CN219827363U - 单级mhd原油旋流增输器和多级mhd原油旋流增输器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种单级MHD原油旋流增输器，包括：导磁环，同轴设置在油管突变段外侧；环形磁体，设置在所述导磁环和所述油管突变段之间，包括两组交替布置的电磁线圈和设置在两组电磁线圈中间的环形铁芯；每个电磁线圈连接一个供电单元，利用所述供电单元的供电产生磁场，且两组电磁线圈产生的磁场方向相反；两个极性相反的环形电极，设置在所述电磁线圈和所述油管突变段之间，且分别对应一个电磁线圈。本实用新型还提供一种多级式MHD原油旋流增输器，包括多个前述的单级MHD原油旋流增输器。
Description
技术领域
本实用新型涉及一种MHD旋流器，具体的说，涉及了一种单级MHD原油旋流增输器和多级MHD原油旋流增输器。
背景技术
磁流体驱动方法本质上是通过对导电流体（如海水）施加电磁力驱动，以操控流体的流速和方向，该方法在船舶推进、血液泵和磁流体微泵等领域均获得了成功的应用。由于油田采出水的电导率与海水相当远高于稠油、且可以添加电解质进一步增强，基于稠油和油田水在电导率上的显著差异，越来越多的人采用磁流体（MHD）驱动方法进行原油传输。
磁流体（MHD）驱动输油过程中，油管突变段如管道配件或弯管段会给油水环状流带来扰动，导致水膜破裂、甚至发生油水掺混。CN108343839A提供了一种基于水环输油的MHD旋流器，通过在油管突变段前布置所述MHD旋流器，或直接将油管突变段和所述MHD旋流器集成于一体，在油管突变段内建立油水环状流。即当油水环状流流经管件时，利用旋流流场维持水膜的稳定，确保环状流安全通过管道配件。
然而，不同油井管线的输油条件不同、油水速比也不同，当油水速比低或油管突变段较长等情况下，即使在油管突变处前布置前述MHD旋流器，也有可能无法稳定整个“油管突变处”的油水环，从而造成“油管突变处”后段水膜破裂、水油两相分层；而前述MHD旋流器的结构复杂，不适合安装在油管突变处内部。
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，从而提供了一种单级MHD原油旋流增输器和多级MHD原油旋流增输器。
为了实现上述目的，本实用新型所采用的技术方案是：第一方面提供了一种单级MHD原油旋流增输器，包括：
导磁环，同轴设置在油管突变段外侧；
环形磁体，设置在所述导磁环和所述油管突变段之间，包括两组交替布置的电磁线圈和设置在两组电磁线圈中间的环形铁芯；每个电磁线圈连接一个供电单元，利用所述供电单元的供电产生磁场，且两组电磁线圈产生的磁场方向相反；
两个极性相反的环形电极，设置在所述电磁线圈和所述油管突变段之间，且分别对应一个电磁线圈。
其中，所述导磁环与所述油管突变段的起始位置、中间位置或终止位置同轴设置。
本实用新型第二方面提供了一种多级式MHD原油旋流增输器，包括：至少两个单级MHD原油旋流增输器，所述单级MHD原油旋流增输器为前述的单级MHD原油旋流增输器；所述单级MHD原油旋流增输器分别设置在所述油管突变段的起始位置、中间位置或终止位置。
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，本实用新型设计了一种适用于安装在油管突变段的单级MHD原油旋流增输器，通过对经过油管突变段的电解质溶液进行旋流驱动，油水环可以保持油水环状流的形态经过油管突变段，且单级MHD原油旋流增输器的结构简单，可以适用于油管突变段的任何位置；并且为了实现对不同油井管线输油条件的适配性，满足不同油水速比的油水环油管突变段稳定需求，还可以在油管突变段的多个位置动态设置多套单级MHD原油旋流增输器，以修复油管突变段处的油水环破损，使得油水环可以保持完整的油水环流状态经过油管突变段。
附图说明
图1是本实用新型实施例1的结构示意图。
图2是本实用新型实施例1中导磁回路示意图。
图3是本实用新型实施例1的A-A剖面的工作原理示意图。
图4是本实用新型实施例1洛伦磁力分布图。
图5是本实用新型实施例2的结构示意图。
图6是本实用新型实施例2中装置作用对比及不同截面效果图。
图中，（1a，1b）.电磁线圈；（2a，2b）.环形电极；3.环形铁芯；4.油管突变段；5.导磁线圈套筒；6.导磁环；7.截面I；8.截面II；9.截面III；10.截面IV。
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1所示，本实施例提供一种单级MHD原油旋流增输器，包括：
导磁环6，同轴设置在油管突变段4外侧；
环形磁体，设置在所述导磁环6和所述油管突变段4之间，包括两组交替布置的电磁线圈（1a，1b）以及设置在两组电磁线圈（1a，1b）中间的环形铁芯3；每个电磁线圈（1a或1b）连接一个供电单元，利用所述供电单元的供电产生磁场；两组电磁线圈（1a，1b）产生的磁场方向相反；
两个极性相反的环形电极（2a，2b），设置在所述电磁线圈（1a或1b）和所述油管突变段4之间，且分别对应一个电磁线圈（1a或1b）。
实际使用时，任意两个相邻电磁线圈与所述环形铁芯3和所述油管突变段4一起构成导磁通路。当向两个相邻的电磁线圈通电时，相邻两组环形磁体（1a，1b）的磁场B会在每个环形铁芯3中相互叠加，从而在所述环形铁芯3表面的气隙中激发出更强的磁场B，如图2所示。
每个电磁线圈（1a或1b）对应一个环形电极（2a或2b），在具体使用时，所述环形电极（2a，2b）嵌设在所述油管突变段4内或粘贴在所述油管突变段4的外壁。
进一步的，为了对所述电磁线圈（1a，1b）形成支撑，每个电磁线圈（1a或1b）远离所述环形铁芯3的一侧还设置有导磁线圈套筒5，所述导磁线圈套筒5的设置可以在对所述电磁线圈（1a，1b）形成支撑的同时，不影响两个相邻电磁线圈与所述环形铁芯3和所述油管突变段4一起构成导磁通路。
在具体实施时，所述导磁环6与所述油管突变段4的起始位置、中间位置或终止位置同轴设置。
以所述油管突变段4为弯管管道为例，正常情况下，在油水环经过弯管管道时由于内外侧流速差，产生离心作用将油核推向外侧挤压水环破裂，加速了油水两相的分离分层流动，破坏了油水环状流的形态。同时油核附着在管壁上，从而形成结垢，经过一段时间的发展便会堵塞管道，对原油运输造成一系列的影响。
如图3-4所示，在油管突变段增设单级MHD原油旋流增输器后，当油水环状流经过所述MHD原油旋流增输器时，不导电的核相原油在电磁场作用下流速和流向不变，而高导电的环形水流受到洛仑兹力F的旋转推动作用，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，因此环形水流将保持在外环、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，从而建立油水环状流，使弯管内外侧流速趋于一致，即所述MHD原油旋流增输器通过对经过油管突变段4的电解质溶液进行旋流驱动，使得油水环可以保持油水环状流的形态经过油管突变段4。
实施例2
本实用新型提供一种多级式MHD原油旋流增输器，包括：
至少两个单级MHD原油旋流增输器，所述单级MHD原油旋流增输器为实施例1所述的单级MHD原油旋流增输器；所述单级MHD原油旋流增输器分别设置在所述油管突变段4的起始位置、中间位置或终止位置。
上述设置可以提高对不同油井管线输油条件的适配性，满足不同油水速比的油水环弯管稳定需求。
仍以所述油管突变段4为弯管管道为例，如图5所示为例，弯管管道包括弯管入口、弯管管段和弯管出口；其中，在弯管管道的弯管入口、弯管管段和弯管出口分别设置截面I7、截面II8、截面III 9；在弯管出口处后侧设置截面IV 10。
在所述弯管管道设置多级式MHD原油旋流增输器，所述多级式MHD原油旋流增输器包括三个单级MHD原油旋流增输器，分别是单级MHD原油旋流增输器1、单级MHD原油旋流增输器2、单级MHD原油旋流增输器3，其中，单级MHD原油旋流增输器1对应截面I 7安装，单级MHD原油旋流增输器2 对应截面II 8安装，单级MHD原油旋流增输器3对应截面III 9安装。
如图6所示，未开启多级式MHD原油旋流增输器时，所述截面III 9和所述截面IV10处的油水环破裂。
单独打开单级MHD原油旋流增输器1或单级MHD原油旋流增输器2时，所述截面III9处的油水环有所改善，但是在所述截面IV 10处油水环仍然破裂；
当单级MHD原油旋流增输器1和单级MHD原油旋流增输器3联合使用时，所述截面III9处和所述截面IV 10处的油水环都得到明显改善，但是仍有上浮破裂的迹象；
当单级MHD原油旋流增输器1、单级MHD原油旋流增输器2、单级MHD原油旋流增输器3全部打开时，整个弯管处的油水环得到明显改善。
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 (5)
1.一种单级MHD原油旋流增输器，其特征在于，包括：
导磁环，同轴设置在油管突变段外侧；
环形磁体，设置在所述导磁环和所述油管突变段之间，包括两组交替布置的电磁线圈和设置在两组电磁线圈中间的环形铁芯；每个电磁线圈连接一个供电单元，利用所述供电单元的供电产生磁场，且两组电磁线圈产生的磁场方向相反；
两个极性相反的环形电极，分别对应一个电磁线圈，设置在所述电磁线圈和所述油管突变段之间。
2.根据权利要求1所述的单级MHD原油旋流增输器，其特征在于：所述导磁环与所述油管突变段的起始位置、中间位置或终止位置同轴设置。
3.根据权利要求1或2所述的单级MHD原油旋流增输器，其特征在于：所述环形电极嵌设在所述油管突变段内或粘贴在所述油管突变段外壁。
4.根据权利要求3所述的单级MHD原油旋流增输器，其特征在于：每个电磁线圈远离所述环形铁芯的一侧还设置有导磁线圈套筒。
5.一种多级MHD原油旋流增输器，其特征在于，包括：至少两个单级MHD原油旋流增输器，所述单级MHD原油旋流增输器为权利要求1-4任一项所述的单级MHD原油旋流增输器；所述单级MHD原油旋流增输器分别设置在所述油管突变段的起始位置、中间位置或终止位置。
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