Устройство для борьбы с отложениями парафина на трубчатых поверхностях

 

Изобретение относится к технике и технологии добычи нефтяного сырья, содержащего парафины и асфальтосмолистые вещества, а также его транспортировке в промысловых нефтепроводах и решает задачу по борьбе с отложениями парафина на трубчатых поверхностях. Устройство содержит катушку индуктивности, размешенную на внешней поверхности участка нефтепровода и подключенную к источнику переменного тока. Катушка индуктивности согласно изобретению, выполнена в виде съемной четырехугольной рамки, две противоположные стороны которой расположены вдоль образующих участка нефтепровода, а две другие противоположные стороны выполнены в форме, повторяющей профиль внешней поверхности в поперечном сечении участка нефтепровода, Целесообразно, чтобы катушка индуктивности была подключена к источнику переменного тока через конденсатор, емкость которого удовлетворяет соотношению: где f - частота переменного тока Гц; L - индуктивность катушки Гн; С - емкость конденсатора Ф. Выгодно, чтобы расстояние между сторонами рамки, расположенными вдоль образующих участка нефтепровода, было равно внешнему диаметру нефтепровода. 2 з.п.ф-лы. 3 ил.

Изобретение относится к технике и технологии добычи нефтяного сырья, содержащего парафины и асфальтосмолистые вещества, а также его транспортировке в промысловых нефтепроводах.

Из предшествующего уровня техники известно устройство для борьбы с отложениями парафина на трубчатых поверхностях [1], содержащее участок нефтепровода, выполненный из немагнитного материала и снабженный соленоидом, который расположен снаружи участка нефтепровода и подключен к источнику переменного тока. Известное устройство обеспечивает воздействие на поток нефти переменным магнитным полем, в результате чего происходит кристаллизация парафина в объеме нефти, а следовательно, позволяет избежать отложения парафина на стенках оборудования, по которому движется нефть.

Недостаток этого устройства заключается в том, что его ремонт и установка на действующих нефтепроводах сопряжена с большими трудозатратами и остановкой процесса транспортировки нефти по нефтепроводу.

Известно также устройство для борьбы с отложениями парафина на трубчатых поверхностях [2], выбранное в качестве прототипа и содержащее катушку индуктивности, размещенную на внешней поверхности участка нефтепровода и подключенную и источнику переменного тока.

Известное устройство обеспечивает не только воздействие на поток нефти переменным магнитным полем, но и разогрев компонентов потока, обладающих значительными диэлектрическими потерями.

Недостаток этого устройства заключается в том, что оно имеет сложную конструкцию, в результате чего установка его на действующих нефтепроводах сопряжена с большими трудозатратами и остановкой процесса транспортировки нефти.

В основу изобретения поставлена задача создания устройства для борьбы с отложениями парафина на трубчатых поверхностях, конструктивное выполнение которого обеспечило бы возможность установки и съема его на любом участке нефтепровода без нарушения процесса транспортировки нефти.

Поставленная задача решена тем, что в устройстве для борьбы с отложениями парафина на трубчатых поверхностях, включающем катушку индуктивности, размещенную на внешней поверхности участка нефтепровода и подключенную к источнику переменного тока, согласно изобретению катушка индуктивности выполнена в виде съемной четырехугольной рамки, две противоположные стороны которой расположены вдоль образующих участка нефтепровода, а две другие противоположные стороны выполнены в форме, повторяющей профиль внешней поверхности в поперечном сечении участка нефтепровода.

Целесообразно, чтобы катушка индуктивности была подключена к источнику переменного тока через конденсатор, емкость которого удовлетворяет соотношению: , где f - частота переменного тока, Гц; L - индуктивность катушки, Гн; C - емкость конденсатора, Ф.

Выгодно, чтобы расстояние между сторонами рамки, расположенными вдоль образующих участка нефтепровода, было равно внешнему диаметру нефтепровода.

Такое выполнение устройства обеспечивает установку его на участок действующего нефтепровода без нарушения процесса транспортировки по нему нефти. При этом участок нефтепровода может быть как прямолинейным, так и криволинейным (например, в виде гиба на 180^o). Кроме того, предложенное выполнение и размещение катушки индуктивности обеспечивает минимальное ослабление внешнего магнитного поля материалом трубы. Физически это обусловлено тем, что при предложенном расположении катушки индуктивности на трубе эффект экранирования примерно равен , где
D - внешний диаметр трубы, м;
h - толщина стенки трубы, м;
μ - магнитная проницаемость материала трубы (150-200 Гн/м - для сталей).

Иными словами для типичных размеров труб ослабление величины магнитного поля материалом трубы будет невелико.

В качестве дополнительного технического результата, достигаемого при использовании предложенного устройства, является возможность нагрева стенок нефтепроводов в местах, имеющих большое гидравлическое сопротивление (гиб на 90 и 180^o).

На фиг. 1 изображена принципиальная схема устройства, установленного на прямолинейном участке нефтепровода; на фиг. 2 - разрез А-А на фиг. 1; на фиг. 3 - размещение катушки индуктивности на криволинейном участке нефтепровода.

Устройство для борьбы с отложениями парафина на трубчатых поверхностях содержит катушку I индуктивности, размещенную на участке 2 нефтепровода и подключенную через конденсатор 3 к источнику 4 переменного тока. На фиг. 2 линиями со стрелками условно показана картина распределения магнитно-силовых линий. Катушка I индуктивности выполнена в виде четырехугольной рамки, две стороны 5 и 5' которой расположены вдоль образующих участка 2, а две другие стороны 6 и 6' выполнены в виде дуг (т.е. по форме, повторяющей профиль внешней поверхности в поперечном сечении участка 2). Расстояние между сторонами 5 и 5' предпочтительно должно равняться внешнему диаметру участка 2 нефтепровода.

Электрический ток в катушке 1 индуктивности и конденсатор 3 образуют последовательный контур с частотой резонанса, равной частоте источника переменного тока, что обеспечивает максимальную величину тока в цепи. Переменное магнитное поле внутри участка 2 нефтепровода создается электрическим током, протекающим по катушке 1 индуктивности. Картина распределения магнитно-силовых линий по сечению участка 1 нефтепровода показана на фиг. 2.

Под действием переменного магнитного поля происходит также возникновение вихревых токов в материале участка 2 нефтепровода. В результате этого происходит разогрев стенок нефтепровода. Таким образом, предложенное устройство может быть использовано также для удаления отложений парафина на участках нефтепровода, обладающих большим гидравлическим сопротивлением, например в местах гиба на 90 и 180^o.

Формула изобретения

1. Устройство для борьбы с отложения парафина на трубчатых поверхностях, включающее катушку индуктивности, размещенную на внешней поверхности участка нефтепровода и подключенную к источнику переменного тока, отличающееся тем, что катушка индуктивности выполнена в виде съемной четырехугольной рамки, две противоположные стороны которой расположены вдоль образующих участка нефтепровода, а две другие противоположные стороны выполнены в форме, повторяющей профиль внешней поверхности поперечного сечения участка нефтепровода.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что катушка индуктивности подключена к источнику переменного тока через конденсатор, емкость которого удовлетворяет соотношению

где f - частота переменного тока, Гц;
L - индуктивность катушки, Гн;
C - емкость конденсатора, Ф.

3. Устройство по п.1, отличающееся тем, что расстояние между сторонами рамки, расположенными вдоль образующих участка нефтепровода, равно внешнему диаметру нефтепровода.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3