Способ и устройство нагрева высоковязких нефтей в трубопроводах высокочастотными электромагнитными полями



Способ и устройство нагрева высоковязких нефтей в трубопроводах высокочастотными электромагнитными полями
Способ и устройство нагрева высоковязких нефтей в трубопроводах высокочастотными электромагнитными полями

 


Владельцы патента RU 2589741:

Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" (RU)

Изобретение относится к области нагрева высоковязких нефтей в трубопроводах электромагнитными полями. Способ нагрева включает непрерывное воздействие электромагнитного поля на поток нефти в трубопроводе, при котором для продукции трубопровода определяют низшую критическую температуру Ткн, ниже которой температура продукции не должна снижаться, и высшую критическую температуру Ткв, выше которой нагрев продукции нецелесообразен, на блоке измерения температуры регистрируют начальную температуру продукции трубопровода T0; если Т0кн, через блок управления открывают первый электромагнитный клапан, а второй электромагнитный клапан закрывают. Устройство для осуществления способа содержит генератор электромагнитных волн, коаксиальный кабель для соединения генератора с излучателем, трубопровод, при этом в трубопровод врезается байпас со встроенным излучателем. Применение данного способа и устройства позволит снизить аварийные ситуации на трубопроводах и в узловых точках, а также повысить период охлаждения продукции трубопровода, так как данным способом прогревается весь объем продукции трубопровода. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к области технологии нагрева высоковязких нефтей в трубопроводах электромагнитными полями и может быть использовано на производствах нефтедобывающих и нефтетранспортирующих предприятий при транспортировке высоковязких нефтей по промысловым и магистральным трубопроводам. Обеспечивает повышение эффективности нагрева транспортируемой нефти за счет объемного прогрева и термодинамических процессов, возникающих в среде, находящейся под воздействием высокочастотного электромагнитного поля, а также снижение затрат электроэнергии.

Известно устройство для снижения вязкости нефти и нефтепродуктов при помощи комплексного воздействия микроволновой энергии и ультразвукового излучения, содержащее секцию микроволновой обработки и секцию ультразвуковой обработки (патент РФ №2382933, опубл. 27.02.2010). Секция микроволновой обработки содержит магнетронные генераторы, рупорные излучатели и окна связи с круглым волноводом, имеющим внутри коаксиально расположенную трубу из радиопрозрачного материала. В этом устройстве микроволновая энергия подается в трубопровод, который играет роль круглого волновода, посредством рупорных излучателей. Рупорные излучатели излучают электромагнитные волны в трубопровод через окно связи.

Недостатками данного устройства является то, что микроволновая энергия вводится в трубопровод в одной точке и в нефтяной среде, содержащей влагу, электромагнитная волна будет затухать на расстоянии нескольких сантиметров (до 10 см). Поэтому при значительных скоростях потока продукции трубопроводов либо в трубопроводах диаметром более 10 см описанное устройство будет работать не эффективно.

Наиболее близким аналогом изобретения является устройство разогрева вязких диэлектрических продуктов при их транспортировке трубопроводами (патент РФ №2439863, МПК Н05В 6/64, опубл. 10.01.2012), содержащий волновод в форме спиралевидной металлической полосы с распределенными на нем излучателями. Волновод расположен на тефлоновой трубе. Тефлоновая труба коаксиально установлена внутри трубопровода и плотно к нему прилегает. Источник микроволнового излучения соединен с волноводом с помощью коаксиального кабеля через отверстие в трубопроводе.

Однако описанная установка имеет ограничения по частоте излучения и не предусматривает использование электромагнитных волн высокочастотного диапазона (1-100 МГц), именно под воздействием которых происходит дипольная поляризация полярных компонент нефти, приводящая к объемному выделению тепла внутри потока. Кроме этого спиралевидный волновод внутри трубопровода создает дополнительное сопротивление.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности нагрева нефтей высокочастотными электромагнитными полями для обеспечения подвижности продукции трубопроводов и снижение затрат электроэнергии.

Технический результат в способе нагрева высоковязких нефтей в трубопроводах высокочастотными электромагнитными полями, заключающемся в непрерывном воздействии высокочастотного электромагнитного поля на поток нефти в трубопроводе, и в устройстве для осуществления данного способа, содержащем источник электромагнитных волн, достигается тем, что в трубопровод врезается байпас, выполненный в виде обвода трубопровода. Внутри байпаса при помощи центраторов устанавливается излучатель длиной, равной половине длины электромагнитной волны, и подсоединяется к высокочастотному генератору через коаксиальный кабель. Наружная поверхность излучателя изолируется радиопрозрачным материалом. Далее для продукции трубопровода определяют низшую критическую температуру Ткн, ниже которой температура продукции не должна снижаться, и высшую критическую температуру Ткв, выше которой нагрев продукции нецелесообразен. Затем на блоке измерения температуры регистрируют начальную температуру продукции трубопровода Т0. Если Т0кн, через блок управления открывают первый электромагнитный клапан, а второй электромагнитный клапан закрывают. Продукция попадает в байпас. Включают высокочастотный генератор. В блоке согласования сопоставлением значений волновых сопротивлений согласуют высокочастотный генератор с байпасом. Через блок измерения температуры измеряют температуру на выходе из байпаса Твых. Через блок управления регулируют мощность высокочастотного генератора до выполнения условия Твыхкв.

На фиг. 1 представлена схема устройства для реализации данного способа. Условные обозначения: 1 - трубопровод, 2 - байпас, 3 - излучатель электромагнитных волн, 4 - центраторы из радиопрозрачного материала, 5 - коаксиальный кабель, 6 - высокочастотный генератор, 7 - термопары, 8 - блок измерения температуры, 9 - первый электромагнитный клапан, 10 - второй электромагнитный клапан, 11 - блок согласования, 12 - блок управления.

Пример конкретной реализации.

Для контрольных испытаний способа были использованы макет устройства и нефть русского месторождения. Были определены значения Т0=24°C, Ткн=50°C и Ткв=70°C. Продукция прокачивалась через байпас. Затем был включен высокочастотный генератор с начальной мощностью 0,5 кВт. Было проведено согласование системы генератор-байпас. Контролируя температуру продукции на выходе из условия Твыхкв=70°C, была подобрана оптимальная мощность генератора 1,1 кВт.

Данный способ и устройство для его реализации могут быть использованы на промысловых и магистральных трубопроводах в условиях крайнего Севера и в других регионах Российской федерации и странах СНГ в зимний период. Применение данного способа и устройства позволит снизить аварийные ситуации на трубопроводах и в узловых точках, а также повысить период охлаждения продукции трубопровода, так как данным способом прогревается весь объем продукции трубопровода.

1. Способ нагрева высоковязких нефтей в трубопроводах высокочастотными электромагнитными полями, включающий непрерывное воздействие электромагнитного поля на поток нефти в трубопроводе, отличающийся тем, что для продукции трубопровода определяют низшую критическую температуру Ткн, ниже которой температура продукции не должна снижаться, и высшую критическую температуру Ткв, выше которой нагрев продукции нецелесообразен, на блоке измерения температуры регистрируют начальную температуру продукции трубопровода T0; если Т0кн, через блок управления открывают первый электромагнитный клапан, а второй электромагнитный клапан закрывают; включают высокочастотный генератор, в блоке согласования сопоставлением значений волновых сопротивлений согласуют высокочастотный генератор с излучателем, через блок измерения температуры измеряют температуру на выходе из байпаса Твых, через блок управления регулируют мощность высокочастотного генератора до выполнения условия Твыхкв.

2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее генератор электромагнитных волн, коаксиальный кабель для соединения генератора с излучателем, трубопровод, отличающееся тем, что в трубопровод врезается байпас со встроенным излучателем.

3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что излучатель устанавливается внутри байпаса при помощи центраторов из радиопрозрачного материала и длина излучателя составляет половину длины электромагнитной волны.

4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что наружная поверхность излучателя изолируется радиопрозрачным материалом.



 

Похожие патенты:

Изобретение предназначено для нагревания вязких текучих сред, а также для ликвидации и предотвращения образования отложений и пробок в трубопроводах (1) различного назначения, в частности непосредственно в добывающих скважинах.

Изобретение относится к вспомогательному сварочному оборудованию, которое может быть использовано для предварительного нагрева труб перед выполнением сварки или для последующей термической обработки сварного соединения труб.

Изобретение относится к области электротехники и может быть использовано в вакуумных установках для плавки и термообработки металлов. Технический результат: непрерывный контроль симметрии и величины напряжения вывода индуктора относительно заземленной нейтрали питающей сети, быстрое снижение напряжения на нагрузке при увеличении контролируемого напряжения выше установленного значения, надежное и плавное выключение преобразователя при пробое вывода нагрузки на заземленную нейтраль, повышение электрического КПД индуктора, улучшение формы выходного тока.

Изобретение относится к системе для сварки, нагревательной индукционной системе и способу нагрева с использованием системы для сварки. Нагревательная индукционная система (34), используемая в системе для сварки, включает в себя катушку (36) индукционного нагрева, расположенную рядом со сварочной горелкой или установкой для плазменной резки (16).

Изобретение относится к области индукционного нагрева и термообработки деталей сложной формы, при проведении которой используют комбинацию различных режимов индукционного нагрева, характеризуемых различными частотами тока.

Нагревательный кабель относится к электрическим нагревательным кабелям, в частности к нагревательным кабелям, работающим на скин-эффекте, снабженным неорганической керамической изоляцией.
Изобретение относится к электротехнике, а именно к теплогенерирующему электромеханическому преобразователю, предназначенному для нагрева и/или перемещения жидкой или газообразной среды.

Устройство индукционного нагрева с поперечным потоком обеспечивает возможность пересечения переменным магнитным полем стороны листа проводящего листа, который перемещается в одном направлении, в результате чего происходит индуктивный нагрев проводящего листа.

Устройство индукционного нагрева поперечным потоком позволяет переменному магнитному полю пересекать грань проводящего листа, который транспортируется в одном направлении, тем самым индуктивно нагревая проводящий лист.

Система нагревания подземного пласта содержит протяженный электрический проводник, размещенный в подземном пласте. Электрический проводник расположен между, по меньшей мере, первым электрическим контактом и вторым электрическим контактом.
Наверх