RU2437726C1

RU2437726C1 - Device for cleaning tubes of asphalt-tar-paraffin sediments

Info

Publication number: RU2437726C1
Application number: RU2010114677/05A
Authority: RU
Inventors: Александр Игоревич Орлов (RU); Александр Игоревич Орлов; Иван Иванович Попов (RU); Иван Иванович Попов; Владимир Григорьевич Соловьев (RU); Владимир Григорьевич Соловьев; Иван Петрович Зелди (RU); Иван Петрович Зелди
Original assignee: Общество с ограниченной ответственностью "Трубочист"; Александр Игоревич Орлов; Иван Иванович Попов
Priority date: 2010-04-14
Filing date: 2010-04-14
Publication date: 2011-12-27
Also published as: RU2010114677A

Abstract

FIELD: process engineering.

SUBSTANCE: invention relates to oil-and-gas industry and may be used for cleaning oil tubes of asphalt-tar-paraffin sediments. Proposed device comprises induction heater connected to AC source. Said induction heater is made up of independent coil sections wound on heat-insulation casing and distributed over its length. Induction heater coil section supply source is made up of frequency converter with input connected to industrial-frequency AC line and its output connected via electronic controller to induction heater. Control unit is connected with thermal gages mounted at check points of tube surface.

EFFECT: reduced power consumption.

2 dwg

Description

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть использовано для очистки труб нефтяного сортамента от асфальтосмолопарафиновых отложений.The invention relates to the oil and gas industry and can be used to clean pipes of oil assortment from asphalt tar and paraffin deposits.

Известен способ очистки труб от АСПО и устройство для его осуществления (патент RU 2124117). Способ очистки труб от АСПО заключается в их расплаве высокочастотным электромагнитным излучением и удалении продуктов плавления. Высокочастотный излучатель перемещают внутри трубы с помощью подвижного металлического штока, образуя совместно с очищаемой трубой коаксиальный волновод с изменяемой длиной. Устройство для осуществления способа содержит подвижный металлический шток, расположенный соосно внутри рабочей трубы.A known method of cleaning pipes from ASPO and a device for its implementation (patent RU 2124117). The method of cleaning pipes from ASPO is to melt them with high-frequency electromagnetic radiation and remove the melting products. The high-frequency emitter is moved inside the pipe using a movable metal rod, forming together with the pipe being cleaned, a coaxial waveguide with a variable length. A device for implementing the method comprises a movable metal rod located coaxially inside the working pipe.

Недостатком способа является ограниченность области применения устройства трубами с малой степенью забитости проходного канала АСПО из-за необходимости ввода в проходной канал подвижного металлического штока с высокочастотным излучателем, а также высокая энергоемкость вследствие расплава всей массы АСПО.The disadvantage of this method is the limited scope of the device with pipes with a small degree of clogging of the AFS feed channel due to the need to introduce a movable metal rod with a high-frequency emitter into the feed channel, as well as high energy consumption due to the melt of the entire ASPO mass.

Наиболее близким к заявленному устройству (прототипом) является устройство, реализующее способ удаления АСПО из металлической трубы (авторское свидетельство SU 857443, Е21В 43/00, 1981). Как и в прототипе, в заявленном устройстве удаление АСПО производится за счет разогрева материала трубы переменным магнитным полем.Closest to the claimed device (prototype) is a device that implements a method for removing paraffin from a metal pipe (copyright certificate SU 857443, ЕВВ 43/00, 1981). As in the prototype, in the claimed device, the removal of paraffin is carried out by heating the pipe material with an alternating magnetic field.

Недостатком этого устройства является его высокая энергоемкость вследствие расплава всей массы АСПО и отсутствия кожуха, теплоизолирующего очищаемую трубу.The disadvantage of this device is its high energy intensity due to the melt of the entire mass of paraffin and the absence of a casing that insulates the pipe being cleaned.

С целью снижения энергоемкости очистки труб от асфальтосмолопарафиновых отложений и расширения области применения устройства на трубы с любой степенью забитости асфальтосмолопарафиновыми отложениями в устройство, содержащее индукционный нагреватель, подключенный к источнику переменного тока, включены теплоизолирующий кожух, на который намотаны секции индукционного нагревателя, выполненные в виде независимых катушечных секций, намотанных на теплоизолирующий кожух, распределенных по всей его длине, источником питания катушечных секций индукционного нагревателя является преобразователь частоты, вход которого подключен к сети переменного тока промышленной частоты, выход - к индукционному нагревателю через электронный регулятор, блок управления которым соединен с термодатчиками, расположенными в контрольных точках поверхности очищаемой трубы. Приемная емкость служит для сбора извлеченных асфальтосмолопарафиновых отложений.In order to reduce the energy consumption of cleaning pipes from asphalt-resin-paraffin deposits and expand the scope of application of the device to pipes with any degree of clogging of asphalt-resin-paraffin deposits, a heat-insulating casing is included on the device containing an induction heater connected to an alternating current source, in which sections of the induction heater are wound, made in the form of independent coil sections wound on a heat-insulating casing, distributed along its entire length, a coil power source with ktsy induction heater is a frequency inverter, whose input is connected to the AC power frequency output - to an induction heater through electronic control, a control unit which is connected to temperature sensors located in the control points of the surface to be cleaned the pipe. The receiving tank serves to collect the recovered asphalt-resin-paraffin deposits.

Предлагаемое устройство очистки труб от АСПО поясняется фиг.1 и фиг.2. На фиг.1 изображена схема устройства, на фиг.2 - его рабочее положение.The proposed device for cleaning pipes from paraffin is illustrated in figure 1 and figure 2. Figure 1 shows a diagram of the device, figure 2 - its operating position.

В устройстве (фиг.1) имеется теплоизолирующий кожух 1, выполненный в виде трубы из термостойкого диэлектрического материала, например асбестоцементной трубы. Внутрь теплоизолирующего кожуха помещается очищаемая металлическая труба 2 с асфальтосмолопарафиновыми отложениями 3. Индукционный нагреватель (ИН) 4 металлической трубы служит источником переменного магнитного поля и выполнен в виде независимых катушечных секций, намотанных на теплоизолирующий кожух и распределенных по всей его длине. Преобразователь частоты (ПЧ) 5 служит для повышения частоты тока катушечных секций ИН, питается от сети переменного тока промышленной частоты. Электронный регулятор 6 тока индуктора подает энергию повышенной частоты от ПЧ на катушечные секции индукционного нагревателя. Блок управления 7 электронным регулятором принимает с термодатчиков 8 информацию о температуре очищаемой трубы в контрольных точках и вырабатывает управляющие воздействия для регулятора. Приемная емкость 9 служит для приема извлеченных из трубы асфальтосмолопарафиновых отложений.In the device (figure 1) there is a heat-insulating casing 1, made in the form of a pipe made of heat-resistant dielectric material, for example asbestos-cement pipe. Inside the heat-insulating casing is placed a cleaned metal pipe 2 with asphalt-resin-paraffin deposits 3. The induction heater (ID) 4 of the metal pipe serves as a source of alternating magnetic field and is made in the form of independent coil sections wound on a heat-insulating casing and distributed along its entire length. The frequency converter (IF) 5 is used to increase the frequency of the current of the coil sections IN, powered by an alternating current network of industrial frequency. The electronic regulator 6 of the inductor current supplies energy of increased frequency from the inverter to the coil sections of the induction heater. The control unit 7 by the electronic controller receives from the temperature sensors 8 information about the temperature of the pipe being cleaned at the control points and generates control actions for the controller. The receiving tank 9 is used for receiving extracted from the pipe asphalt-resin-paraffin deposits.

Устройство работает следующим образом. Очищаемую трубу с АСПО размещают на позицию очистки путем соосного горизонтального ввода в теплоизолирующий кожух, который затем устанавливают в рабочее положение (фиг.2) под углом к горизонтальной поверхности.The device operates as follows. The pipe to be cleaned with an AFS is placed at the cleaning position by horizontal coaxial entry into the heat-insulating casing, which is then installed in the working position (figure 2) at an angle to the horizontal surface.

Подается питание на первую снизу катушечную секцию ИН со стороны приемной емкости через электронный регулятор тока индуктора, соединенный с ПЧ. Катушечная секция ИН создает переменное магнитное поле, которое индуцирует вихревые токи в тонком слое внешней поверхности очищаемой трубы преимущественно в области, находящейся под этой катушечной секцией ИН, что приводит к разогреву нижней части очищаемой трубы и прилегающих к ней участков. Внутренняя поверхность этой области очищаемой трубы прогревается за счет высокой теплопроводности материала очищаемой трубы и принимает температуру, близкую к ее внешней поверхности. Достижение внутренней поверхностью очищаемой трубы температуры, превышающей температуру плавления АСПО, приводит к размягчению и оплавлению тонкого пристеночного слоя АСПО, прилегающего к нагретой области очищаемой трубы. Расплавленная часть пристеночного слоя АСПО частично стекает в приемную емкость, при этом обеспечивается свободный выход образующихся газов. Основная масса АСПО в центре нагретой области очищаемой трубы не расплавляется из-за низкой теплопроводности АСПО.Power is supplied to the first coil section IN from the bottom from the receiving capacitance side through an electronic inductor current controller connected to the inverter. The IN coil section creates an alternating magnetic field that induces eddy currents in a thin layer of the outer surface of the cleaned pipe, mainly in the area under this IN coil section, which leads to heating of the lower part of the cleaned pipe and adjacent sections. The inner surface of this region of the pipe being cleaned is warmed up due to the high thermal conductivity of the material of the pipe being cleaned and takes a temperature close to its outer surface. When the inner surface of the pipe being cleaned reaches a temperature higher than the melting point of the ARPD, it softens and melts the thin near-wall ARPD layer adjacent to the heated region of the pipe being cleaned. The molten part of the near-wall paraffin layer partially drains into the receiving tank, while ensuring the free exit of the generated gases. The bulk of the ARPD in the center of the heated region of the pipe being cleaned does not melt due to the low thermal conductivity of the ARPD.

Одновременно с разогревом очищаемой трубы в области под текущей катушечной секции ИН по мере достижения поверхностью очищаемой трубы в этой области температуры 60÷80°С включается следующая вышерасположенная катушечная секция ИН. При этом происходит разогрев второй снизу области очищаемой трубы, что вызывает размягчение и оплавление пристеночного слоя АСПО, прилегающего ко второй нагретой области очищаемой трубы. Подключение очередной катушечной секции происходит до разогрева верхнего конца трубы.Simultaneously with the heating of the pipe being cleaned in the area under the current ID coil section, as the surface of the pipe being cleaned reaches a temperature of 60 ÷ 80 ° C in this region, the next upstream ID coil section is turned on. In this case, the second region of the pipe being cleaned is warmed up, which causes softening and fusion of the parietal paraffin layer adjacent to the second heated region of the pipe being cleaned. The next coil section is connected until the upper end of the pipe is heated.

Поочередное включение катушечных секций ИН, начиная с нижней секции, приводит к последовательному оплавлению пристеночного слоя АСПО вдоль очищаемой трубы, в результате которого обеспечивается свободный выход образующихся газов и продуктов плавления АСПО, не вызывая взрывов при газообразовании и температурном расширении пристеночного слоя АСПО в замкнутом пространстве. Оплавленный пристеночный слой АСПО способен выполнять роль смазки при выходе из очищаемой трубы оплавленной твердой массы АСПО под действием ее силы тяжести.The alternate inclusion of the IN coil sections, starting from the lower section, leads to sequential melting of the ARPD wall layer along the pipe being cleaned, as a result of which the produced gases and ASPO melting products are free to escape, without causing explosions during gas formation and thermal expansion of the ARPD wall layer in an enclosed space. The melted parietal paraffin layer is capable of acting as a lubricant when the melted solid mass of paraffin deposits leaves the pipe being cleaned under the action of its gravity.

Разогрев соответствующей области очищаемой трубы под каждой катушечной секцией ИН продолжается до момента достижения этой областью со стороны внешней поверхности очищаемой трубы температуры 80÷120°С. Температура нагреваемой области внешней поверхности очищаемой трубы контролируется термодатчиками. В случае превышения температуры 80÷120°С режим разогрева области трубы под данной секцией меняется на режим поддержания температуры за счет установления требуемого тока индуктора с помощью электронного регулятора.The heating of the corresponding region of the pipe being cleaned under each IN coil section continues until this region reaches 80 ÷ 120 ° C from the outer surface of the pipe being cleaned. The temperature of the heated region of the outer surface of the pipe being cleaned is controlled by temperature sensors. If the temperature exceeds 80 ÷ 120 ° С, the heating mode of the pipe area under this section changes to the temperature maintenance mode by setting the required inductor current using the electronic controller.

После выхода из очищенной трубы оплавленной твердой массы АСПО подогрев очищаемой трубы продолжается до стекания всех расплавленных остатков АСПО в приемную емкость.After exiting the reflowed solid mass of the ARPD from the cleaned pipe, the heating of the cleaned pipe continues until all the molten ARPD residues drain into the receiving tank.

Снижение энергоемкости очистки труб от асфальтосмолопарафиновых отложений достигается благодаря освобождению от этих отложений без расплава всей их массы, т.к. энергия тратится только на расплав их пристеночного слоя и нагрев трубы, теплоизолированной от окружающей среды. Поскольку толщина выходящей из очищаемой трубы нерасплавленной массы АСПО не снижает эффективности выхода АСПО из трубы, устройство обеспечивает очистку труб с любой степенью забитости асфальтосмолопарафиновых отложений.Reducing the energy intensity of cleaning pipes from asphalt-resin-paraffin deposits is achieved due to the release of these deposits without melt of their entire mass, because energy is spent only on the melt of their parietal layer and the heating of a pipe thermally insulated from the environment. Since the thickness of the non-melted ASPO exiting the pipe being cleaned does not reduce the efficiency of the ASPO exit from the pipe, the device provides pipe cleaning with any degree of clogging of asphalt-resin-paraffin deposits.

Claims

A device for cleaning pipes from asphalt-resin-paraffin deposits, containing an induction heater connected to an AC source, characterized in that the induction heater of the pipe being cleaned is made in the form of independent coil sections wound on a heat-insulating casing distributed along its entire length, the power source of the coil sections of the induction heater is frequency converter, the input of which is connected to an alternating current network of industrial frequency, the output is to the induction heater through e an electronic controller, the control unit of which is connected to temperature sensors located at control points on the surface of the pipe being cleaned.