CN208431580U - 基于水环输油的行波式mhd旋流器 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供一种基于水环输油的行波式MHD旋流器，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环向设置有多个磁场发生装置，所述磁场发生装置包括多组电磁线圈以及设置在任意相邻两组电磁线圈之间的铁芯；每个磁场发生装置的不同分组的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旋流器

技术领域

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

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旋流器。

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旋流器，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环向设置有多个磁场发生装置，所述磁场发生装置包括多组电磁线圈以及设置在任意相邻两组电磁线圈之间的铁芯；每个磁场发生装置的不同分组的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磁场发生装置的外侧，所述非导磁油管设置在所述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磁场发生装置的外侧，所述导磁套管设置在所述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，在不使用活动机械部件的情况下，以非接触驱动的方式操控环状水流，激发高剪切的旋流流场，在管件处重建油水环状流，有效提高了装置的稳定性。

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2的机构示意图。

图中，（1a,1b,1c）.电磁线圈；2.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旋流器，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之间环向设置有多个磁场发生装置，具体的，所述导磁套管3设置在所述磁场发生装置的外侧，所述非导磁油管4设置在所述磁场发生装置的内侧。

所述磁场发生装置包括3组电磁线圈（1a,1b,1c），以及设置在任意相邻两组电磁线圈之间的铁芯2；不同分组的电磁线圈（1a,1b,1c）分别通以不同相位的交流电；所有磁场发生装置产生的磁场共同形成行波磁场，优选的，3组电磁线圈（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，所述行波磁场与其在水环中的感应电流相互作用就会产生推动水环沿圆周周向旋转运动的洛仑兹力F。

由于感应电流产生的电场的变化和行波磁场的变化是同步的，因此两者之间产生的洛伦兹力的方向不会随时间发生变化，此时只需要控制所述电磁线圈（1a,1b,1c）内电流的大小，即可实现洛伦兹力F强弱的调节，进而改变旋进力的强弱。

更进一步的，还可以通过改变不同组电磁线圈（1a,1b,1c）内的交流电的相序改变洛伦兹力F的旋转方向，进而实现对水环的旋流速度的控制。

此外，所述行波磁场发生装置的数量也不限于2个，每个行波磁场发生装置包括的电磁线圈（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。

具体的，在实际应用中，当油水环状流经过所述行波式MHD旋流器时，不导电的核相原油在行波磁场作用下流速不变，而高导电的环状水流在行波磁场作用下受到洛仑兹力F的推动作用，驱动水环沿圆周方向作加速或减速运动，从而在MHD驱动下形成旋流流场。根据最小能量耗散原理，在旋流离心作用下低粘水相具有向外扩散的趋势，因此水流将保持在外环、紧贴管壁螺旋推进；而高粘油核则在水环的包裹下与管壁相脱离，在水流的润滑下悬浮流动，从而建立水旋环状流。

在水润滑输油过程中，管道配件（如弯头和突扩管等）会给油水环状流带来扰动，导致水膜破裂、油水分层。针对油水环状流在 “管道突变处”的水膜破裂问题，可通过在管件前布置所述行波式MHD旋流器，或直接将管件和所述行波式MHD旋流器集成于一体的方式在管件内建立旋流流场，当油水环状流流经管件时，利用旋流流场维持水膜的稳定，从而确保环状流安全通过管道配件。

实施例2

本实施例与实施例1的区别在于：如图3所示，所述非导磁油管4设置在所述磁场发生装置的外侧，所述导磁套管3设置在所述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旋流器，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环向设置有多个磁场发生装置，所述磁场发生装置包括多组电磁线圈以及设置在任意相邻两组电磁线圈之间的铁芯；每个磁场发生装置的不同分组的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旋流器，其特征在于：所述导磁套管设置在所述磁场发生装置的外侧，所述非导磁油管设置在所述电磁线圈的内侧。

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

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旋流器，其特征在于：每个磁场发生装置包括3组电磁线圈，分别通以三相交流电。