RU2382933C1 - Plant for oil and oil products viscosity decrease using microwave and ultrasonic radiation complex treatment - Google Patents
Plant for oil and oil products viscosity decrease using microwave and ultrasonic radiation complex treatment Download PDFInfo
- Publication number
- RU2382933C1 RU2382933C1 RU2008142466/06A RU2008142466A RU2382933C1 RU 2382933 C1 RU2382933 C1 RU 2382933C1 RU 2008142466/06 A RU2008142466/06 A RU 2008142466/06A RU 2008142466 A RU2008142466 A RU 2008142466A RU 2382933 C1 RU2382933 C1 RU 2382933C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- oil
- microwave
- ultrasonic
- viscosity
- field
- Prior art date
Links
Abstract
Description
Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано при проектировании промысловых и магистральных трубопроводов, а также при транспортировке нефти на терминалах.The invention relates to the oil industry and can be used in the design of field and trunk pipelines, as well as in the transportation of oil at terminals.
Известно снижение вязкости нефти в системах трубопроводов, которое производится с применением:It is known to reduce the viscosity of oil in piping systems, which is performed using:
- термообработки. Для этого используются жаровые трубы, на поверхности которых температура нефти больше, чем в остальном объеме, что приводит к структурным изменениям, ухудшающим ее характеристики;- heat treatment. For this, flame tubes are used, on the surface of which the oil temperature is higher than in the rest of the volume, which leads to structural changes that worsen its characteristics;
- добавление поверхностно-активных веществ (ПАВ). Этот способ не является универсальным, так как эффект снижения вязкости зависит от химического состава нефти, что требует «индивидуального» подбора ПАВ;- the addition of surface-active substances (surfactants). This method is not universal, since the effect of reducing the viscosity depends on the chemical composition of the oil, which requires an “individual” selection of surfactants;
- смешивание нефти высокой вязкости с нефтью, имеющей низкую вязкость, т.е. легкой. Такой способ экономически невыгоден и, кроме этого, предусматривает наличие легкой нефти на промыслах, что не всегда выполняется.- mixing oil of high viscosity with oil having a low viscosity, i.e. easy. This method is economically disadvantageous and, in addition, provides for the presence of light oil in the fields, which is not always the case.
Известно устройство уменьшения вязкости нефтепродукта в виде ультразвуковой антенны или фазированной антенной решетки. Сфокусированным ультразвуковым излучением проводят сканирование по всему объему нефтепродукта (см. заявку на изобретение РФ №93047039, МПК F17D 1/16).A device for reducing the viscosity of a petroleum product in the form of an ultrasonic antenna or a phased array antenna is known. Focused ultrasound scans the entire volume of the oil product (see application for invention of the Russian Federation No. 93047039, IPC F17D 1/16).
Данное решение технически труднореализуемо и осуществляется только за счет звуковой энергии, что требует больших энергетических затрат на ее получение. В этом случае воздействие идет на холодную нефть, в которой еще сильны связи между ее структурными образованиями.This solution is technically difficult to implement and is carried out only at the expense of sound energy, which requires large energy costs to obtain it. In this case, the effect is on cold oil, in which the connections between its structural formations are still strong.
Известно, что для снижения вязкости нефти можно использовать источник высокочастотного электромагнитного поля (см. Ширяева Р.Н., Кудашева Ф.Х., Гимаев Р.Н, Сагитова Ч.Х. О реологических свойствах нефтей с высоким содержанием смол и асфальтенов. Химия и технология топлив и масел, №3, 2006).It is known that to reduce the viscosity of oil, a high-frequency electromagnetic field source can be used (see Shiryaeva R.N., Kudasheva F.Kh., Gimaev R.N., Sagitova Ch.Kh. On the rheological properties of oils with a high content of resins and asphaltenes. Chemistry and technology of fuels and oils, No. 3, 2006).
Недостаток заключается в том, что использование только высокочастотного электромагнитного поля для улучшения реологических свойств нефтей с повышенным содержанием смолисто-асфальтеновых веществ не всегда целесообразно. Обычный термонагрев может давать лучше результаты, что, по-видимому, связано с поляризацией смолистых компонентов в электромагнитном поле и, как следствие, образование крупных ассоциатов, увеличивающих вязкость нефти.The disadvantage is that the use of only a high-frequency electromagnetic field to improve the rheological properties of oils with a high content of tar-asphaltene substances is not always advisable. Conventional thermal heating can give better results, which is apparently due to the polarization of the resinous components in the electromagnetic field and, as a result, the formation of large associates that increase the viscosity of the oil.
Задачей предлагаемого изобретения является расширение возможностей полевой обработки нефти путем комплексного воздействия микроволновой энергии и ультразвукового излучения.The objective of the invention is to expand the field of oil processing through the combined effects of microwave energy and ultrasonic radiation.
Техническим результатом изобретения является возможность снижения вязкости нефти и нефтепродуктов с высоким содержанием смол, асфальтенов и парафинов.The technical result of the invention is the ability to reduce the viscosity of oil and petroleum products with a high content of resins, asphaltenes and paraffins.
Поставленная задача решается тем, устройство для снижения вязкости нефти и нефтепродуктов содержит микроволновую и ультразвуковую секции, образующие единый модуль обработки, при этом микроволновая секция содержит магнетронные генераторы, каждый из которых соединен через рупорные излучатели и окна связи с круглым волноводом, имеющим внутри коаксиально расположенную трубу из радиопрозрачного материала для транспортирования нефти, а ультразвуковая секция содержит охлаждаемые водой магнитострикционные излучатели с запрессованными внутри каждого металлическими стаканами, сваренными между собой в цилиндрическую колонну, труба из радиопрозрачного материала и цилиндрическая колонна имеют одинаковый диаметр и соосно соединены через фланцы.The problem is solved in that the device for reducing the viscosity of oil and oil products contains a microwave and ultrasonic sections forming a single processing module, while the microwave section contains magnetron generators, each of which is connected through horn emitters and communication windows with a round waveguide having a coaxially located tube inside from radiolucent material for oil transportation, and the ultrasonic section contains magnetically cooled radiators with water pressed into utri each metallic glasses welded together into a cylindrical column tube of radiotransparent material and a cylindrical column having the same diameter and coaxially connected through flanges.
Геометрия рупорных излучателей и их угол наклона к оси круглого волновода выбраны из условия минимального отражения микроволновой энергии от радиопрозрачной трубы, заполненной нефтью.The geometry of the horn emitters and their angle of inclination to the axis of the circular waveguide are selected from the condition for minimal reflection of microwave energy from a radiotransparent pipe filled with oil.
Геометрия рупорных излучателей и их угол наклона к оси круглого волновода подбираются из условия минимального отражения микроволновой энергии от радиопрозрачной трубы, заполненной нефтью.The geometry of the horn emitters and their angle of inclination to the axis of the circular waveguide are selected from the condition of minimal reflection of microwave energy from a radiotransparent pipe filled with oil.
Изобретение поясняется чертежом фрагмента установки, гдеThe invention is illustrated by a fragment of the installation, where
1 - круглый волновод;1 - round waveguide;
2 - окно связи;2 - communication window;
3 - рупорный излучатель;3 - horn emitter;
4 - труба из радиопрозрачного материала;4 - pipe made of radiolucent material;
5 - магнитострикционный излучатель;5 - magnetostrictive emitter;
6 - колонна модуля ультразвуковой обработки;6 - column module ultrasonic processing;
7 - фланцы.7 - flanges.
Установка состоит из секции микроволновой обработки, содержащей круглый волновод 1, в который поступает через окна связи 2 микроволновая энергия от магнетронных генераторов (на чертеже не показаны), каждый из которых подключен к рупорным излучателям 3, установленным на круглом волноводе с коаксиально расположенной внутри него трубой 4 из радиопрозрачного материала, и модуля ультразвуковой обработки, содержащего цилиндрические магнитострикционные излучатели 5 запрессованными внутрь каждого излучателя металлическими стаканами, которые сваркой соединены в трубу 6. Трубы 4 и 6 стыкуются через фланец 7. Рубашки охлаждения магнитострикционных излучателей на чертеже не показаны.The installation consists of a microwave processing section containing a round waveguide 1, which receives microwave energy from magnetron generators (not shown in the drawing) through communication windows 2, each of which is connected to horn emitters 3 mounted on a round waveguide with a tube coaxially located inside it 4 of radiolucent material, and an ultrasonic processing module containing cylindrical magnetostrictive emitters 5 metal cups pressed into each emitter, which welding connected to the pipe 6. Pipes 4 and 6 are joined through the flange 7. The cooling shirts of the magnetostrictive emitters are not shown in the drawing.
Установка работает в проточном режиме. Движущийся поток нефти сначала проходит зону воздействия микроволнового поля, а затем ультразвукового воздействия. Возможна и обратная последовательность обработки.The unit operates in flow mode. The moving oil stream first passes through the microwave field, and then through the ultrasonic wave. The reverse sequence of processing is also possible.
Действие ее основано на следующих факторах.Its action is based on the following factors.
Асфальтены в нефти находятся в коллоидном состоянии. Полярные компоненты смол, адсорбируясь на поверхности частиц асфальтенов, образуют сольватные оболочки, способствующие объединению асфальтеновых частиц в крупные агрегаты. В микроволновом поле дипольные молекулы смол совершают колебательные движения, что приводит к появлению термоупругих напряжений в сольватной оболочке, которые вызывают понижение ее прочности и разрушение. В результате этого процесса вероятность слипания асфальтеновых ядер в крупные агрегаты уменьшается и, как следствие, уменьшается вязкость.Asphaltenes in oil are in colloidal state. The polar components of the resins, adsorbing on the surface of asphaltene particles, form solvate shells that facilitate the association of asphaltene particles into large aggregates. In the microwave field, dipole resin molecules oscillate, which leads to the appearance of thermoelastic stresses in the solvation shell, which cause a decrease in its strength and destruction. As a result of this process, the probability of adhesion of asphaltene nuclei to large aggregates decreases and, as a result, viscosity decreases.
Кавитационные эффекты, возникающие при воздействии ультразвука на нефть, препятствуют объединению поляризованных ассоциатов в крупные структуры, диспергируя их на более мелкие группы молекул. Обработка нефти микроволновым полем и ультразвуком позволяет получать пониженное значение ее вязкости, сохраняющиеся в течение длительного промежутка времени - несколько суток.Cavitation effects arising from the action of ultrasound on oil prevent the association of polarized associates into large structures, dispersing them into smaller groups of molecules. Processing oil with a microwave field and ultrasound allows to obtain a reduced value of its viscosity, which lasts for a long period of time - several days.
Пример. Проверка описываемого способа на пилотной установке производительностью 2 литра/мин выполнялась с образцами нефти Щельяюрской группы, физико-химические характеристики которой даны в таблице 1.Example. Verification of the described method on a pilot plant with a capacity of 2 liters / min was carried out with oil samples of the Shchelyaur group, the physicochemical characteristics of which are given in table 1.
Реологические свойства исследовались на вибрационном вискозиметре SV-10.The rheological properties were investigated on a SV-10 vibrating viscometer.
В качестве источников микроволнового излучения использовались магнетронные генераторы мощностью 1000 Вт каждый, работающие на частоте 2450 МГц. В качестве источников ультразвука использовались серийные магнитострикционные излучатели от установки УПХА-Р16, работающие на частоте 16 кГц. Нефть транспортировалась по трубе с внутренним диаметром 76 мм.Magnetron generators with a power of 1000 W each, operating at a frequency of 2450 MHz, were used as sources of microwave radiation. Serial magnetostrictive emitters from the UPHA-R16 installation operating at a frequency of 16 kHz were used as sources of ultrasound. Oil was transported through a pipe with an inner diameter of 76 mm.
Образцы нефти, после одного прохождения ее через модуль обработки, помещались в термостат на 46 часов, после чего проводились измерения вязкости, результаты которых приведены в таблице 2. Получено, что независимо от физико-химического характера нефти оптимальным вариантом является ее комплексная обработка микроволновым излучением и ультразвуковым воздействием.Oil samples, after one passage through the processing module, were placed in a thermostat for 46 hours, after which viscosity measurements were carried out, the results of which are shown in Table 2. It was found that regardless of the physicochemical nature of the oil, it is optimal to complexly process it with microwave radiation and ultrasonic exposure.
Предлагаемая конструкция обеспечивает распределенное в пространстве микроволновое излучение, которое позволяет получить длительную обработку нефти и, в совокупности с кавитационными эффектами ультразвука, синергетический результат. При необходимости часть магнетронных генераторов или магнитострикционных излучателей отключаются, что позволяет экономно использовать электроэнергию. Если обработка нефти одним модулем не дает эффекта снижения вязкости до требуемой величины, число модулей увеличивается, что представляет собой простую операцию стыковки труб через фланцевые соединения.The proposed design provides distributed in space microwave radiation, which allows you to get a long-term oil treatment and, in conjunction with the cavitation effects of ultrasound, a synergistic result. If necessary, part of the magnetron generators or magnetostrictive emitters are turned off, which allows the economical use of electricity. If the processing of oil by one module does not give the effect of reducing the viscosity to the desired value, the number of modules increases, which is a simple operation of joining pipes through flange connections.
Claims (2)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008142466/06A RU2382933C1 (en) | 2008-10-28 | 2008-10-28 | Plant for oil and oil products viscosity decrease using microwave and ultrasonic radiation complex treatment |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU2008142466/06A RU2382933C1 (en) | 2008-10-28 | 2008-10-28 | Plant for oil and oil products viscosity decrease using microwave and ultrasonic radiation complex treatment |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2382933C1 true RU2382933C1 (en) | 2010-02-27 |
Family
ID=42127882
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU2008142466/06A RU2382933C1 (en) | 2008-10-28 | 2008-10-28 | Plant for oil and oil products viscosity decrease using microwave and ultrasonic radiation complex treatment |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2382933C1 (en) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2550822C1 (en) * | 2014-05-16 | 2015-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Device for oil product dehydration by water drop evaporation |
RU2589741C1 (en) * | 2015-01-12 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" | Method and device for high-viscosity oil heating in pipelines of high-frequency electromagnetic fields |
RU2721955C1 (en) * | 2019-12-26 | 2020-05-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр изучения и исследования нефти" | Wave action device for oil stock preparation |
US11346196B2 (en) | 2018-09-21 | 2022-05-31 | Ilmasonic-Science Limited Liability Company | Method and apparatus for complex action for extracting heavy crude oil and bitumens using wave technologies |
RU2795858C1 (en) * | 2022-08-23 | 2023-05-12 | Эльшан Тарланович Гасымов | Method for reducing viscosity of oil and petroleum products and device for its implementation |
-
2008
- 2008-10-28 RU RU2008142466/06A patent/RU2382933C1/en not_active IP Right Cessation
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
RU2550822C1 (en) * | 2014-05-16 | 2015-05-20 | Федеральное государственное бюджетное учреждение науки Институт проблем управления им. В.А. Трапезникова Российской академии наук | Device for oil product dehydration by water drop evaporation |
RU2589741C1 (en) * | 2015-01-12 | 2016-07-10 | Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" | Method and device for high-viscosity oil heating in pipelines of high-frequency electromagnetic fields |
US11346196B2 (en) | 2018-09-21 | 2022-05-31 | Ilmasonic-Science Limited Liability Company | Method and apparatus for complex action for extracting heavy crude oil and bitumens using wave technologies |
RU2721955C1 (en) * | 2019-12-26 | 2020-05-25 | Общество с ограниченной ответственностью "Центр изучения и исследования нефти" | Wave action device for oil stock preparation |
RU2795858C1 (en) * | 2022-08-23 | 2023-05-12 | Эльшан Тарланович Гасымов | Method for reducing viscosity of oil and petroleum products and device for its implementation |
RU220146U1 (en) * | 2022-12-19 | 2023-08-29 | Общество с ограниченной ответственностью "ФОЛИО 2000" | ULTRASONIC RADIATION FOR CYLINDRICAL REACTORS |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
RU2382933C1 (en) | Plant for oil and oil products viscosity decrease using microwave and ultrasonic radiation complex treatment | |
CN201625531U (en) | Multifunction ultrasound-microwave collaboration chemical reactor | |
US2811624A (en) | Radiation systems | |
US4114011A (en) | Microwave heating method and apparatus | |
US20090295509A1 (en) | Apparatus and method for reaction of materials using electromagnetic resonators | |
US20170190984A1 (en) | A method of cracking and/or demulsification of hydrocarbons and/or fatty acids in emulsions | |
WO2006086049A1 (en) | Microwave fluid heating and distillation method | |
US20150090635A1 (en) | Hydrocarbon resource processing device including radio frequency applicator and related methods | |
WO2007082438A1 (en) | Recess waveguide microwave chemical plant for production of ethene from natural gas and the process using said plant | |
US2161292A (en) | Radiating device | |
US20170101584A1 (en) | Wave modes for the microwave induced conversion of coal | |
US20060006171A1 (en) | Distillation and distillate method by microwaves | |
US6265702B1 (en) | Electromagnetic exposure chamber with a focal region | |
RU2721955C1 (en) | Wave action device for oil stock preparation | |
RU2338775C1 (en) | Modular microwave device for oil dehydration and demineralisation | |
RU2701431C1 (en) | Method for viscosity reduction of high-viscosity oil stock for pipeline transport | |
JP2005108600A (en) | In-liquid plasma generation device and in-liquid plasma generation method | |
RU2589741C1 (en) | Method and device for high-viscosity oil heating in pipelines of high-frequency electromagnetic fields | |
WO2013005420A1 (en) | Microwave heating device | |
US7022953B2 (en) | Electromagnetic flowing fluid heater | |
US8771481B2 (en) | Hydrocarbon resource processing apparatus including a load resonance tracking circuit and related methods | |
RU2439863C1 (en) | Device for heating-up of viscous dielectric products during their transportation through pipelines | |
Jun et al. | Design of the ECRH/ECCD launcher system for HL-2A tokamak | |
WO2013183137A1 (en) | Fuel-synthesizing process and fuel-synthesizing equipment | |
RU2681619C1 (en) | Method and device for diluting oil sludge inside tanks and closed capacities with microwave-field |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
MM4A | The patent is invalid due to non-payment of fees |
Effective date: 20101029 |