CN209856780U - 一种石油管道集输智能降粘加热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种石油管道集输智能降粘加热装置，包括：中频电加热感应线缆、超声波降粘短节、无线传输温度传感器、无线传输粘度传感器、换能器、控制模块以及分别与控制模块相连接的无线接收模块、中频加热电路模块和超声波降粘模块；无线传输温度传感器和无线传输粘度传感器分别与无线接收模块无线连接。本实用新型提供的石油管道集输智能降粘加热装置，根据采集的石油温度和粘度参数，智能控制产生超声波降粘和中频电加热的工作时间，有效节约能源，对集输管道中的石油进行降粘加热，提高石油的输送效率，保证石油从井口能够通过集输管道输送到目的地，可以很好地满足实际应用的需要。

Description

一种石油管道集输智能降粘加热装置

技术领域

本实用新型属于石油输送设备技术领域，具体涉及一种石油管道集输智能降粘加热装置。

背景技术

石油是通过抽油机从井下高温的地层中抽出到井口，然后通过集输管道输送，经过计量间、接转站到联合站进行油水气分离。石油在管道集输过程中容易出现输送阻力增大，甚至堵塞的情况，主要原因有两点：一是，目前油田开采周期较长，从地层抽出的石油大多以稠油为主，稠油是指油层条件下粘度大于50mPa·s，相对密度大于0.92的石油。稠油的特点是胶质、沥青质含量较高，蜡含量相对较低，密度大，粘度高。由于稠油粘度高，流动性差，因此稠油在从地层抽出后，在集输管道输送中因为地面温度比地下温度低，稠油的粘度随温度的下降而逐渐增加，甚至出现沉淀，导致输送阻力增大，集输管道长时间运行，还容易出现堵塞等情况。二是，开采出来的石油凝固点一般在37℃-41℃，在地面集输过程中，当温度低于凝固点温度后，石油开始出现凝固，特别是冬天，温度特别低时，经常出现集输管道堵塞情况。

目前，油田主要解决手段有井口电加热、三管伴热等。井口电加热主要应用于井口出液温度低的油井，在开采出的石油流出井口后对其进行加热，以保证石油有较高初始温度，降低回压，防止堵塞管道。但是井口电加热耗电量大，主要是在井口加热，石油随着管道集输过程中不断降温，而且井口到计量间一般较长，在天气较冷时，中途还是会存在稠油粘度不断升高的问题；三管伴热主要用于油井集中区块的单井集输管线及集输支线的热量补偿，它是对整个集输管线进行加热，基本能保证稠油保持一个相对低的粘度输送，但是三管伴热需要锅炉房不间断供热水，管线长，热水供热效率低，整体运行成本高。

实用新型内容

针对上述现有技术中存在的问题，本实用新型的目的在于提供一种可避免出现上述技术缺陷的石油管道集输智能降粘加热装置。

为了实现上述实用新型目的，本实用新型提供的技术方案如下：

一种石油管道集输智能降粘加热装置，包括：中频电加热感应线缆、超声波降粘短节、无线传输温度传感器、无线传输粘度传感器、换能器、控制模块以及分别与控制模块相连接的无线接收模块、中频加热电路模块和超声波降粘模块；无线传输温度传感器和无线传输粘度传感器分别与无线接收模块无线连接。

进一步地，所述装置还包括智能电源控制柜柜体，无线接收模块、控制模块、中频加热电路模块和超声波降粘模块安装在智能电源控制柜柜体内。

进一步地，所述无线传输温度传感器为NB-IOT无线温度传感器、LoRa无线温度传感器或GPRS无线温度传感器。

进一步地，所述控制模块为CC2530或CC2540芯片。

本实用新型提供的石油管道集输智能降粘加热装置，根据采集的石油温度和粘度参数，控制产生超声波降粘和中频电加热的工作时间，有效节约能源，对集输管道中的石油进行降粘加热，提高石油的输送效率，保证石油从井口能够通过集输管道输送到目的地，可以很好地满足实际应用的需要。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图；

图中，1、智能电源控制柜，1-1、无线接收模块，1-2、智能控制模块，1-3、中频加热电路模块，1-4、超声波降粘模块，2、无线传输温度传感器，3、无线传输粘度传感器，4、中频电加热感应线缆，5、超声波降粘短节，6、换能器，7、石油管道。

具体实施方式

为了使本实用新型的目的、技术方案及优点更加清楚明白，下面结合附图和具体实施例对本实用新型做进一步说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅用以解释本实用新型，并不用于限定本实用新型。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

如图1所示，一种石油管道集输智能降粘加热装置，由智能电源控制柜1、中频电加热感应线缆4、超声波降粘短节5、无线传输温度传感器2、无线传输粘度传感器3和换能器6等组成，其中超声波降粘短节5安装在石油管道7容易堵塞处，中频电加热感应线缆4绕满整条石油管道7，无线传输温度传感器2安装在超声波降粘短节5前面，也就是石油来液的管道，无线传输粘度传感器3安装在超声波降粘短节5上。

智能电源控制柜1主要由柜体以及安装在柜体内的无线接收模块1-1、智能控制模块1-2、中频加热电路模块1-3和超声波降粘模块1-4等几部分组成，无线接收模块1-1、中频加热电路模块1-3和超声波降粘模块1-4分别与智能控制模块1-2相连接。换能器6与超声波降粘模块1-4相连接。中频电加热感应线缆4与中频加热电路模块1-3相连接。无线传输温度传感器2和无线传输粘度传感器3分别与无线接收模块1-1无线连接。无线接收模块1-1功能是接收无线传输温度传感器2测出石油在集输管道(即石油管道7)内的温度和无线传输粘度传感器3测出的超声波降粘短节5内输送石油的粘度数据，并把数据传输给智能控制模块1-2。

中频加热电路模块1-3的型号优选ZD-50中频感应加热电源模块，该型号的ZD-50中频感应加热电源模块包括空气开关、三相电力整流器、滤波器、逆变器、控制电路、驱动电路和隔离变压器，空气开关、三相电力整流器、滤波器、逆变器和隔离变压器通过电路顺序连接，控制电路通过驱动电路与逆变器电路连接。使用绝缘栅双极型晶体管作为逆变器的开关器件。整体电路包括主电路和外围电路。主电路包括空气开关、三相电力整流器、滤波器、逆变器和隔离变压器，外围电路包括控制电路和驱动电路。主电路采用现代电力电子技术：工频三相交流电经空气开关、三相电力整流器将工频三相交流电整流成直流电，滤波器滤除其交流成分，经由四只绝缘栅双极型晶体管及相应辅助器件构成的逆变器变换成频率和占空比在一定范围内均连续可调的交流电，最后经隔离变压器输出给加热导体。外围电路采用微电子技术，控制电路在人工调节下可以产生频率和占空比连续可调的控制信号，并输出到驱动电路，驱动电路将控制信号放大后分别输出到四只绝缘栅双极型晶体管的栅极控制端，控制四只绝缘栅双极型晶体管按一定时序开通或关断。

超声波降粘模块1-4的可选型号包括：CSB-JN-DN(x)，x对应不同的管径：80、100、150、200、250等几种，各型号的参数如下表所示：

智能控制模块1-2可以采用CC2530、CC2540等芯片。无线传输温度传感器2可以采用NB-IOT无线温度传感器、LoRa无线温度传感器或GPRS无线温度传感器等类型的无线温度传感器。

无线接收模块1-1接收无线传输温度传感器2测出石油在集输管道内的温度数据，并将数据发送到智能控制模块1-2，当集输管道内石油温度高于45℃时，智能控制模块1-2控制中频加热电路模块1-3停止工作，中频电加热感应线缆4停止加热，当集输管道内石油温度低于40℃时，智能控制模块1-2控制中频加热电路模块1-3启动工作，中频电加热感应线缆4开始加热，对石油管道7进行加热。每口井采出的石油粘度都有统计，无线接收模块1-1接收无线传输粘度传感器3测出的超声波降粘短节5内输送石油的粘度数据，并把数据传输给智能控制模块1-2，当集输管道内石油粘度高于统计数据的80％时，智能控制模块1-2控制超声波降粘模块1-4启动工作，超声波降粘模块1-4控制换能器6启动工作，当集输管道内石油粘度低于统计数据的80％时，智能控制模块1-2控制超声波降粘模块1-4停止工作，超声波降粘模块1-4控制换能器6停止工作，能够有效节约能源。

中频加热电路模块1-3将三相工频电压转换为单相中频交流电压，输出给中频电加热感应线缆4，中频电加热感应线缆缠绕在石油管道7外，当感应线圈里流过的中频交变电流，在感应圈中产生高密度的磁力线，在石油管道7本体中产生很大的涡流，这种涡流使石油管道7不断发热，然后把热量传递给石油，使石油完成加热。

工作时，超声波降粘模块1-4产生高频超声信号通过电缆传输到安装于超声波降粘短节5上的超声波换能器6，换能器6将超声电信号转换成超声机械振动，作用于传输与降粘短节内的石油中，在石油中产生空化效应，空化效应导致的高温高压和高速微射流作用于石油的大分子团，使沥青质大分子团遭到破坏而解体，被充分破碎，并被乳化；同时，空化泡在湮灭运动过程中对石油产生机械剪切，这些效应都能对石油产生很好的降粘作用，增加石油的流动性。

本实用新型的装置利用中频加热确保集输过程石油温度高于凝固点，特别是在冬季寒冷季节，有效防止石油凝固堵塞石油管道；该装置利用超声波降粘，使石油通过降粘短节时，降低石油的粘度，进一步加强石油的流动性；该装置通过无线采集石油管道的温度和石油粘度，通过智能模块分析，智能控制中频加热和超声波降粘的工作时间，有效节约能源，提高装置使用寿命。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (4)

1.一种石油管道集输智能降粘加热装置，其特征在于，包括：中频电加热感应线缆、超声波降粘短节、无线传输温度传感器、无线传输粘度传感器、换能器、控制模块以及分别与控制模块相连接的无线接收模块、中频加热电路模块和超声波降粘模块；无线传输温度传感器和无线传输粘度传感器分别与无线接收模块无线连接。

2.根据权利要求1所述的石油管道集输智能降粘加热装置，其特征在于，所述装置还包括智能电源控制柜柜体，无线接收模块、控制模块、中频加热电路模块和超声波降粘模块安装在智能电源控制柜柜体内。

3.根据权利要求1所述的石油管道集输智能降粘加热装置，其特征在于，所述无线传输温度传感器为NB-IOT无线温度传感器、LoRa无线温度传感器或GPRS无线温度传感器。

4.根据权利要求1所述的石油管道集输智能降粘加热装置，其特征在于，所述控制模块为CC2530或CC2540芯片。