產和輸送，原油集輸過程中的結蠟現象是石油工業領域中的世界性問題。
[0003]為了解決這一問題，國內外采取了各種措施，主要的原油集輸降粘方法有機械法、加熱法、化學清防蠟、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，其中機械法損壞油管，勞動強度高；加熱法能耗高；化學清防蠟污染環境，配藥劑復雜；微生物清蠟法的菌株保存時間短；磁化防蠟輸送法是在變化的磁場下，石蠟分子被極化，蠟晶變小，分子活化性提高，運動速度加快，分子從無序變為有序排列，蠟分子不易結晶析出粘附到油管壁上，從而起到降粘效果。磁防蠟設備安裝簡單、無污染、成本低、作用時間長，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定，影響防蠟效果，且磁場強度為定值，導致永久磁防蠟器的適應性較差，而電磁防蠟器的磁場強度穩定、可調，但與永久磁防蠟器相比其成本相對較高；超聲防蠟法主要利用空化作用破壞石蠟網狀結構，使蠟分子團變成分散的顆粒狀態，影響蠟結晶過程。

【發明內容】

[0004]本發明是為了解決現有的原油集輸降粘防蠟方法勞動強度高，能耗大，污染環境，降粘效果差的問題。現提供基于超聲電磁復合作用的原油降粘防蠟裝置及其降粘防蠟方法。
[0005]基于超聲電磁復合作用的原油降粘防蠟裝置，該防蠟裝置應用于輸油管線上，每條輸油管線由多段油管連通構成，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、兩個超聲換能器、電感線圈、第一電纜、控制系統和振蕩電路，
[0006]油管外壁上設置有超聲波作用部分和電磁作用部分，
[0007]超聲波作用部分設有兩個超聲換能器，且兩個超聲換能器粘貼在油管外壁上，兩個超聲換能器處于相對位置，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同時與兩個超聲換能器連接，第一電纜的另一端與振蕩電路的25KHz頻率信號輸出端連接，且振蕩電路輸出的25KHz頻率信號用于控制兩個超聲換能器產生超聲波，
[0009]第二電纜的一端穿過外殼同時與電感線圈的兩端連接，第二電纜的另一端與控制系統的脈沖信號輸出端連接，且控制系統輸出的脈沖信號用于控制電感線圈產生磁場，
[0010]振蕩電路設置在控制系統內，
[0011]兩個超聲換能器發出的超聲波的傳播方向與油管中原油的流向垂直，電感線圈產生磁場的磁場線方向與油管中原油的流向相同。
[0012]根據基于超聲電磁復合作用的原油降粘防蠟裝置實現的降粘防蠟方法，它包括以下內容:
[0013]振蕩電路分別向兩個超聲波換能器發送25KHz的頻率信號，使兩個超聲波換能器產生超聲波，控制系統向電感線圈發送脈沖信號，使電感線圈在油管的內部產生磁場，振蕩電路產生的高頻率振蕩傳遞給兩個超聲波換能器，使兩個超聲波換能器與振蕩電路產生高頻共振，且兩個超聲波換能器在中間管道內產生疊加的超聲波，阻止了石蠟分子結晶；同時，電感線圈產生的感應磁場，使原油在磁場的作用下流動性增強，實現了原油降粘。
[0014]本發明的有益效果:針對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的網狀結構在超聲波的作用下變成“自由散布”狀態的顆粒結構，使含蠟原油的流變性變好，而蠟晶顆粒在磁場作用下由“自由散布”狀態轉變為“有序流動”狀態，進一步降低原油的粘度，與傳統的原油集輸降粘方法相比降粘效果好，能耗低，無污染，勞動強度小，適用于所有類型原油和各類油井的降粘防蠟；控制系統中的振蕩電路可以向兩個超聲換能器發送頻率為25KHz的信號，控制系統的其他電路可以向電感線圈發送脈沖信號，由于一次脈沖的降粘過程可以持續數小時，再加上超聲波空化作用的效果便可增加降粘器的降粘時效；通過兩個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，采用該裝置對石蠟基石油的降粘效果顯著。
【附圖說明】
[0015]圖1為【具體實施方式】一所述的基于超聲電磁復合作用的原油降粘防蠟裝置的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0016]【具體實施方式】一:參照圖1具體說明本實施方式，本實施方式所述的基于超聲電磁復合作用的原油降粘防蠟裝置，該防蠟裝置應用于輸油管線上，每條輸油管線由多段油管2連通構成，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、兩個超聲換能器4、電感線圈5、第一電纜8、控制系統9和振蕩電路10，
[0017]油管2外壁上設置有超聲波作用部分和電磁作用部分，
[0018]超聲波作用部分設有兩個超聲換能器4，且兩個超聲換能器4粘貼在油管2外壁上，兩個超聲換能器4處于相對位置，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同時與兩個超聲換能器4連接，第一電纜8的另一端與振蕩電路10的25KHz頻率信號輸出端連接，且振蕩電路10輸出的25KHz頻率信號用于控制兩個超聲換能器4產生超聲波，
[0020]第二電纜7的一端穿過外殼3同時與電感線圈5的兩端連接，第二電纜7的另一端與控制系統9的脈沖信號輸出端連接，且控制系統9輸出的脈沖信號用于控制電感線圈5產生磁場，
[0021]振蕩電路10設置在控制系統9內，
[0022]兩個超聲換能器4發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產生磁場的磁場線方向與油管2中原油的流向相同。
[0023]本實施方式中，該原油降粘防蠟裝置應用在由多段油管2連通構成的輸油管線上，在輸油管線上每間隔3km-5km安裝一個該裝置，該裝置所覆蓋的管道的兩端由法蘭盤固定連接。
[0024]【具體實施方式】二:本實施方式是對【具體實施方式】一所述的基于超聲電磁復合作用的原油降粘防蠟裝置作進一步說明，本實施方式中，它還包括兩個溫度傳感器6，其中一個溫度傳感器6與電感線圈5接觸，一個溫度傳感器6的溫度信號輸出端連接控制系統9的溫度信號輸入端連接，另一個溫度傳感器6設置在控制系統9的內部，另一個溫度傳感器6的溫度信號輸出端連接振蕩電路10的溫度信號輸入端。
[0025]本實施方式中，兩個溫度傳感器6，其中一個位于外殼3內的電磁作用部分，其檢測端與電感線圈5接觸，另一個溫度傳感器6位于控制系統9內，其測量端與控制超聲換能器4的振蕩電路10接觸，這樣設計是為了實時測量電感線圈5和振蕩電路10的工作溫度，當電感線圈5的工作溫度超過線圈的耐溫等級時，控制系統9自動給電感線圈5斷電，當振蕩電路10的工作溫度過高時，控制系統9也會自動給振蕩電路10斷電，兩支溫度傳感器為電感線圈5及振蕩電路10都起到過熱保護的作用，保證降粘器的運行安全，當電感線圈5或振蕩電路10的溫度恢復到室溫時，控制系統9自動給電感線圈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]【具體實施方式】三:本實施方式是對【具體實施方式】一或【具體實施方式】二所述的基于超聲電磁復合作用的原油降粘防蠟裝置作進一步說明，本實施方式中，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]【具體實施方式】四:本實施方式是對【具體實施方式】三所述的基于超聲電磁復合作用的原油降粘防蠟裝置作進一步說明，本實施方式中，漆包銅線在油管2外壁上纏繞25層，每層纏繞400匝。
[0028]本實施方式中的設計可使降粘器對原油的降粘效果達到非常好的降粘效果。
[0029]【具體實施方式】五:本實施方式是對【具體實施方式】三所述的基于超聲電磁復合作用的原油降粘防蠟裝置作進一步說明，本實施方式中，油管2的材料為lCrl8Ni9Ti不銹鋼。
[0030]本實施方式中，lCrl8Ni9Ti不銹鋼為低磁導率材料，可保證電感線圈5在油管2內部產生磁場。
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