CN105156893A - 基于电场和磁场复合作用的原油降粘器 - Google Patents

Abstract

基于电场和磁场复合作用的原油降粘器，它涉及一种原油降粘器。本发明解决了现有原油集输降粘方法存在降粘效果不好、能耗大、污染环境的问题。本发明包括油管、外壳、电感线圈、控制系统、第一电缆、第二电缆、两个电绝缘垫圈、两个法兰盘和两个金属网格电极，油管的两端分别与一个法兰盘固接，油管的内部设有两个金属网格电极，每个金属网格电极的圆周外沿与油管内壁之间固接有一个电绝缘垫圈，油管的外壁上缠绕有电感线圈，外壳包裹在电感线圈的外部，第一电缆的一端与两个金属网格电极连接，第二电缆的一端与电感线圈的两端连接。本发明用于原油集输过程中的原油降粘。

Description

基于电场和磁场复合作用的原油降粘器

技术领域

本发明涉及一种原油降粘器，特别涉及一种基于电场和磁场复合作用的原油降粘器。

背景技术

原油成分中含有蜡、沥青和各种烃类，它们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，例如，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、掺水加药降粘法、稀释法和磁化防蜡输送法等。但这些方法均存在弊端，其中机械法只能清蜡不能防蜡，稀释法工艺复杂，掺水加药降粘法会对环境造成污染，加热法虽然应用广泛但能源耗费量大，磁化防蜡输送法是近年来倍受人们重视的原油集输降粘方法，其设备安装简单、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，永久磁防蜡器使用永磁材料，由于永磁材料性能不稳定，随着时间的推移永久磁防蜡器的磁场强度会逐渐减弱，从而影响防蜡效果，并且永久磁防蜡器的磁场强度为定值，不可调，因此永久磁防蜡器的适应性较差；电磁防蜡器的磁场强度虽不会随着时间的推移而减弱且磁场强度可调，但与永久磁防蜡器相比其成本相对较高，安装时受现场环境影响较大，并且电磁防蜡器仅对石蜡基原油的降粘效果显著，对沥青基原油和混合基原油的降粘效果不好，大大限制了电磁防蜡器的使用范围。

发明内容

本发明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、污染环境的问题，提供一种基于电场和磁场复合作用的原油降粘器。

本发明为了解决上述技术问题采取的技术方案是：本发明包括油管、外壳、电感线圈、控制系统、第一电缆、第二电缆、两个电绝缘垫圈、两个法兰盘和两个金属网格电极；油管为两端开口的等直径管，油管由低磁导率材料制成，油管的两端分别与一个法兰盘固接，油管的内部设有两个金属网格电极，两个金属网格电极以油管的任意一个横截面镜像设置，且所述两个金属网格电极与油管同轴设置，两个金属网格电极之间的距离为800mm，每个金属网格电极的圆周外沿与油管的内壁之间固接有一个电绝缘垫圈，油管外壁上缠绕有电感线圈，该电感线圈的中心位于横截面内，外壳包裹在电感线圈的外部，第一电缆的一端依次穿过外壳和油管与两个金属网格电极连接，第一电缆的另一端与控制系统的第一脉冲信号输出端连接，第二电缆的一端穿过外壳与电感线圈的两端连接，第二电缆的另一端与控制系统的第二脉冲信号输出端连接，控制系统输出的第一脉冲信号控制两个金属网格电极之间产生电场，控制系统输出的第二脉冲信号控制电感线圈产生磁场，所述电场的电场线方向和所述磁场的磁场线方向与油管中原油的流向相同。

本发明的有益效果是：

1、本发明将电场、磁场耦合叠加，通过调节电场和磁场的强度，可使原油中的石蜡、沥青等粒子在脉冲电场和脉冲磁场的复合作用下聚集成较大的微粒，进而改变原油流体力学的性质，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，适用于所有类型原油和各类油井的降粘防蜡；

2、本发明的控制系统可以向两个金属网格电极和电感线圈循环发送脉冲信号，由于一次脉冲的降粘过程可以持续数小时，因此循环发送的脉冲便可增加降粘器的降粘时效；

3、本发明可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。

附图说明

图1是本发明的整体结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：结合图1说明本实施方式，本实施方式的基于电场和磁场复合作用的原油降粘器包括油管2、外壳3、电感线圈5、控制系统9、第一电缆8、第二电缆7、两个电绝缘垫圈10、两个法兰盘1和两个金属网格电极4；油管2为两端开口的等直径管，油管2由低磁导率材料制成，油管2的两端分别与一个法兰盘1固接，油管2的内部设有两个金属网格电极4，两个金属网格电极4以油管2的任意一个横截面A镜像设置，且所述两个金属网格电极4与油管2同轴设置，两个金属网格电极4之间的距离为800mm，每个金属网格电极4的圆周外沿与油管2的内壁之间固接有一个电绝缘垫圈10，油管2外壁上缠绕有电感线圈5，该电感线圈5的中心位于横截面A内，外壳3包裹在电感线圈5的外部，第一电缆8的一端依次穿过外壳3和油管2与两个金属网格电极4连接，第一电缆8的另一端与控制系统9的第一脉冲信号输出端连接，第二电缆7的一端穿过外壳3与电感线圈5的两端连接，第二电缆7的另一端与控制系统9的第二脉冲信号输出端连接，控制系统9输出的第一脉冲信号控制两个金属网格电极4之间产生电场，控制系统9输出的第二脉冲信号控制电感线圈5产生磁场，所述电场的电场线方向和所述磁场的磁场线方向与油管2中原油的流向相同。

具体实施方式二：结合图1说明本实施方式，本实施方式的基于电场和磁场复合作用的原油降粘器还包括温度传感器6，温度传感器6位于外壳3内部，温度传感器6的检测端与电感线圈5接触，温度传感器6的温度信号输出端与控制系统9的温度信号输入端连接。如此设计是为了实时测量电感线圈5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，控制系统9自动给电感线圈5断电，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的温度恢复到室温时，控制系统9自动给电感线圈5供电，电感线圈5重新开始工作。其它组成及连接关系与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：结合图1说明本实施方式，本实施方式的电感线圈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。如此设计可使降粘器对石蜡基原油达到很好的降粘效果。其它组成及连接关系与具体实施方式一或二相同。

具体实施方式四：结合图1说明本实施方式，本实施方式的漆包铜线在油管2外壁上缠绕25层，每层缠绕400匝。如此设计可使降粘器对石蜡基原油的降粘效果达到非常好的降粘效果。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式五：结合图1说明本实施方式，本实施方式的油管2的材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢。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，满足设计和使用要求。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式六：结合图1说明本实施方式，本实施方式的两个电绝缘垫圈10均为聚四氟乙烯电绝缘垫圈。如此设计可使两个金属网格电极4与油管2之间绝缘，满足设计和使用要求。其它组成及连接关系与具体实施方式三相同。

具体实施方式七：结合图1说明本实施方式，本实施方式的两个金属网格电极4均为铂电极。满足设计和使用要求。其它组成及连接关系与具体实施方式一、四、五或六相同。

具体实施方式八：结合图1说明本实施方式，本实施方式的外壳3为不锈钢外壳。如此设计可保证外壳3在使用过程中不被腐蚀。其它组成及连接关系与具体实施方式七相同。

具体实施方式九：结合图1说明本实施方式，本实施方式的基于电场和磁场复合作用的原油降粘器还包括变压器油，变压器油填充在外壳3的内部。如此设计可保证电感线圈5达到很好的散热效果，同时不被腐蚀。其它组成及连接关系与具体实施方式一或八相同。

具体实施方式十：结合图1说明本实施方式，本实施方式的电感线圈5的轴向长度为800mm。如此设计可使原油降粘器的降粘效果达到最好。其它组成及连接关系与具体实施方式一或八相同。

工作原理：

本发明的基于电场和磁场复合作用的原油降粘器，将两个法兰盘1与输油管线连接，由控制系统9分别向两个金属网格电极4和电感线圈5循环发送脉冲信号，使两个金属网格电极4之间产生电场，电感线圈5在油管2的内部产生磁场，电场线和磁场线的方向与油管2中原油的流向相同，原油中的石蜡等粒子在磁场作用下暂时聚集成较大的微粒，原油中的沥青等粒子在电场的作用下暂时聚集成较大的微粒，微粒的聚集改变了原油流体力学的性质，降低了原油的粘度，从而起到很好的降粘效果；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.基于电场和磁场复合作用的原油降粘器，其特征在于，它包括油管(2)、外壳(3)、电感线圈(5)、控制系统(9)、第一电缆(8)、第二电缆(7)、两个电绝缘垫圈(10)、两个法兰盘(1)和两个金属网格电极(4)；油管(2)为两端开口的等直径管，油管(2)由低磁导率材料制成，油管(2)的两端分别与一个法兰盘(1)固接，油管(2)的内部设有两个金属网格电极(4)，两个金属网格电极(4)以油管(2)的任意一个横截面(A)镜像设置，且所述两个金属网格电极(4)与油管(2)同轴设置，两个金属网格电极(4)之间的距离为800mm，每个金属网格电极(4)的圆周外沿与油管(2)的内壁之间固接有一个电绝缘垫圈(10)，油管(2)外壁上缠绕有电感线圈(5)，该电感线圈(5)的中心位于横截面(A)内，外壳(3)包裹在电感线圈(5)的外部，第一电缆(8)的一端依次穿过外壳(3)和油管(2)与两个金属网格电极(4)连接，第一电缆(8)的另一端与控制系统(9)的第一脉冲信号输出端连接，第二电缆(7)的一端穿过外壳(3)与电感线圈(5)的两端连接，第二电缆(7)的另一端与控制系统(9)的第二脉冲信号输出端连接，控制系统(9)输出的第一脉冲信号控制两个金属网格电极(4)之间产生电场，控制系统(9)输出的第二脉冲信号控制电感线圈(5)产生磁场，所述电场的电场线方向和所述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所述基于电场和磁场复合作用的原油降粘器，其特征在于，所述原油降粘器还包括温度传感器(6)，温度传感器(6)位于外壳(3)内部，温度传感器(6)的测量端与电感线圈(5)接触，温度传感器(6)的温度信号输出端与控制系统(9)的温度信号输入端连接。

3.根据权利要求1或2所述基于电场和磁场复合作用的原油降粘器，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所述基于电场和磁场复合作用的原油降粘器，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所述基于电场和磁场复合作用的原油降粘器，其特征在于，油管(2)的材料为1Cr18Ni9Ti不锈钢。

6.根据权利要求3所述基于电场和磁场复合作用的原油降粘器，其特征在于，两个电绝缘垫圈(10)均为聚四氟乙烯电绝缘垫圈。

7.根据权利要求1、4、5或6所述基于电场和磁场复合作用的原油降粘器，其特征在于，两个金属网格电极(4)均为铂电极。

8.根据权利要求7所述基于电场和磁场复合作用的原油降粘器，其特征在于，外壳(3)为不锈钢外壳。

9.根据权利要求1或8所述基于电场和磁场复合作用的原油降粘器，其特征在于，所述原油降粘器还包括变压器油，变压器油填充在外壳(3)的内部。

10.根据权利要求1或8所述基于电场和磁场复合作用的原油降粘器，其特征在于，所述电感线圈(5)的轴向长度为800mm。