Формирователь электрического воздействия на вязкость потока нефти

Авторы патента:

F17D1/16 - облегчение перемещения жидкостей или воздействие на перемещение вязких продуктов изменением их вязкости

C10G15/08 - с помощью электрических средств или электромагнитных или механических колебаний

Владельцы патента RU 2614757:

Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования "Национальный исследовательский Томский политехнический университет" (RU)

Изобретение относится к формирователю электрического воздействия на вязкость потока нефти, содержащему электролизер с пластографитовыми электродами. Формирователь характеризуется тем, что содержит два триггера, которые последовательно соединены между собой и подключены «на землю», объединенным входом соединены с выходом порогового элемента, а выходами подключены к входу интегратора, выход которого подключен к входу усилителя постоянного тока, выход которого соединен с объединенными входами порогового элемента и электролизера с плоскопараллельными пластографитовыми или титановыми электродами для размещения в потоке нефти. Технический результат: упрощение устройства и расширение его функциональных возможностей путем использования непосредственно в потоке нефти в широком диапазоне частот, возможность управления параметрами генерируемых им переменного тока и напряжения в реальном времени. 1 ил.

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к облегчению перемещения вязких продуктов воздействием на изменение их вязкости с помощью электрических средств или механических колебаний.

Известно устройство снижения вязкости нефти в потоке [RU 2436835 С1, МПК C10G 15/08, F17D 1/16 (2006.01), опубл. 20.12.2011], включающее однокамерный электролизер с пластографитовыми электродами и защитными ионитовыми мембранами: катионитовой у анода и анионитовой у катода, катодную и анодную газовые камеры, буферную емкость для исходной нефти, газгольдер для сбора образующихся газообразных продуктов при электрохимической обработке нефти, рабочую электролизную камеру, приемную буферную емкость и блок питания переменным асимметричным током. Электролизер с пластографитовыми электродами создает равномерное распределение напряженности электростатического поля.

Это техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Недостатками прототипа являются сложность его конструкции, выражающаяся в том, что для создания электрического поля требуется формирование воздействия двух источников напряжений питания: переменного и постоянного, частота которых находится в диапазоне от 1 Гц до 3⋅10³ Гц, и отсутствие возможности управления в реальном времени параметрами переменного тока. Все это сужает функциональные возможности по эффективному воздействию на поток нефти переменной вязкости в реальном времени.

Задачей изобретения является упрощение устройства и расширение его функциональных возможностей путем использования в потоке нефти в широком диапазоне частот, возможность управления параметрами генерируемых им переменного тока и напряжения в реальном времени.

Поставленная задача достигается тем, что формирователь электрического воздействия на вязкость потока нефти, также как в прототипе, содержит электролизер с пластографитовыми электродами.

В отличие от прототипа два триггера последовательно соединены между собой и подключены «на землю», объединенным входом соединены с выходом порогового элемента, а выходами подключены к входу интегратора. Выход интегратора подключен к входу усилителя постоянного тока, выход которого соединен с объединенными входами порогового элемента и электролизера с плоскопараллельными пластографитовыми или титановыми электродами для размещения в потоке нефти.

Предложенное устройство можно использовать непосредственно в потоке нефти и нефтепродуктов переменной вязкости в широком диапазоне частот, а также управлять параметрами генерируемых им переменного тока и напряжения в реальном времени. Формирователь электрического воздействия на вязкость потока нефти создает режимы тактируемого управляемого стабильного электрического воздействия в диапазоне частот от 10^-4 Гц до 10⁸ Гц, что позволяет разрушать фракции нефти от самых тяжелых (при частоте 10^-4 - 10 Гц) до самых легких (при частоте свыше 10 Гц). Это происходит под действием линейно изменяющихся параметров электрического воздействия: формы, скважности, амплитуды и частоты напряжения и тока, приводящих к возникновению низкочастотного электрохимического резонанса. Необходимые параметры изменения электрического поля, влияющие на текучую среду, создаются, во-первых, действием разнополярных перепадов электрического потенциала, вырабатываемых цепью из двух триггеров, во-вторых, симметрично и, если это необходимо, ассимметрично изменяющимся потенциалом напряжений, формируемых интегратором. При этом усилитель постоянного тока обеспечивает уровень тока, необходимый для работы электролизера в течении времени, необходимого и достаточного для эффективного воздействия на поток нефти, нефтепродуктов, вязких жидкостей на основе парафина, битума и других на смешанной основе для уменьшения их вязкости.

Таким образом, при упрощении устройства расширены его функциональные возможности.

На фиг. 1 представлена блок-схема заявляемого устройства.

Формирователь электрического воздействия на вязкость потока нефти содержит корпус, внутри которого размещены два триггера: основной 1 (Тг1) и дополнительный 2 (Тг2), интегратор 3 (Ин), усилитель постоянного тока 4 (УПТ), электролизер 5 (ЭВ) с плоскопараллельными пластографитовыми или титановыми электродами и пороговый элемент 6 (ПЭ).

Два триггера 1 (Тг1) и 2 (Тг2) последовательно соединены между собой и подключены «на землю». Объединенным входом они соединены с выходом порогового элемента 6 (ПЭ), а выходами подключены к входу интегратора 3 (Ин). Выход интегратора 3 (Ин) подключен к входу усилителя постоянного тока 4 (УПТ), выход которого соединен с объединенным входом порогового элемента 6 (ПЭ) и электролизера 5 (ЭВ) с плоскопараллельными пластографитовыми или титановыми электродами для размещения в потоке нефти.

При технической реализации опытного образца заявляемого устройства триггеры 1 (Тг1) и 2 (Тг2) выполнены на дискретных транзисторных элементах серии КТ 315. Интегратор 3 (Ин) выполнен на дискретных транзисторных элементах, соответствующих требованиям комплиментарной пары транзисторов разной проводимости серий КТ 315 и КТ 361. Усилитель постоянного тока 4 (УПТ) выполнен на транзисторах средней мощности, составляющих по своим характеристикам комплиментарную пару П 306 и П 701 для формирования низкочастотного воздействия, и транзисторах КТ 814 и КТ 819 для формирования высокочастотного воздействия. В качестве порогового элемента 6 (ПЭ) использовалась схема встречно-включенных стабилитронов серии Д815Г.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии оба триггера 1 (Тг1) и 2 (Тг2) находятся в устойчивом положении: напряжение на выходе триггера 1 (Тг1) положительное, а напряжение на выходе триггера 2 (Тг2) равно нулю. При этом положительное напряжение на выходе из триггера 1 (Тг1) открывает один триод интегратора 3 (Ин). Заряд конденсатора интегратора 3 (Ин) через открытый транзистор вызывает увеличение электрического потенциала на его выходе, что ведет к возрастанию потенциала на выходе усилителя постоянного тока 4 (УПТ), приложенного к входу порогового элемента 6 (ПЭ) и к входным клеммам электролизера 5 (ЭВ) с плоскопараллельными пластографитовыми или титановыми электродами. Это приводит к росту плотности мощности электрического поля между плоскопараллельными пластографитовыми или титановыми электродами электролизера 5 (ЭВ) и, соответственно, уменьшению вязкости нефти в потоке в течение определенного периода времени. Этот период времени определяется пороговым элементом 6 (ПЭ): как только потенциал напряжения на выходе усилителя постоянного тока 4 (УПТ) превысит установленный пороговый уровень, определяемый физическими свойствами потока среды, проходящей через электролизер 5 (ЭВ), сигнал об этом поступает с выхода порогового элемента 6 (ПЭ) на вход триггера 1 (Тг1) и перебрасывает триггер 1 (Тг1) в другое устойчивое состояние. Таким образом, так как напряжение на выходе триггера 1 (Тг1) становится равным нулю, заряд конденсатора интегратора 3 (Ин) через триггер 1 (Тг1) прекращается. Это приводит к срабатыванию триггера 2 (Тг2) и его переходу в другое устойчивое состояние за счет связи между триггерами 1 (Тг1) и 2 (Тг2). Потенциал на выходе триггера 2 (Тг2) становится отрицательным, напряжение с него поступает на второй вход интегратора 3 (Ин) в режиме разряда. Конденсатор интегратора 3 (Ин) начинает перезаряжаться, что приводит к росту отрицательного напряжения на выходе интегратора 3 (Ин), и далее на выходе усилителя постоянного тока 4 (УПТ), на входе электролизера 5 (ЭВ) и входе порогового элемента 6 (ПЭ). Возрастание отрицательного потенциала напряжения продолжается до тех пор, пока оно не достигнет второго отрицательного порогового уровня на выходе усилителя постоянного тока 4 (УПТ). Сигнал о превышении отрицательного порогового уровня с выхода порогового элемента 6 (ПЭ) поступает на вход триггера 2 (Тг2) и процесс циклически повторяется.

Таким образом, устройство может быть использовано непосредственно в потоке нефти и нефтепродуктов для управляемого снижения вязкости в широком диапазоне (более 10 порядков) частот, а также для управления параметрами генерируемых переменного тока и напряжения в реальном времени.

Использование предлагаемого формирователя электрического воздействия на вязкость потока нефти расширяет эксплуатационные возможности устройства, обеспечивая стабильность силы, формы и частоты тока, а также позволяет управлять параметрами переменного тока и напряжения, что ведет к увеличению производительности глубинно-насосного оборудования при добыче высоковязкой нефти.

Формирователь электрического воздействия на вязкость потока нефти, содержащий электролизер с пластографитовыми электродами, отличающийся тем, что два триггера последовательно соединены между собой и подключены «на землю», объединенным входом соединены с выходом порогового элемента, а выходами подключены к входу интегратора, выход которого подключен к входу усилителя постоянного тока, выход которого соединен с объединенными входами порогового элемента и электролизера с плоскопараллельными пластографитовыми или титановыми электродами для размещения в потоке нефти.

Изобретение может быть использовано для повышения эффективности перекачивания по трубопроводу тяжелых вязких нефтей и нефтепродуктов путем внешнего акустического воздействия на стенку трубопровода.

Способ подготовки высоковязких нефтепродуктов к транспорту и устройство для его осуществления // 2584840

Группа изобретений относится к подготовке высоковязких нефтепродуктов к транспортировке. Устройство содержит корпус со струеобразователем и электромагнит с токоподводом.

Способ транспортировки высоковязких нефтепродуктов по трубопроводу // 2570602

Изобретение относится к транспортировке высоковязких нефтепродуктов по трубопроводу. По длине трубопровода через равные интервалы на нефтепродукты воздействуют акустическими колебаниями с обеспечением образования пристеночного жидкого слоя нефтепродуктов.

Способ подготовки высоковязкой нефти // 2560491

Изобретение относится к подготовке высоковязкой нефти для транспортировки по трубопроводу. Проводят термообработку нефти путем ее нагрева в сырьевом теплообменнике с последующим разделением потока термообработанной нефти на две части, одну из которых направляют на термокрекинг, а другую - на смешение с продуктами термокрекинга и последующее охлаждение полученной сырьевой смеси до температуры ее перекачки по трубопроводу.

Способ транспорта продуктов по трубопроводу и устройство для его осуществления // 2552869

Способ и устройство предназначены для перекачивания жидкостей и может найти применение в нефтедобывающей, нефтехимической, химической и других отраслях промышленности, а также в процессах, связанных с транспортом высоковязких жидкостей и эмульсий.

Способ подготовки парафинистой нефти // 2550232

Изобретение относится к транспорту нефти и может быть использовано в нефтяной промышленности для подготовки парафинистой нефти к трубопроводному транспорту путем уменьшения вязкости и температуры застывания за счет снижения содержания твердых парафинов.

Конструкционно-улучшенные пластмассы, характеризующиеся армирующим действием наполнителя // 2546836

Изобретение относится к способу промотирования кинетического смешивания в граничном слое в зоне нелинейной вязкости. Осуществляют подачу в технологическое оборудование полимера и наполнителя.

Способ подготовки высоковязкой нефти и попутного нефтяного газа к трубопроводному транспорту // 2525052

Способ предназначен для подготовки к трубопроводному транспорту высоковязких и парафинистых нефтей и одновременной утилизации попутного нефтяного газа. Способ включает нагрев нефти в рекуперационном теплообменнике, введение в нефть в качестве разбавителя продукта термолиза фракции нефти 340-540°C, смешанной с фракциями н.к.

Комплекс для доставки природного газа потребителю // 2520220

Изобретение относится к комплексу для доставки природного газа потребителю, включающему средство его трансформирования в газогидрат. Средство содержит реактор, сообщенный с источником газа и воды, средство охлаждения смеси воды и газа и средство поддержания давления в реакторе не ниже равновесного, необходимого для гидратообразования, средство отгрузки газогидрата в транспортное средство снабженное грузовыми помещениями, выполненными с возможностью поддержания термодинамического равновесия, исключающего диссоциацию газогидрата, и средство разложения газогидрата с получением газа.

Способ трубопроводного транспорта многофазной многокомпонентной смеси // 2503878

Изобретение относится к трубопроводному транспорту углеводородных газожидкостных смесей, в частности к способу сбора и трубопроводного транспорта многофазной продукции скважин.

Способ переработки нефтяных отходов // 2606385

Настоящее изобретение относится к способу переработки нефтяных отходов, содержащих воду и механические примеси. Способ заключается в том, что предварительно проводят активацию гомогенизированного исходного сырья электромагнитным излучением с частотой 40,0-55,0 МГц, мощностью излучения 0,2-0,6 кВт в течение 1-8 часов, затем активированное сырье подвергают нагреву в однопоточном вертикальном реакторе в две стадии, первую стадию осуществляют при температуре 110-120°С с образованием парогазовой фазы первой стадии с выводом ее с верха реактора, вторую стадию осуществляют при температуре до 375-400°С с образованием парогазовой фазы второй стадии, выводимой с верха реактора, и твердого остатка с последующим разделением парогазовых фаз первой и второй стадий на водную, жидкую углеводородную фазы и газ.

Способ подготовки тяжелой нефти к переработке // 2601747

Изобретение относится к способу подготовки тяжелой нефти к переработке, включающему эмульгирование нефтепродукта путем интенсивного кавитационного воздействия.

Способ пиролиза алканов // 2593371

Изобретение относится к способу пиролиза алканов, включающему ввод потока газообразных алканов С2-С4 в трубу пиролиза, внешний обогрев трубы с нагревом потока алканов стенками трубы, ввод одного или нескольких ограниченных в поперечном сечении пучков излучения в поток алканов.

Способ переработки тяжелого углеводородного сырья // 2592548

Изобретение относится к способу переработки тяжелого углеводородного сырья путем его обработки электромагнитным излучением с частотой 57-65 МГц, мощностью 0,2-1,0 кВт при температуре 50-70°С, давлении 0,2-0,6 МПа и времени обработки 3-7 часов, с последующим каталитическим крекингом обработанного сырья при температуре 480-520°С в присутствии цеолитсодержащего катализатора с добавкой, состоящей из носителя, содержащего гамма-оксид алюминия 20-80% масс.

Способ электромагнитной модификации жидких энергоносителей и устройство для его реализации // 2568273

Изобретение относится к способу электромагнитной модификации жидких энергоносителей на основе эффекта ядерного магнитного резонанса, заключающемуся в облучении продукта одновременно ортогональными переменным электромагнитным и постоянным магнитным полями, изменяющими структуру молекул.

Способ обработки парафинистой нефти // 2549383

Изобретение относится к газонефтедобывающей и перерабатывающей промышленности и может быть использовано, в частности, для обработки парафинистой обезвоженной и обессоленной нефти для улучшения ее низкотемпературных характеристик, а именно температуры застывания и увеличения времени релаксации этого параметра.

Способ скоростной деструкции остаточных нефтяных продуктов // 2535211

Изобретение относится к способу скоростной деструкции остаточных нефтяных продуктов. Способ включает адсорбцию остаточных нефтяных продуктов в порах углеродного сорбента и обработку сверхвысокочастотным излучением при индуцированной температуре до 600°C в потоке аргона или диоксида углерода.

Способ переработки тяжелого углеводородного сырья // 2534986

Изобретение относится к нефтепереработке. Изобретение касается обработки тяжелого углеводородного сырья электромагнитным излучением с частотой 40-55 МГц, мощностью 0,2-0,5 кВт, при температуре 50-70°C, атмосферном давлении и времени обработки 1-24 ч, с последующим каталитическим крекингом обработанного сырья в присутствии цеолитсодержащего катализатора при температуре 380-500°C и разделением полученных продуктов.

Способ осуществления плазмохимических взаимодействий между жидкими углеводородами, включая их производные и газообразными веществами или несмешивающимися жидкостями в т.ч. неорганическими // 2533124

Изобретение относится к способу осуществления плазмохимических взаимодействий между жидкими углеводородами, включая их производные, и газообразными веществами или несмешивающимися жидкостями, в т.ч.

Способ быстрого пиролиза биомассы и углеводородсодержащих продуктов и устройство для его осуществления // 2524110

Изобретения могут быть использованы для утилизации твердых бытовых отходов, отходов деревообработки, сельскохозяйственного производства и пищевой промышленности, а также для переработки твердых низкокалорийных продуктов, содержащих органическую составляющую.

Установка для крекинга нефти и способ крекинга нефти с помощью этой установки // 2618221

Изобретение относится к установке для крекинга нефти, а также к способу крекинга нефти, осуществляемому на данной установке. Установка содержит устройство для обработки сырья, выполненного в виде ультразвукового активатора, сообщенного с нагревателем и устройством для выделения конечных продуктов. При этом ультразвуковой активатор выполнен в виде корпуса, в котором размещены по меньшей мере два статорных кольца с прорезанными в них диаметральными пазами, между статорными кольцами размещен с возможностью свободного вращения ротор, выполненный в виде кольца, в котором сделаны диаметральные пазы, ширина которых равна ширине пазов в статорных кольцах, причем расстояние между пазами статорных колец составляет не менее 1,5 ширины пазов, зазор между статорными и роторным кольцами не превышает 0,01 мм, а количества пазов в роторных и статорных кольцах относятся как 4/3. Предлагаемое изобретение позволяет увеличить выход светлых нефтепродуктов до 90% и более при одновременном упрощении конструкции устройства. 2 н. и. 4 з.п. ф-лы, 3 ил.