CN107132157B - 磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置，该装置包括：磁处理装置，包括：侧壁和底壁，以及侧壁温控装置和底壁温控装置；磁处理装置内部设置有固定磁体和移动磁体；驱动机构，用于根据固定磁体和移动磁体之间距离与磁场强度的关系，驱动移动磁体移动应移动的距离；控制器，用于在移动磁体移动应移动的距离，当底壁的温度低于侧壁的温度时，控制向磁处理装置内注入原油，在设定时间后，控制开启电磁阀，当原油排空后，控制称重传感器记录蜡沉积量；或当侧壁和底壁的温度相同时，控制向磁处理装置内注入原油，控制黏度计记录初始黏度和设定时间后的黏度。上述实验装置可以便捷地测试评估原油磁防蜡降黏效果。

Description

磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置

技术领域

本发明涉及磁处理技术领域，特别涉及一种磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置。

背景技术

磁处理技术目前广泛应用于大庆、胜利等油田的集输管网中，用于降低原油黏度和防治管壁蜡沉积。针对不同油田的原油，磁处理器的工作参数不尽相同。因此，在磁处理器实际安装应用前，需要先进行室内磁处理实验，根据磁处理前后原油黏度和蜡沉积参数的变化，对磁处理的参数进行选取，对磁防蜡降黏的效果进行测试评估。

目前的磁处理实验装置主要包括动态磁处理环道和静态磁处理腔。下面对动态磁处理环道和静态磁处理腔进行实验的具体过程和优缺点详细介绍如下：

现有的动态磁处理环道一般为装有磁处理器的环道式实验装置，既能够进行磁处理降黏实验也能进行磁处理防蜡(蜡沉积)实验。磁处理降黏实验具体做法为：在磁处理器前后设置取样阀，对磁处理前后的原油进行取样，取样后采用旋转黏度计对原油黏度进行测量，对比磁处理前后原油的黏度，即可分析磁处理的降黏效果；磁处理防蜡实验具体做法为：原油经过磁处理器后流动至低温管段，原油中的蜡在该低温管段沉积，当沉积至一定厚度时，将该低温管段拆下，将沉积在内壁的蜡刮出称重，对比未经磁处理时的蜡沉积质量，即可分析磁处理的防蜡效果。动态磁处理环道装置的优点是既能够进行磁处理降黏实验，也能够进行磁处理防蜡(蜡沉积)实验，缺点是装置复杂，投资大，进行蜡沉积实验时操作繁琐，只能将管段拆除才能进行蜡沉积量的测量，数据分析滞后，无法实时检测。

现有的静态磁处理腔一般由采用永久磁铁制成的方腔或由电感线圈制成的圆柱形腔，仅能进行磁处理降黏实验，目前还没有能够进行蜡沉积实验的静态磁处理腔。磁处理降黏实验的具体步骤为：将原油倒入腔体内进行磁处理，磁处理一段时间后，将原油取出，用旋转黏度计对磁处理后的原油黏度进行测量，并与磁处理前的原油黏度进行对比，分析磁处理的降黏效果。静态磁处理腔的优点是较动态磁处理环道简单，便于操作，缺点是无法进行磁场下的蜡沉积实验。

因此，基于现有对原油黏度和蜡沉积磁处理实验装置存在的技术问题，有必要提供一种简单的、在磁场作用下，既能进行原油降黏，又能进行蜡沉积实验的装置，用于便捷地测试评估磁防蜡降黏的效果，并为现场磁处理器工作参数的选取提供依据。

发明内容

本发明实施例提供了一种磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置，用以便捷地测试评估原油磁防蜡降黏效果，便于获取原油磁防蜡降黏的磁处理参数，该装置包括：

磁处理装置，包括：侧壁和底壁，以及控制侧壁温度的侧壁温控装置和控制底壁温度的底壁温控装置；称重传感器，设置在底壁两侧；黏度计，设置在磁处理装置内；电磁阀，设置在磁处理装置底部泄油口处；固定磁体和移动磁体，设置在所述磁处理装置内部；固定磁体和移动磁体磁极相异相对设置；

驱动机构，与移动磁体驱动连接，用于根据固定磁体和移动磁体之间距离与磁场强度的关系，以及用户输入的磁场强度确定出的移动磁体应移动的距离，在控制器的控制下，驱动移动磁体移动应移动的距离；

控制器，与驱动机构和电磁阀连接，用于控制驱动机构驱动移动磁体移动应移动的距离，以及通过控制侧壁温控装置和底壁温控装置工作，当底壁的温度低于侧壁的温度时，控制向磁处理装置内注入原油，在设定时间后，控制开启电磁阀，当磁处理装置内的原油排空后，控制称重传感器记录蜡沉积的重量；或当侧壁和底壁的温度相同时，控制向磁处理装置内注入原油，控制黏度计记录原油的初始黏度和设定时间后的原油黏度。

在一个实施例中，上述磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置还包括：温度传感器，用于实时检测磁处理装置内的温度；霍尔传感器，用于实时检测磁处理装置内的磁场强度。

在一个实施例中，上述磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置还包括：控制显示器，控制显示器包括：

存储模块，用于存储固定磁体和移动磁体之间距离与磁场强度的关系；

接收模块，用于接收用户输入的磁场强度；

确定模块，用于根据固定磁体和移动磁体之间距离与磁场强度的关系，以及用户输入的磁场强度，确定移动磁体应移动的距离；

控制器与控制显示器连接，用于根据确定出的移动磁体应移动的距离，控制驱动机构驱动移动磁体移动应移动的距离。

在一个实施例中，控制显示器还与温度传感器、霍尔传感器、黏度计和称重传感器连接，用于实时显示磁处理装置内的温度、磁场强度、原油黏度和蜡沉积的重量。

在一个实施例中，驱动机构包括：

滚珠丝杠，一端穿过磁处理装置的侧壁与移动磁体连接；

伺服电机，设置于磁处理装置的外部，与滚珠丝杠位于磁处理装置外部的一端连接，用于根据固定磁体和移动磁体之间距离与磁场强度的关系，以及用户输入的磁场强度确定出的移动磁体应移动的距离，在控制器的控制下，驱动滚珠丝杠移动应移动的距离。

在一个实施例中，滚珠丝杠在侧壁处设置有动密封装置；电磁阀在底壁处设置有静密封装置；移动磁铁在与侧壁和底壁接触处设置有动密封装置。

在一个实施例中，侧壁为中空的侧壁，具有侧壁空腔；底壁为中空的底壁，具有底壁空腔；

侧壁温控装置包括：侧壁恒温水浴，与侧壁空腔连通，用于调节侧壁的温度；底壁温控装置包括：底壁恒温水浴，与底壁空腔连通，用于调节底壁的温度。

在一个实施例中，固定磁体包括：固定磁铁槽和设置在固定磁铁槽内的两块磁极相异的永久磁铁；移动磁体包括：移动磁铁槽和设置在移动磁铁槽内的两块磁极相异的永久磁铁；

固定磁铁槽内N极永久磁铁与移动磁铁槽内S极永久磁铁相对；固定磁铁槽内S极永久磁铁与移动磁铁槽内N极永久磁铁相对。

在一个实施例中，固定磁铁槽和移动磁铁槽由不导磁的奥氏体不锈钢材料制成；

固定磁铁槽内的两块永久磁铁之间设置有分隔钢板；移动磁铁槽内的两块永久磁铁之间设置有分隔钢板。

在一个实施例中，述磁处理装置外部设置有硬质聚氨酯泡沫保温层，导热系数为0.017～0.03W/(m·℃)；

控制器具体为PLC可编程逻辑控制器。

与现有技术中动态磁处理装置复杂操作繁琐，以及静态磁处理装置无法进行蜡沉积实验，从而使得不方便获取原油磁防蜡降黏的磁处理参数的技术方案相比较，本发明实施例提出的技术方案，通过控制器控制驱动机构，根据固定磁体和移动磁体之间距离与磁场强度的关系，以及用户输入的磁场强度确定出的移动磁体应移动的距离，驱动移动磁体移动应移动的距离，来调节磁处理装置内的磁场强度，在不同的磁场强度下，既可以完成蜡沉积实验：当底壁的温度低于侧壁的温度时，控制向磁处理装置内注入原油，在设定时间后，控制开启电磁阀，当磁处理装置内的原油排空后，控制称重传感器记录蜡沉积的重量；又可以完成原油黏度磁处理实验：当侧壁和底壁的温度相同时，控制向磁处理装置内注入原油，控制黏度计记录原油的初始黏度和设定时间后的原油黏度。该技术方案可以便捷地测试评估原油磁防蜡降黏的效果，便于获取原油磁防蜡降黏的磁处理参数。

附图说明

此处所说明的附图用来提供对本发明的进一步理解，构成本申请的一部分，并不构成对本发明的限定。在附图中：

图1是本发明实施例中磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置的结构示意图；

图2是图1中磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置的俯视结构示意图；

图3是本发明实施例中控制显示器显示界面的示意图。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，下面结合实施方式和附图，对本发明做进一步详细说明。在此，本发明的示意性实施方式及其说明用于解释本发明，但并不作为对本发明的限定。

基于现有原油黏度和蜡沉积磁处理实验装置存在的技术问题，发明人提出了一种简单的、在磁场作用下既能进行原油黏度分析实验，又能进行蜡沉积实验的装置，该磁处理实验装置可以便捷地获取原油磁防蜡降黏的磁处理参数，便捷地测试评估磁防蜡降黏的效果，从而确定对某种原油磁防蜡降黏的磁处理参数，在该磁处理参数条件下，对该种原油进行磁防蜡降黏磁处理。下面对该磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置进行详细介绍。

图1是本发明实施例中磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置的结构示意图；如图1所示，该装置包括：

磁处理装置27，包括：侧壁19和底壁13，以及控制侧壁19温度的侧壁温控装置11和控制底壁13温度的底壁温控装置25；称重传感器12，设置在底壁13两侧；黏度计15，设置在磁处理装置27内；电磁阀26，设置在磁处理装置27底部泄油口处；固定磁体18和移动磁体17设置在磁处理装置27内部；固定磁体18和移动磁体17磁极相异相对设置；

驱动机构，与移动磁体17驱动连接，用于根据固定磁体18和移动磁体17之间距离与磁场强度的关系，以及用户输入的磁场强度确定出的移动磁体应移动的距离，在控制器3的控制下，驱动移动磁体17移动应移动的距离；

控制器3，与驱动机构和电磁阀26连接，用于控制驱动机构驱动移动磁体17移动应移动的距离，以及通过控制侧壁温控装置11和底壁温控装置25工作，当底壁13的温度低于侧壁19的温度时，控制向磁处理装置内注入原油，在设定时间后，控制开启电磁阀26，当磁处理装置内的原油排空后，控制称重传感器12记录蜡沉积的重量；或当侧壁19和底壁13的温度相同时，控制向磁处理装置27内注入原油，控制黏度计15记录原油的初始黏度和设定时间后的原油黏度。

与现有技术中动态磁处理装置复杂操作繁琐，以及静态磁处理装置无法进行蜡沉积实验，从而使得不方便获取原油磁防蜡降黏的磁处理参数的技术方案相比较，本发明实施例提出的技术方案，通过控制器控制驱动机构，根据固定磁体和移动磁体之间距离与磁场强度的关系，以及用户输入的磁场强度确定出的移动磁体应移动的距离，驱动移动磁体移动应移动的距离，来调节磁处理装置内的磁场强度，在不同的磁场强度下，既可以完成蜡沉积实验：当底壁的温度低于侧壁的温度时，控制向磁处理装置内注入原油，在设定时间后，控制开启电磁阀，当磁处理装置内的原油排空后，控制称重传感器记录蜡沉积的重量；又可以完成原油黏度磁处理实验：当侧壁和底壁的温度相同时，控制向磁处理装置内注入原油，控制黏度计记录原油的初始黏度和设定时间后的原油黏度。该技术方案可以便捷地测试评估原油磁防蜡降黏的效果，便于获取原油磁防蜡降黏的磁处理参数。

具体实施时，磁处理装置具有一磁处理腔，磁处理装置可以设置一个注油口，该注油口处设置有一个电磁阀，该电磁阀可以与控制器连接，在进行原油磁防蜡降黏实验时，可以通过控制器控制向磁处理腔内注入原油，注入的原油可以在固定磁体和移动磁体之间区域进行原油磁防蜡降黏实验。另外，在进行蜡沉积实验后，磁处理装置27底壁沉积的蜡可以通过加热装置加热后，通过泄油口排出。

在一个实施例中，上述磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置还可以包括：温度传感器16，用于实时检测磁处理装置内的温度；霍尔传感器14，用于实时检测磁处理装置内的磁场强度。

具体实施时，如图2所示，温度传感器16的数目可以为4个，均匀的分布在磁处理装置内的4块永久磁铁之间。霍尔传感器14的数目也可以为4个，均匀的分布在磁处理装置内的4块永久磁铁之间。上述4个温度传感器实时检测到的磁处理装置内的温度，以及上述4个霍尔传感器14实时检测到磁处理装置内的磁场强度，与黏度计15检测到的原油的黏度参数，以及称重传感器12检测到的蜡沉积的重量一样，也可以作为原油磁防蜡降黏的磁处理参数，进而便捷地测试评估磁防蜡降黏的效果。

在一个实施例中，如图1所示，上述磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置还包括：控制显示器4，控制显示器4可以包括：

存储模块，用于存储固定磁体和移动磁体之间距离与磁场强度的关系；

接收模块，用于接收用户输入的磁场强度；

确定模块，用于根据固定磁体和移动磁体之间距离与磁场强度的关系，以及用户输入的磁场强度，确定移动磁体应移动的距离；

控制器与所述控制显示器连接，用于根据确定出的移动磁体应移动的距离，控制驱动机构驱动移动磁体移动应移动的距离。

具体实施时，控制显示器的底端设有ON和OFF按钮，用于控制设备的启停，控制显示器与PLC(控制器)、称重传感器相连接，同时，控制显示器内设有存储模块和确定模块，存储模块中预先存入了磁场强度与固定磁体和移动磁体间距离的关系，存储模块还可以用于存储实验数据，确定模块可以根据输入的磁场强度，得到对应的固定磁体和移动磁体间距离(或是移动磁体应移动的距离)。

固定磁体和移动磁体之间距离可以与磁场强度的关系可以是函数关系式，也可以是如下表1所示的图表，下表1示出了磁体之间(固定磁体和移动磁体)距离与磁场强度，以及移动磁体需移动距离的关系：

表1

在一个实施例中，控制显示器4还可以与温度传感器16、霍尔传感器14、黏度计15和称重传感器12连接，用于实时显示磁处理装置内的温度、磁场强度、原油黏度和蜡沉积的重量。

具体实施时，接收模块可以是控制显示器上设置的触摸屏，用于实现人机交互，如图3所示，触控屏上可以选择实验类型(黏度试验或蜡沉积实验)，设置恒温水浴(侧壁温控装置和底壁温控装置)的温度，设置磁场强度和实验时间，还可以用于显示温度传感器测量的温度、霍尔传感器测量的磁场强度和在线黏度计探头测量的黏度数据，显示称重传感器测量的蜡沉积量。

具体实施时，温度传感器16可以为铂电阻温度传感器。铂电阻温度传感器、霍尔传感器、黏度计、称重传感器均为在线式装置，能够将磁处理装置内的温度、磁场强度、原油黏度和蜡沉积量显示在触摸屏上，无需手动操作，使用方便，自动化程度高。

具体实施时，称重传感器可以为YZC-133型称重传感器，安装于底部水浴面(底壁空腔)的左右两侧，称重传感器与控制显示器连接，能够测量沉积在磁处理装置底部的蜡，并将蜡沉积质量的数据显示在控制显示器的触摸屏上。

具体实施时，上述的磁处理实验装置设有顶盖，顶盖上设有滑道，当移动磁处理槽位置改变时，铂电阻温度传感器、霍尔传感器和在线黏度计探头可以沿着滑道在磁处理装置中移动。铂电阻温度传感器、霍尔传感器和在线黏度计探头可以与PLC连接，当移动磁铁被驱动机构驱动移动相应距离时，PLC可以根据移动磁铁移动的距离，或是移动磁体与固定磁铁间的距离，控制铂电阻温度传感器、霍尔传感器和在线黏度计探头在顶盖的滑道移动相应距离，以保持铂电阻温度传感器、霍尔传感器和在线黏度计在移动磁体与固定磁铁间均匀分布，测得两磁体间不同位置的温度，磁场强度和原油黏度，这样的设计使得获取的磁处理参数更加精确，自动化程度高。当然，也可以通过控制显示器来进行控制铂电阻温度传感器、霍尔传感器和在线黏度计探头沿着滑道在磁处理装置中移动。

具体实施时，上述的4个铂电阻温度传感器与控制显示器连接，布置在磁处理装置内，能够沿着滑道移动，即使磁处理槽间距离发生变化，也能够实时测量磁处理装置中各处原油的温度，并将数据反馈给控制显示器，显示在触摸屏上。

具体实施时，上述的4个霍尔传感器是基于霍尔效应制成的传感器，与控制显示器连接，布置在磁处理装置内，能够沿着滑道移动，即使磁处理槽间距离发生变化，也能够实时测量磁处理装置内的磁场强度并将数据反馈给控制显示器，显示在触摸屏上。

具体实施时，上述的在线的黏度计探头与控制显示器连接，能够沿着滑道滑动，用于实时检测磁处理装置中原油的黏度并将数据反馈给控制显示器，显示在触摸屏上。

在一个实施例中，如图1所示，驱动机构可以包括：

滚珠丝杠9，一端穿过磁处理装置27的侧壁与移动磁体17连接；

伺服电机6，设置于磁处理装置27的外部，与滚珠丝杠9位于磁处理装置27外部的一端连接，用于根据固定磁体18和移动磁体17之间距离与磁场强度的关系，以及用户输入的磁场强度确定出的移动磁体应移动的距离，在控制器3的控制下，驱动滚珠丝杠9移动应移动的距离。

工作时，用户可以通过图3中的触摸屏输入测试的磁场强度，伺服电机6根据固定磁体18和移动磁体17之间距离与磁场强度的关系，以及用户输入的磁场强度确定出的移动磁体应移动的距离，在控制器3的控制下，驱动滚珠丝杠9移动应移动的距离，滚珠丝杠9的移动带动移动磁体移动应移动的距离。当然，驱动机构还可以为其它结构的驱动机构，只要能方便地驱动移动磁体移动应移动的距离即可。

具体实施时，伺服电机在PLC的控制下能够带动滚珠丝杠运动，在触控屏接收到用户输入的磁场强度后，确定模块将输出的磁体间距发送给PLC，PLC按照接收的信号带动伺服电机，伺服电机带动滚珠丝杠，滚珠丝杠带动移动磁铁，移动磁体与固定磁铁间的距离发生变化，磁场强度也随之改变，从而实现在不更换永久磁铁的情况下，实现磁场强度的连续精确调节。

在一个实施例中，滚珠丝杠在侧壁处可以设置有动密封装置；电磁阀在底壁处可以设置有静密封装置；移动磁铁在与侧壁和底壁接触处可以设置有动密封橡胶圈。

在一个实施例中，固定磁体可以包括：固定磁铁槽和设置在固定磁铁槽内的两块磁极相异的永久磁铁；移动磁体可以包括：移动磁铁槽和设置在移动磁铁槽内的两块磁极相异的永久磁铁；

所述固定磁铁槽内N极永久磁铁可以与移动磁铁槽内S极永久磁铁相对；固定磁铁槽内S极永久磁铁可以与移动磁铁槽内N极永久磁铁相对。

具体实施时，上述的滚珠丝杠与移动磁铁槽相连接，每旋转一圈移动的距离为0.1mm，可以实现固定磁铁槽和移动磁铁槽间距离的精密连续调节，其调节的距离范围为0mm～200mm，滚珠丝杠与侧水浴面(侧壁)连接处设置有O型圈动密封，用以防止移动磁铁槽移动或进行磁处理实验时磁处理装置内的原油泄漏。

具体实施时，移动磁铁槽在与侧部水浴面(侧壁)和底部水浴面(底壁)接触处设置有橡胶圈动密封，能够防止移动磁铁槽移动或进行磁处理实验时磁处理装置内的原油泄漏。

在一个实施例中，侧壁可以为中空的侧壁，具有侧壁空腔；底壁可以为中空的底壁，具有底壁空腔；

侧壁温控装置可以包括：侧壁恒温水浴，与侧壁空腔连通，用于调节侧壁的温度；底壁温控装置包括：底壁恒温水浴，与底壁空腔连通，用于调节底壁的温度。

具体实施时，具有侧壁空腔的侧壁可以称为侧部水浴面，具有底壁空腔的底壁可以称为底部水浴面，均设有进水口和出水口，用于调节磁处理装置内的温度，装置前、后、左、右水浴面相互连通，贴近固定磁铁槽一侧的水浴面上设有进水口和出水口。

具体实施时，图1中的水浴A即为侧壁恒温水浴，水浴B即为底壁恒温水浴。侧壁恒温水浴可以通过侧进水口23，以及侧出水口10与侧壁空腔连通，侧进水口在下，侧出水口在上，这种下进上出的方式能够均匀快速地对水浴面进行控温。底壁恒温水浴可以通过底进水口22，以及底出水口20与底壁空腔连通。

具体实施时，侧壁恒温水浴和底壁恒温水浴均与控制显示器连接，控制显示器通过触摸屏接收用户设置的温度，控制侧壁恒温水浴和底壁恒温水浴的温度，进而调节磁处理装置内的温度。本发明实施例通过侧壁恒温水浴给侧壁空腔注入设定温度的恒温水，调节侧壁温度，通过底壁恒温水浴给底壁空腔注入设定温度的恒温水，调节底壁温度的技术方案，既可以精确调节磁处理装置内的温度，从而进行原油磁防蜡降黏实验，又不会影响磁处理装置内磁场强度。侧壁温控装置和底壁温控装置还可以是其它类型的温控装置，只要能精确调节磁处理装置内的温度，不影响磁处理装置内磁场强度即可。

具体实施时，上述的底部水浴面(底壁)底部设有DN08的电动阀门(电磁阀)，用于排出磁处理装置内的原油，电动阀门与PLC(控制器3)连接，PLC在接收到控制显示器的指令后，控制电动阀门的开闭，电动阀门与底部水浴面接合处采用橡胶垫圈静密封，用以防止移动磁铁槽移动或进行磁处理实验时磁处理装置内的原油泄漏。

具体实施时，上述的磁处理装置的体积随着磁铁槽间(固定磁铁槽和移动磁铁槽)距离的增大而增大，体积的变化范围为0～2000cm³，所述磁处理装置内的磁场强度随着磁铁槽间距离的增大而减小，磁场强度的变化范围为0～700mT(而现有静态磁处理腔的磁场强度无法调节或调节范围小，磁场强度的调节范围一般为0～300mT)，磁体槽间距离与磁处理装置内磁场强度的关系见表1。

在一个实施例中，固定磁铁槽和移动磁铁槽可以由不导磁的奥氏体不锈钢材料制成；固定磁铁槽内的两块永久磁铁之间设置有分隔钢板；移动磁铁槽内的两块永久磁铁之间设置有分隔钢板。

具体实施时，磁铁槽由不导磁的奥氏体不锈钢材料制成，长宽高分别为102mm*21mm*130mm，其中一侧的磁铁槽固定不动，另一侧的磁铁槽与滚珠丝杠连接，可以前后移动，为了防止磁铁槽在永久磁铁的吸力下发生变形，每个磁铁槽中间设有分隔钢板。

具体实施时，上述的移动磁铁槽和固定磁铁槽内部分别放置了两块钕铁硼永久磁铁，长宽高分别为50mm*20mm*100mm，充磁方向为轴向充磁，排布方式为N极-S极相对排布，永久磁铁能够提供恒定的磁场，相比于电磁铁，产生的磁场强度更大，磁场稳定性更好。

在一个实施例中，磁处理装置外部粘贴有硬质聚氨酯泡沫保温层，导热系数为0.017～0.03W/(m·℃)，用于减少磁处理装置与外界环境的热交换。

在一个实施例中，控制器可以具体为PLC可编程逻辑控制器。所述的PLC可编程逻辑控制器用于接收控制显示器发出的数字信号，与电动阀门和伺服电机连接，可以用于实现电动阀门的开闭和控制移动磁铁槽的精密移动。

下面结合附图1至图3，举实例以说明本发明如何实施。

实施例1：

本发明实施例提供的磁处理实验装置可实现磁场作用下原油蜡沉积的测试分析：将上述磁处理实验装置连接在工频为220V的交流电源上，点击控制显示器4的ON按钮，触摸屏1上显示实验开始界面，在“选择实验类型”一栏选择“蜡沉积实验”，设置恒温水浴A11(侧壁温控装置)温度为40℃，恒温水浴B25(底壁温控装置)温度为25℃，恒温水浴开始按照设定的温度值工作；侧部水浴面(具有侧壁空腔的侧壁)通过恒温水浴A11控温，40℃热水由侧进水口23进入，由侧出水口10流出，这种下进上出的方式加热速度更快，加热更加均匀；底部水浴面(具有底壁空腔的底壁)通过恒温水浴B25控温，25℃冷水由底进水口22流入，由底出水口20流出；设置磁场强度为300mT，控制显示器4中已经预先存储磁场强度与磁体间距离的关系，部分磁体距离与磁场强度，以及移动磁铁需移动的距离的关系见表1，确定模块根据设置的磁场强度，输出磁铁间的距离数据，控制显示器4将磁体距离的数据传输给PLC可编程逻辑控制器3，PLC向伺服电机6发出运动信号，伺服电机6带动滚珠丝杠9开始运动，滚珠丝杠9与移动磁体17连接，在滚珠丝杠9的推动下，移动磁体17与固定磁体18间的距离发生变化，磁处理装置内的磁场强度随着两磁体间距离的变化而变化，当伺服电机6带动滚珠丝杠9移动至PLC3指定的距离时，磁处理装置内的磁场强度即达到设定值300mT；设置实验时间为5min；在“称重传感器归零”处选择“是”，向磁处理装置内加入原油，点击“开始”；沿顶部盖板(顶盖)8的滑道滑动霍尔传感器14、黏度计15和温度传感器16，实时检测磁处理装置内各处的磁场强度、原油黏度和温度，并显示在触摸屏1上；待触摸屏1上显示的“实验剩余时间”为0min时，点击“开始泄油”选项处的“是”，控制显示器4将数据信号传输给PLC3，在PLC3的控制下电动阀门(电磁阀)26打开，原油从电动阀门(电磁阀)26处的泄油口流出；但在侧部水浴面(侧壁)和底部水浴面(底壁)的温差作用下，原油中的蜡沉积在底壁上，未随原油一起流出，待原油全部流出后，称重传感器12称得的重量即为磁处理下原油的蜡沉积量，称重传感器12将数据反馈给控制显示器4并显示在触摸屏1上，记录“蜡沉积量”数据，点击触控屏1上的“返回”，控制显示器4向PLC3发出关闭电动阀门26和移动磁体17回归初始位置的信号，在PLC3的控制下，电动阀门关闭，移动磁体17回归至预设的磁场强度为0的位置；点击控制显示器4的OFF按钮，磁处理蜡沉积实验结束。

设置不同的磁场强度，水浴温度和实验时间，研究磁场强度、磁处理温度和磁处理时间对蜡沉积的影响，分析不同磁处理条件下蜡沉积量和沉积速率的变化，为磁防蜡效果的定量评估提供依据，为磁防蜡技术的现场应用提供指导。

实施例2：

本发明实施例提供的磁处理实验装置可实现磁场作用下原油黏度的测试分析：将上述装置连接在工频为220V的交流电源上，点击控制显示器4的ON按钮；触摸屏上显示实验开始界面，在“选择实验类型”一栏选择“黏度实验”，设置恒温水浴A11(侧壁温控装置)温度为40℃，恒温水浴B25(底壁温控装置)温度为40℃，恒温水浴开始按照设定的温度值工作；侧部水浴面(侧壁)通过恒温水浴A11控温，40℃水由侧进水口23进入，由侧出水口10流出，这种下进上出的方式加热速度更快，加热更加均匀；底部水浴面(底壁)通过恒温水浴B25控温，40℃水由底进水口22流入，由底出水口20流出；设置磁场强度为300mT，控制显示器4中已经预先存储了每个磁场强度所对应的磁体的距离及移动磁体需移动的距离，部分磁体间距离与磁场强度及移动磁体需移动的距离的关系见表1，控制显示器4将磁体距离的数据传输给PLC可编程逻辑控制器3，PLC向伺服电机6发出运动信号，伺服电机6带动滚珠丝杠9开始运动，滚珠丝杠9与移动磁体17连接，在滚珠丝杠9的推动下，移动磁体17与固定磁体18间的距离发生变化，磁处理装置内的磁场强度随着磁体间距离的变化而变化，当伺服电机6带动滚珠丝杠9移动至PLC3指定的距离时，磁处理装置内的磁场强度即达到设定值300mT；设置实验时间为5min；向磁处理装置内加入原油，点击开始；沿顶部盖板8的滑道滑动霍尔传感器14、在线黏度计探头15和铂电阻温度传感器16，实时检测磁处理装置内各处的磁场强度、原油黏度和温度，并显示在触摸屏1上，记录磁场强度、温度和黏度等各项数据；待触摸屏1上显示的“实验剩余时间”为0min时，点击“开始泄油”选项处的“是”，控制显示器将数据信号传输给PLC3，在PLC3的控制下电动阀门(电磁阀)26打开，原油从电动阀门(电磁阀)26处的泄油口流出，待原油全部流出后，点击触控屏1上的“返回”，控制显示器4向PLC3发出关闭电动阀门(电磁阀)26和移动磁体17回归初始位置的信号，在PLC3的控制下，电动阀门(电磁阀)26关闭，移动磁体17回归至预设的磁场强度为0的位置；点击控制显示器4的OFF按钮，磁处理原油黏度实验结束。

设置不同的磁场强度，水浴温度和实验时间，研究磁场强度、磁处理温度和磁处理时间对原油黏度的影响，分析不同磁处理条件下原油黏度的变化，为磁降黏效果的定量评估提供依据，为磁降黏技术的现场应用提供指导。

本发明实施例提供的技术方案，在磁处理装置实际安装应用前，无需反复进行复杂的动态磁处理实验选取磁防蜡降黏参数，就可以找出对某种原油磁防蜡降黏效果最优的磁处理参数，在该磁处理参数下，对该种原油进行磁处理。

本发明实施例提供的技术方案可以达到如下有益技术效果：

(1)本装置可以进行磁处理原油黏度实验和磁处理原油蜡沉积实验，能够分析磁处理前后原油的黏度、蜡沉积量、蜡沉积速率等参数的变化，为现场磁处理参数的选取提供依据。

(2)本装置能够在不更换永久磁铁的条件下，通过调节磁体间距离连续调节磁场强度，磁场强度最大可达到700mT。

(3)本装置的铂电阻温度传感器、霍尔传感器、黏度计与顶盖的滑道相连接，能够在磁处理装置中移动，使得磁处理槽间距离不同时，也能够测量磁处理装置内部各处的温度，磁场强度、原油黏度。

(4)本装置的铂电阻温度传感器、霍尔传感器、黏度计、称重传感器均为在线式装置，能够将磁处理装置内的温度、磁场强度、原油黏度和蜡沉积量显示在触摸屏上，无需手动操作，使用方便，自动化程度高。

(5)本装置的侧部水浴面和底部水浴面各自独立，当两个水浴面的温度相同时，可进行磁处理原油黏度实验，当两个水浴面温度不同时，可进行磁处理原油蜡沉积实验。

显然，本领域的技术人员应该明白，上述的本发明实施例的各模块或各步骤可以用通用的计算装置来实现，它们可以集中在单个的计算装置上，或者分布在多个计算装置所组成的网络上，可选地，它们可以用计算装置可执行的程序代码来实现，从而，可以将它们存储在存储装置中由计算装置来执行，并且在某些情况下，可以以不同于此处的顺序执行所示出或描述的步骤，或者将它们分别制作成各个集成电路模块，或者将它们中的多个模块或步骤制作成单个集成电路模块来实现。这样，本发明实施例不限制于任何特定的硬件和软件结合。

以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明实施例可以有各种更改和变化。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 (8)

1.一种磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置，其特征在于，包括：

磁处理装置，包括：侧壁和底壁，以及控制侧壁温度的侧壁温控装置和控制底壁温度的底壁温控装置；称重传感器，设置在底壁两侧；黏度计，设置在所述磁处理装置内；电磁阀，设置在所述磁处理装置底部泄油口处；固定磁体和移动磁体，设置在所述磁处理装置内部；所述固定磁体和移动磁体磁极相异相对设置；

驱动机构，与所述移动磁体驱动连接，用于根据固定磁体和移动磁体之间距离与磁场强度的关系，以及用户输入的磁场强度确定出的移动磁体应移动的距离，在控制器的控制下，驱动移动磁体移动所述应移动的距离；

控制器，与所述驱动机构和电磁阀连接，用于控制驱动机构驱动移动磁体移动应移动的距离，以及通过控制侧壁温控装置和底壁温控装置工作，当底壁的温度低于侧壁的温度时，控制向磁处理装置内注入原油，在设定时间后，控制开启电磁阀，当磁处理装置内的原油排空后，控制称重传感器记录蜡沉积的重量；或当侧壁和底壁的温度相同时，控制向磁处理装置内注入原油，控制黏度计记录原油的初始黏度和设定时间后的原油黏度；

所述侧壁为中空的侧壁，具有侧壁空腔；所述底壁为中空的底壁，具有底壁空腔；所述侧壁温控装置包括：侧壁恒温水浴，与所述侧壁空腔连通，用于调节侧壁的温度；所述底壁温控装置包括：底壁恒温水浴，与所述底壁空腔连通，用于调节底壁的温度；

所述固定磁体包括：固定磁铁槽和设置在固定磁铁槽内的两块磁极相异的永久磁铁；所述移动磁体包括：移动磁铁槽和设置在移动磁铁槽内的两块磁极相异的永久磁铁；所述固定磁铁槽内N极永久磁铁与移动磁铁槽内S极永久磁铁相对；所述固定磁铁槽内S极永久磁铁与移动磁铁槽内N极永久磁铁相对。

2.如权利要求1所述的磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置，其特征在于，还包括：温度传感器，用于实时检测磁处理装置内的温度；霍尔传感器，用于实时检测磁处理装置内的磁场强度。

3.如权利要求2所述的磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置，其特征在于，还包括：控制显示器，所述控制显示器包括：

存储模块，用于存储固定磁体和移动磁体之间距离与磁场强度的关系；

接收模块，用于接收用户输入的磁场强度；

确定模块，用于根据固定磁体和移动磁体之间距离与磁场强度的关系，以及用户输入的磁场强度，确定移动磁体应移动的距离；

所述控制器与所述控制显示器连接，用于根据确定出的移动磁体应移动的距离，控制驱动机构驱动移动磁体移动所述应移动的距离。

4.如权利要求3所述的磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置，其特征在于，所述控制显示器还与温度传感器、霍尔传感器、黏度计和称重传感器连接，用于实时显示磁处理装置内的温度、磁场强度、原油黏度和蜡沉积的重量。

5.如权利要求1所述的磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置，其特征在于，所述驱动机构包括：

滚珠丝杠，一端穿过磁处理装置的侧壁与所述移动磁体连接；

伺服电机，设置于磁处理装置的外部，与所述滚珠丝杠位于磁处理装置外部的一端连接，用于根据固定磁体和移动磁体之间距离与磁场强度的关系，以及用户输入的磁场强度确定出的移动磁体应移动的距离，在控制器的控制下，驱动滚珠丝杠移动所述应移动的距离。

6.如权利要求5所述的磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置，其特征在于，所述滚珠丝杠在侧壁处设置有动密封装置；所述电磁阀在底壁处设置有静密封装置；所述移动磁体在与侧壁和底壁接触处设置有动密封装置。

7.如权利要求1所述的磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置，其特征在于，所述固定磁铁槽和移动磁铁槽由不导磁的奥氏体不锈钢材料制成；

所述固定磁铁槽内的两块永久磁铁之间设置有分隔钢板；所述移动磁铁槽内的两块永久磁铁之间设置有分隔钢板。

8.如权利要求1所述的磁场作用下原油黏度和蜡沉积的实验装置，其特征在于，所述磁处理装置外部设置有硬质聚氨酯泡沫保温层，导热系数为0.017~0.03W/(m·℃)；

所述控制器具体为PLC可编程逻辑控制器。

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