CN208431577U - 基于水环输油的行波式mhd稳流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于水环输油的行波式MHD稳流器，包括同轴设置的导磁套管和非导磁油管，所述导磁套管和所述非导磁油管之间设置有多个行波磁场发生装置；每个行波磁场发生装置包括多组环形电磁线圈，以及设置在任意相邻两组环形电磁线圈之间的环形铁芯；不同分组的环形电磁线圈分别通以不同相位的交流电以产生行波磁场。

Description

基于水环输油的行波式MHD稳流器

技术领域

本实用新型涉及一种行波式MHD稳流器，具体的说，涉及了一种基于水环输油的行波式MHD稳流器。

背景技术

随着近年来轻质原油的储量逐渐枯竭，稠油的重要性日益增加。据统计，全球稠油油藏的储量高达9-13万亿桶，占原油总储量的70%。然而，稠油的超高粘度使其无法通过传统方法实现高效经济的管道输送，尤其是在深海和高纬度油田中,环境温度较低在成稠油的管道输送成本急剧攀升，这一直是困扰稠油正常生产的重大难题。

水环输油是通过环形喷嘴向油管中注入水流，在管壁处形成连续的润滑层，使油流悬浮于管道中心实现水润滑输油，如图1所示。由于原油与管壁相脱离，水环输油被认为是一种能耗最低的输油方法，有报道称它能够将粘度为10P的稠油管输能耗降低500倍。研究人员在直径为28.4mm的管路上进行了水环输油实验，发现其管输阻力与相同流量的水流相当、甚至更低。早在1970年，壳牌石油公司就在位于美国加利福尼亚的一条长达38.4公里的输油管线上，利用水环输油方法成功实现了高粘原油的输送，但随后管道输送的压降出现了大幅波动现象，因而水环输油方法的输送稳定性一直是制约其实用性的最大障碍。

为了解决以上存在的问题，人们一直在寻求一种理想的技术解决方案。

发明内容

本实用新型的目的是针对现有技术的不足，从而提供了一种基于水环输油的行波式MHD稳流器。

为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：一种基于水环输油的行波式MHD稳流器，包括同轴设置的导磁套管和非导磁油管，所述导磁套管和所述非导磁油管之间设置有多个行波磁场发生装置；每个行波磁场发生装置包括多组环形电磁线圈，以及设置在任意相邻两组环形电磁线圈之间的环形铁芯；不同分组的环形电磁线圈分别通以不同相位的交流电以产生行波磁场。

基于上述，所述导磁套管设置在所述行波磁场发生装置的外侧，所述非导磁油管设置在所述行波磁场发生装置的内侧。

基于上述，所述非导磁油管设置在所述行波磁场发生装置的外侧，所述导磁套管设置在所述行波磁场发生装置的内侧。

基于上述，每个行波磁场发生装置包括3组环形电磁线圈，分别通以三相交流电。

本实用新型相对现有技术具有实质性特点和进步，具体的说，本实用新型基于稠油和油田水在电导率上的显著差异，采用磁流体（MHD）驱动方法原理，以非接触驱动的方式直接操控“失稳管段”的环状水流，在不影响“安全管段”稳定性的前提下，解决了油水环状流在“失稳管段”的界面稳定性问题，具有设计科学、实用性强和稳定性好的优点。

附图说明

图1是水平输油管中的油水环状流示意图。

图2是本实用新型实施例1的结构示意图。

图3是本实用新型实施例1的工作原理示意图。

图4是本实用新型实施例2的结构示意图。

图中，（1a,1b,1c）.环形电磁线圈；2.环形铁芯；3.导磁套管；4.非导磁油管。

具体实施方式

下面通过具体实施方式，对本实用新型的技术方案做进一步的详细描述。

实施例1

如图2所示，本实用新型提供一种基于水环输油的行波式MHD稳流器，包括同轴设置的导磁套管3和非导磁油管4，所述导磁套管3和所述非导磁油管4之间设置有3个行波磁场发生装置；所述导磁套管3设置在所述行波磁场发生装置的外侧，所述非导磁油管4设置在所述行波磁场发生装置的内侧。

具体的，每个行波磁场发生装置包括3组环形电磁线圈（1a,1b,1c），以及设置在任意相邻两组环形电磁线圈（1a,1b,1c）之间的环形铁芯2；不同分组的环形电磁线圈（1a,1b,1c）分别通以不同相位的交流电以产生行波磁场B，优选的，3组环形电磁线圈（1a,1b,1c）分别通以三相交流电。

由于管道中的水环具有高导电性，因此在行波磁场B的作用下，水环中会产生感应电流，所述感应电流的方向可以根据右手定律进行判断，具体如图3所示；此时根据左手定律可知，所述行波磁场B与其在水环中的感应电流相互作用就会产生推动水环向前运动的洛伦兹力F。

由于感应电流产生的电场的变化和所述行波磁场B的变化是同步的，所以两者之间产生的洛伦兹力F的方向不会随时间发生变化，而是产生连续流动。此时只需要控制所述环形电磁线圈（1a,1b,1c）内电流的大小，即可实现洛伦兹力F强弱的调节。

更进一步的，还可以通过改变不同组环形电磁线圈（1a,1b,1c）内的交流电的相序来改变洛伦兹力F的推进方向，进而实现水环的加速和减速控制。

此外，所述行波磁场发生装置的数量也不限于图2中所示的3个，每个行波磁场发生装置包括的环形电磁线圈（1a,1b,1c）也不限于3组，交流电的相位也不限于3相，均可以根据需要进行扩展或缩减。

在实时应用中，当油水以环状流经过所述行波式MHD稳流器时，不导电的核相原油在所述行波磁场B的作用下恒流运输，而高导电的环状水流在所述行波磁场B的作用下会受到洛伦兹力F的推动，从而随洛伦兹力F的方向作加速或减速运动。

需要注意的是：虽然界面波的存在是油水环状流维持稳定的动力来源，但界面波超出安全波数区间后，环状流会因失稳而发生流型转变。而本实用新型所述的MHD行波推进器在油水环状流的界面波长发生偏离时，依据界面波稳定性准则依然准确调节“失稳管段”的水环流速，将界面波长修正到安全区间内，从而将油水环状流从即将发生流型转变的“不稳定”状态修正到“稳定”状态，实现对“失稳管段”油水环状流的稳定控制。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：如图4所示，所述非导磁油管4设置在所述行波磁场发生装置的外侧，所述导磁套管3设置在所述行波磁场发生装置的内侧。

最后应当说明的是:以上实施例仅用以说明本实用新型的技术方案而非对其限制；尽管参照较佳实施例对本实用新型进行了详细的说明，所属领域的普通技术人员应当理解：依然可以对本实用新型的具体实施方式进行修改或者对部分技术特征进行等同替换；而不脱离本实用新型技术方案的精神，其均应涵盖在本实用新型请求保护的技术方案范围当中。

Claims (4)

1.一种基于水环输油的行波式MHD稳流器，其特征在于：包括同轴设置的导磁套管和非导磁油管，所述导磁套管和所述非导磁油管之间设置有多个行波磁场发生装置；每个行波磁场发生装置包括多组环形电磁线圈，以及设置在任意相邻两组环形电磁线圈之间的环形铁芯；不同分组的环形电磁线圈分别通以不同相位的交流电以产生行波磁场。

2.根据权利要求1所述的基于水环输油的行波式MHD稳流器，其特征在于：所述导磁套管设置在所述行波磁场发生装置的外侧，所述非导磁油管设置在所述行波磁场发生装置的内侧。

3.根据权利要求1所述的基于水环输油的行波式MHD稳流器，其特征在于：所述非导磁油管设置在所述行波磁场发生装置的外侧，所述导磁套管设置在所述行波磁场发生装置的内侧。

4.根据权利要求1-3任一项所述的基于水环输油的行波式MHD稳流器，其特征在于：每个行波磁场发生装置包括3组环形电磁线圈，分别通以三相交流电。