輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置制造方法
【專利摘要】本實(shí)用新型提出了一種油田輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置，將超聲波技術(shù)、電磁感應(yīng)加熱技術(shù)、電磁防蠟技術(shù)相復(fù)合，三種方法彼此增強(qiáng)，能夠得到優(yōu)于簡(jiǎn)單疊加的防蠟解堵效果。該裝置由超聲波發(fā)生模塊、電磁感應(yīng)加熱模塊、電源模塊、遠(yuǎn)程通訊模塊、保護(hù)與控制模塊、壓力測(cè)量模塊、溫度測(cè)量模塊、測(cè)量終端、電磁防蠟?zāi)K組成，該裝置利用大功率超聲波空化作用、交變磁場(chǎng)良好的防蠟作用抑制石蠟析出結(jié)垢，并對(duì)已產(chǎn)生的蠟垢進(jìn)行破除；通過電磁感應(yīng)加熱技術(shù)升高油管溫度，將原油溫度保持于析蠟點(diǎn)溫度之上，抑制石蠟析出；同時(shí)可通過管道首末的傳感器，自行判斷管道堵塞程度，并且進(jìn)入相應(yīng)的工作模式。該裝置通用性強(qiáng)，完全在線運(yùn)行。
【專利說明】輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實(shí)用新型涉及一種輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置，具體的說是涉及一種將超聲波技術(shù)、電磁防蠟技術(shù)和電磁感應(yīng)加熱技術(shù)有機(jī)結(jié)合的、高效智能的防蠟解堵裝置，屬于石油工業(yè)防蠟和解堵領(lǐng)域。

【背景技術(shù)】
[0002]在油田生產(chǎn)運(yùn)行過程中，輸油管道的結(jié)垢堵塞問題一直困擾著石油工業(yè)的正常生產(chǎn)。結(jié)垢會(huì)降低管道通過能力，減少產(chǎn)量，增加能耗設(shè)備發(fā)熱并加速其老化。當(dāng)結(jié)垢嚴(yán)重直至堵塞輸油管道時(shí)，就必須停止生產(chǎn)進(jìn)行解堵作業(yè)，不但消耗大量的人力物力，增加成本，且嚴(yán)重影響了油田的正常生產(chǎn)。如何有效預(yù)防輸油管道結(jié)垢，同時(shí)快速破除已形成的堵塞，對(duì)油田的生產(chǎn)具有非常重要的意義。
[0003]引起油管堵塞的物質(zhì)很多，常見的主要有石蠟、鹽類垢、腐蝕垢以及泥沙沉積垢。我國(guó)大部分原油含蠟量高，在輸油管道的實(shí)際運(yùn)行中，最主要的結(jié)垢物質(zhì)為石蠟。原油中的蠟在地層條件下通常以液體形式存在。在開采運(yùn)輸過程中，隨著地表溫度和壓力的下降，原油溶蠟?zāi)芰档停為_始結(jié)晶析出并附著在輸油管內(nèi)壁，石蠟的不斷析出與沉積會(huì)降低管道的通過直徑，最終形成堵塞。
[0004]目前常用解堵方法主要有物理方法、化學(xué)方法和生物方法，物理方法是利用物理作用施加于堵塞物對(duì)其進(jìn)行擊碎破除。主要包括高壓水射技術(shù)、機(jī)械方法、聲波方法、電場(chǎng)法、磁場(chǎng)防蠟等?；瘜W(xué)方法多采用向管道中注入解堵專用化學(xué)試劑沖刷管道，以達(dá)到溶解消除堵塞物的目的。生物方法是利用食蠟微生物在繁殖過程中在輸油管道壁形成一層生物保護(hù)膜，使石蠟等易結(jié)垢物質(zhì)不易附著，從而達(dá)到防蠟的目的。
[0005]以上傳統(tǒng)方式均存在明顯的不足之處?；瘜W(xué)方法中使用的強(qiáng)酸會(huì)造成污染，且長(zhǎng)時(shí)間操作會(huì)腐蝕損傷管道，得不償失。一些常見物理解堵方法多需進(jìn)行停產(chǎn)作業(yè)且操作復(fù)雜，如高壓水射流技術(shù)。而可在線操作方法主要也是針對(duì)防蠟，當(dāng)結(jié)蠟嚴(yán)重形成堵塞時(shí)作用甚微，不能解決油管堵塞問題。因此，亟需找到一種方法能同時(shí)具有理想防蠟解堵效果，且能夠在線運(yùn)行不影響油井正常生產(chǎn)。
[0006]通過對(duì)常用物理方法的分析對(duì)比，本實(shí)用新型提出了輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置，聲磁熱三種作用能夠相互補(bǔ)充增強(qiáng)，克服單一作用時(shí)的不足。該方法能夠有效的預(yù)防石蠟析出，以及破除輸油管堵塞。該裝置通用性強(qiáng)，不但對(duì)石蠟作用效果明顯，同樣時(shí)也適用于其它物質(zhì)造成的油管堵塞。且該裝置可在線運(yùn)行，不影響油井正常工作，不會(huì)對(duì)管道設(shè)備造成損壞。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了有效防止管道結(jié)垢，以及快速高效清除管道堵塞，針對(duì)現(xiàn)有防蠟解堵方法的不足，本實(shí)用新型提出應(yīng)用于油田輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置，利用大功率超聲波空化作用、機(jī)械作用、交變磁場(chǎng)良好的防蠟作用抑制石蠟析出結(jié)垢，并對(duì)已產(chǎn)生的蠟垢進(jìn)行破除；通過電磁感應(yīng)加熱技術(shù)升高油管溫度，將原油溫度保持于析蠟點(diǎn)溫度之上，抑制石蠟析出；通過安裝于管道首末的溫度與壓力傳感器，收集溫度與壓力信息，并對(duì)實(shí)時(shí)收集的信息進(jìn)行對(duì)比分析，制定合理經(jīng)濟(jì)的運(yùn)行方式；同時(shí)帶有藍(lán)牙通訊模塊，可實(shí)時(shí)與手持設(shè)備進(jìn)行通訊，并可利用手持設(shè)備進(jìn)行參數(shù)修改與控制。
[0008]本實(shí)用新型所采用的技術(shù)方案如下:
[0009]輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置，其特征在于，裝置由超聲波發(fā)生模塊(I)、電磁感應(yīng)加熱模塊(2)、電源模塊(3)、遠(yuǎn)程通訊模塊(4)、保護(hù)與控制模塊(5)、壓力測(cè)量模塊
(6)、溫度測(cè)量模塊(7)、測(cè)量終端(8)、電磁防蠟?zāi)K(9)組成；工頻電源經(jīng)電源模塊(3)進(jìn)行全橋整流，整流后電壓直接輸入超聲波發(fā)生模塊(I )、電磁感應(yīng)加熱模塊(2)與電磁防蠟?zāi)K(9)，超聲波發(fā)生模塊(I)通過逆變與換能產(chǎn)生超聲波，電磁感應(yīng)加熱模塊(5)通過逆變產(chǎn)生中頻交流電壓輸入加熱線圈產(chǎn)生用于加熱的交變磁場(chǎng)，電磁防蠟?zāi)K(9)通過逆變產(chǎn)生交流電壓輸入電磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生用于防蠟的交變磁場(chǎng)，通過保護(hù)與控制模塊(5)實(shí)時(shí)對(duì)超聲波發(fā)生模塊(I)與電磁感應(yīng)加熱模塊(2)、電磁防蠟?zāi)K(9)進(jìn)行通信與控制，保護(hù)與控制模塊(5)能夠檢測(cè)超聲波發(fā)生頻率以及電磁感應(yīng)線圈加熱溫度以及交變磁場(chǎng)的頻率，并進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)與控制，保護(hù)與控制模塊(5)帶有藍(lán)牙通訊功能，可以將所收集到的信息利用藍(lán)牙進(jìn)行傳輸，并可接收外部傳入信號(hào)，該模塊還可將各種運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)與帶有藍(lán)牙和特定APP程序的手持設(shè)備進(jìn)行通信，可通過手持設(shè)備對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，壓力測(cè)量模塊(6)、溫度測(cè)量模塊(7)同時(shí)安裝于管道的首末兩端，可測(cè)量管道首末的溫度與壓力并可將數(shù)據(jù)直接傳輸至保護(hù)與控制模塊(5)，安裝于管道末端的壓力測(cè)量模塊(6)與溫度測(cè)量模塊(7 )則將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸至測(cè)量終端(8 )，再通過遠(yuǎn)程通訊模塊(4 )將信息傳輸至保護(hù)與控制模塊(5)。
[0010]所述的輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置，是將聲熱磁三種物理防蠟解堵方式耦合使用，其防蠟清蠟效果優(yōu)于三種效果的簡(jiǎn)單疊加；該裝置通過壓力與溫度傳感器可自動(dòng)識(shí)別管道結(jié)垢堵塞情況，從而采用經(jīng)濟(jì)合理的運(yùn)行方式，如兩種疊加或單獨(dú)一種方式工作。
[0011]所述的輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置，超聲波發(fā)生模塊(I)采用壓電方式產(chǎn)生，可根據(jù)不同工況的要求自動(dòng)或人工控制實(shí)現(xiàn)變頻率發(fā)出超聲波，同時(shí)含有頻率采集功能，可將發(fā)生頻率進(jìn)行反饋，并實(shí)時(shí)進(jìn)行頻率控制，從而保證持續(xù)發(fā)出所需頻率的超聲波。
[0012]所述的輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置，電磁感應(yīng)加熱模塊(2)，通過產(chǎn)生中頻交變磁場(chǎng)作用于輸油管道，當(dāng)交變磁場(chǎng)作用于輸油管道時(shí)，產(chǎn)生渦流，加熱油管，從而使管內(nèi)原油溫度升高。當(dāng)溫度高于析蠟點(diǎn)溫度，原油中石蠟的結(jié)晶析出則被抑制。此方式無需將加熱裝置深入到油管內(nèi)，也不會(huì)像電熱解堵一樣產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，且加熱功率可調(diào)，完全在線運(yùn)行，安全、高效、可靠。
[0013]所述的輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置，電磁防蠟?zāi)K(9)，通過產(chǎn)生交變磁場(chǎng)作用于輸油管道中的原油。當(dāng)交變磁場(chǎng)作用于原油時(shí)，原油中的石蠟及其它易結(jié)垢物質(zhì)隨著磁場(chǎng)的變化而產(chǎn)生搖擺，從而抑制其析出結(jié)垢。該裝置完全在線運(yùn)行，不影響油井的正常生產(chǎn)。
[0014]所述的輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置，安裝于管道首、末端的壓力測(cè)量模塊
(6)、溫度測(cè)量模塊(7)可進(jìn)行管道首、末端溫度與壓力數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，管道末端采集的數(shù)據(jù)由測(cè)量終端(8)經(jīng)遠(yuǎn)程通訊模塊(4)實(shí)時(shí)傳輸至管道首端的保護(hù)與控制模塊(5)，經(jīng)保護(hù)與控制模塊(5)計(jì)算分析比較。通過比較分析管道首末的壓力差與溫度差，判斷結(jié)蠟嚴(yán)重程度和清防蠟效果，據(jù)此作為清防蠟系統(tǒng)的動(dòng)作信號(hào)，由保護(hù)與控制模塊(5)控制超聲波發(fā)生模塊(I )、電磁感應(yīng)加熱模塊(2 )、電磁防蠟?zāi)K(9 )，使其進(jìn)入相應(yīng)的工作模式，不同的工作模式包括:單獨(dú)超聲波作用、單獨(dú)電磁感應(yīng)作用、單獨(dú)電磁防蠟作用、三種方式共同作用或兩兩作用，以及控制不同的加熱功率、超聲波發(fā)出功率及頻率和電磁防蠟磁場(chǎng)強(qiáng)度。
[0015]所述的輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置，保護(hù)與控制模塊(5)是該裝置的核心控制部分，其中含有藍(lán)牙模塊，可通過藍(lán)牙與帶有定制APP的手持設(shè)備進(jìn)行通訊，可將管道結(jié)垢堵塞情況實(shí)時(shí)上傳到手機(jī)，也可通過手機(jī)進(jìn)行控制與參數(shù)配置，例如設(shè)定不同工作模式、超聲波發(fā)生功率、電磁感應(yīng)加熱溫度等。
[0016]所述的輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置，測(cè)量終端(8)與安裝在管道末端的壓力測(cè)量模塊(6)、溫度測(cè)量模塊(7)和遠(yuǎn)程通訊模塊(4)集合構(gòu)成單獨(dú)的配套裝置。
[0017]與現(xiàn)有技術(shù)相比，本實(shí)用新型的有益效果是:
[0018]將傳統(tǒng)與新型的清蠟技術(shù)有機(jī)的結(jié)合，即超聲波技術(shù)、電磁感應(yīng)加熱技術(shù)和電磁防蠟技術(shù)。超聲波采用壓電式發(fā)生，與傳統(tǒng)機(jī)械式發(fā)生相比，具有功率頻率可調(diào)、作用效果迅速明顯、維護(hù)方便的優(yōu)點(diǎn)。將此三種技術(shù)相耦合，不但彌補(bǔ)了采用單一方式時(shí)的不足之處，能夠?qū)崿F(xiàn)防蠟清蠟為一體，同時(shí)可在線運(yùn)行，不會(huì)影響油井的正常生產(chǎn)。本裝置通用性強(qiáng)，不但適用于石蠟同時(shí)對(duì)其它主要結(jié)垢物質(zhì)也有較強(qiáng)的去除作用。
[0019]整個(gè)防蠟解堵過程完全通過軟件自行控制，通過對(duì)管道首末壓力及溫度的比較分析，保護(hù)與控制模塊(5)能夠準(zhǔn)確制定相應(yīng)的工作模式，能夠高效經(jīng)濟(jì)的解決管道的結(jié)垢與堵塞問題，并且通用性強(qiáng)、在線運(yùn)行、智能可控。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0020]圖1是輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置的組成結(jié)構(gòu)原理圖。
[0021]圖2是管道末端測(cè)量通訊部分組成結(jié)構(gòu)原理圖。
[0022]圖中，1-超聲波發(fā)生模塊、2-電磁感應(yīng)加熱模塊、3-電源模塊、4-遠(yuǎn)程通訊模塊、5-保護(hù)與控制模塊、6-壓力測(cè)量模塊、7-溫度測(cè)量模塊、8-測(cè)量終端、9-電磁防蠟?zāi)K。

【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合附圖1和附圖2對(duì)本實(shí)用新型作進(jìn)一步說明:
[0024]電源模塊(3)將市電進(jìn)行整流降壓后，為整個(gè)系統(tǒng)供電，如超聲波發(fā)生模塊(I)、電磁感應(yīng)加熱模塊(2)、保護(hù)與控制模塊(5)等。
[0025]超聲波發(fā)生模塊(I)利用IGBT產(chǎn)生超聲波電信號(hào)，通過保護(hù)與控制模塊(5)控制超聲波電信號(hào)的頻率，電信號(hào)通過阻抗匹配電路與換能器相連，從而發(fā)出超聲波。
[0026]電磁感應(yīng)加熱模塊(2)同樣利用IGBT產(chǎn)生中頻交流電壓，并通過保護(hù)與控制模塊
(5)控制頻率，中頻交流電流通過電磁感應(yīng)線圈，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。
[0027]電磁防蠟?zāi)K(9)利用IGBT產(chǎn)生中頻交流電壓，并通過保護(hù)與控制模塊(5)控制頻率，中頻交流電流通過電磁感應(yīng)線圈，產(chǎn)生交變磁場(chǎng)。
[0028]管道首端的壓力測(cè)量模塊(6)、溫度測(cè)量模塊(7)可直接將測(cè)得的壓力、溫度信息傳輸至保護(hù)與控制模塊保護(hù)與控制模塊(5)，供其進(jìn)行分析。
[0029]在管道末端，測(cè)量終端(8 )將壓力測(cè)量模塊(6 )與溫度測(cè)量模塊(7 )所測(cè)得的數(shù)據(jù)通過遠(yuǎn)程通訊模塊(4)傳輸至保護(hù)與控制模塊(5)，后者通過與管道首端的壓力與溫度信息進(jìn)行分析比后確定相應(yīng)的工作模式。
[0030]保護(hù)與控制模塊(5)是整個(gè)系統(tǒng)的核心，不但可以接收外圍傳感器的數(shù)據(jù)，制定相應(yīng)的工作模式，并控制超聲波發(fā)生模塊(1)，電磁感應(yīng)中頻加熱模塊(2)以及電磁防蠟?zāi)K
(9)的頻率與功率。同時(shí)該模塊還具有藍(lán)牙通訊功能，能夠?qū)崟r(shí)的與手持設(shè)備進(jìn)行通訊，傳輸運(yùn)行參數(shù)和接收控制信號(hào)。
[0031]以上所述僅為本實(shí)用新型的較佳實(shí)施實(shí)例，并不用以限制本實(shí)用新型，凡在本實(shí)用新型的精神和原則之內(nèi)，所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實(shí)用新型的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置，其特征在于，裝置由超聲波發(fā)生模塊(I)、電磁感應(yīng)加熱模塊(2)、電源模塊(3)、遠(yuǎn)程通訊模塊(4)、保護(hù)與控制模塊(5)、壓力測(cè)量模塊(6)、溫度測(cè)量模塊(7)、測(cè)量終端(8)、電磁防蠟?zāi)K(9)組成；工頻電源經(jīng)電源模塊(3)進(jìn)行全橋整流，整流后電壓直接輸入超聲波發(fā)生模塊(I )、電磁感應(yīng)加熱模塊(2)與電磁防蠟?zāi)K(9)，超聲波發(fā)生模塊(I)通過逆變與換能產(chǎn)生超聲波，電磁感應(yīng)加熱模塊(5)通過逆變產(chǎn)生中頻交流電壓輸入電磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生用于加熱的交變磁場(chǎng)，電磁防蠟?zāi)K(9)通過逆變產(chǎn)生交流電壓輸入電磁感應(yīng)線圈產(chǎn)生用于防蠟的交變磁場(chǎng)，通過保護(hù)與控制模塊(5)實(shí)時(shí)對(duì)超聲波發(fā)生模塊(I)、電磁感應(yīng)加熱模塊(2 )、電磁防蠟?zāi)K(9 )進(jìn)行通信與控制，保護(hù)與控制模塊(5)能夠檢測(cè)超聲波發(fā)生頻率、電磁感應(yīng)線圈的加熱溫度和交變磁場(chǎng)的頻率，并進(jìn)行實(shí)時(shí)保護(hù)與控制，保護(hù)與控制模塊(5)帶有藍(lán)牙通訊功能，可以將所收集到的信息進(jìn)行傳輸，并接收外部傳入信號(hào)，該模塊還可將各種運(yùn)行狀態(tài)參數(shù)與帶有藍(lán)牙和特定APP程序的手持設(shè)備進(jìn)行通信傳輸，并可通過手持設(shè)備對(duì)整個(gè)系統(tǒng)進(jìn)行控制，壓力測(cè)量模塊(6)、溫度測(cè)量模塊(7)安裝于管道的首末兩端，可測(cè)量管道首末的溫度與壓力并可將數(shù)據(jù)直接傳輸至保護(hù)與控制模塊(5)，安裝于管道末端的壓力測(cè)量模塊(6)與溫度測(cè)量模塊(7)則將測(cè)量數(shù)據(jù)傳輸至測(cè)量終端(8)，再通過遠(yuǎn)程通訊模塊(4)將信息傳輸至保護(hù)與控制模塊(5)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置，其特征在于，超聲波發(fā)生模塊(I)采用壓電方式產(chǎn)生，可根據(jù)不同工況的要求自動(dòng)或人工控制實(shí)現(xiàn)變頻率發(fā)出超聲波，同時(shí)具有頻率采集功能，可將發(fā)生頻率進(jìn)行反饋。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置，其特征在于，安裝于管道首、末端的壓力測(cè)量模塊(6)、溫度測(cè)量模塊(7)可進(jìn)行管道首、末端溫度與壓力數(shù)據(jù)實(shí)時(shí)采集，管道末端采集的數(shù)據(jù)由測(cè)量終端(8)經(jīng)遠(yuǎn)程通訊模塊(4)實(shí)時(shí)傳輸至管道首端的保護(hù)與控制模塊(5)，經(jīng)計(jì)算分析比較后，判斷結(jié)蠟嚴(yán)重程度和清防蠟效果，據(jù)此作為清防蠟系統(tǒng)的動(dòng)作信號(hào)，由保護(hù)與控制模塊(5)控制超聲波發(fā)生模塊(I)、電磁感應(yīng)加熱模塊(2)、電磁防蠟?zāi)K(9)，使其進(jìn)入相應(yīng)的工作模式。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的輸油管道聲磁熱復(fù)合防蠟解堵裝置，其特征在于，保護(hù)與控制模塊(5)可通過藍(lán)牙與裝有定制APP的手持設(shè)備進(jìn)行通訊，可通過手機(jī)進(jìn)行參數(shù)配置、控制和數(shù)據(jù)監(jiān)測(cè)。
【文檔編號(hào)】F16L53/00GK204042309SQ201420395851
【公開日】2014年12月24日 申請(qǐng)日期:2014年7月17日 優(yōu)先權(quán)日:2014年7月17日
【發(fā)明者】周封, 王丙全, 劉健, 王晨光, 郝婷, 胡海濤, 李偉力, 宋躍慶, 劉小可, 崔博聞 申請(qǐng)人:哈爾濱理工大學(xué), 周封