СПОСОБ И УСТРОЙСТВО НАГРЕВА ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ В ТРУБОПРОВОДАХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫМИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ ПОЛЯМИ Российский патент 2016 года по МПК H05B6/10 

Описание патента на изобретение RU2589741C1

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.

Похожие патенты RU2589741C1

название год авторы номер документа
СПОСОБ СНИЖЕНИЯ ВЯЗКОСТИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ И УСТРОЙСТВО ДЛЯ ЕГО РЕАЛИЗАЦИИ 2022
  • Гасымов Эльшан Тарланович
  • Слесаренко Вячеслав Владимирович
RU2795858C1
Способ электромагнитной обработки высоковязких и высокопарафинистых нефтей в трубопроводах 2023
  • Ковалева Лиана Ароновна
  • Зиннатуллин Расул Рашитович
  • Мухарямова Гульшат Ильдаровна
RU2819808C1
УСТРОЙСТВО РАЗОГРЕВА ВЯЗКИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ ПРИ ИХ ТРАНСПОРТИРОВКЕ ТРУБОПРОВОДАМИ 2010
  • Морозов Николай Николаевич
  • Кашкатенко Георгий Владимирович
RU2439863C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВЯЗКОСТИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ПРИ ПОМОЩИ КОМПЛЕКСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ МИКРОВОЛНОВОЙ ЭНЕРГИИ И УЛЬТРАЗВУКОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2008
  • Ильин Сергей Николаевич
  • Сироткин Олег Леонидович
  • Бекишов Николай Петрович
  • Захаров Андрей Павлович
  • Белоконева Наталья Владимировна
RU2382933C1
МОДУЛЬНАЯ СВЧ-УСТАНОВКА ДЛЯ ОБЕЗВОЖИВАНИЯ И ОБЕССОЛИВАНИЯ НЕФТИ 2007
  • Ильин Сергей Николаевич
  • Бекишов Николай Петрович
  • Сироткин Олег Леонидович
  • Захаров Андрей Павлович
RU2338775C1
СВЧ-УСТАНОВКА ДЛЯ МОДИФИКАЦИИ ПОЛИМЕРНЫХ ПОКРЫТИЙ ВНУТРЕННИХ ПОВЕРХНОСТЕЙ ТРУБ 2019
  • Баранов Никита Александрович
  • Юдин Павел Евгеньевич
  • Максимук Андрей Викторович
  • Тараторин Алексей Николаевич
  • Желдак Максим Владимирович
  • Князева Жанна Валерьевна
  • Петров Сергей Степанович
RU2710776C1
УСТРОЙСТВО ВОЛНОВОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ ДЛЯ ПОДГОТОВКИ НЕФТЯНОГО СЫРЬЯ 2019
  • Мусина Наталья Сергеевна
  • Романова Юлия Николаевна
  • Марютина Татьяна Анатольевна
  • Трофимов Денис Александрович
RU2721955C1
Устройство для нагрева высоковязких материалов 1987
  • Шакирзянов Феликс Нигматзянович
  • Коновалов Владимир Андреевич
SU1496015A1
Способ и устройство комплексного воздействия для добычи тяжелой нефти и битумов с помощью волновой технологии 2018
  • Салтыков Александр Алексеевич
  • Салтыков Юрий Алексеевич
  • Ольшевский Анатолий Антонович
RU2696740C1
СВЧ-УСТАНОВКА ДЛЯ ОБРАБОТКИ НЕФТЕВОДЯНЫХ ЭМУЛЬСИЙ 2010
  • Ляшенко Александр Викторович
  • Бакшутов Вячеслав Степанович
  • Сироткин Олег Леонидович
  • Перовский Эдуард Вячеславович
  • Максименко Борис Николаевич
  • Андрианов Николай Трофимович
RU2439128C1

Иллюстрации к изобретению RU 2 589 741 C1

Реферат патента 2016 года СПОСОБ И УСТРОЙСТВО НАГРЕВА ВЫСОКОВЯЗКИХ НЕФТЕЙ В ТРУБОПРОВОДАХ ВЫСОКОЧАСТОТНЫМИ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМИ ПОЛЯМИ

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.

Формула изобретения RU 2 589 741 C1

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.

Документы, цитированные в отчете о поиске Патент 2016 года RU2589741C1

УСТРОЙСТВО РАЗОГРЕВА ВЯЗКИХ ДИЭЛЕКТРИЧЕСКИХ ПРОДУКТОВ ПРИ ИХ ТРАНСПОРТИРОВКЕ ТРУБОПРОВОДАМИ 2010
  • Морозов Николай Николаевич
  • Кашкатенко Георгий Владимирович
RU2439863C1
УСТРОЙСТВО ДЛЯ СНИЖЕНИЯ ВЯЗКОСТИ НЕФТИ И НЕФТЕПРОДУКТОВ ПРИ ПОМОЩИ КОМПЛЕКСНОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ МИКРОВОЛНОВОЙ ЭНЕРГИИ И УЛЬТРАЗВУКОВОГО ИЗЛУЧЕНИЯ 2008
  • Ильин Сергей Николаевич
  • Сироткин Олег Леонидович
  • Бекишов Николай Петрович
  • Захаров Андрей Павлович
  • Белоконева Наталья Владимировна
RU2382933C1
ЭЛЕКТРОНАГРЕВАЕМЫЙ ТЕПЛООБМЕННИК 2000
  • Пашаев Ариф Мир Джалал Оглы
  • Мехтиев Ариф Шафаят Оглы
  • Низамов Тельман Инаят Оглы
  • Оруджев Беюкага Зарбали Оглы
  • Лапин Феликс Александрович
  • Гасанов Кямил Агабаба Оглы
RU2181530C2
US4593182 A1, 03.06.1986.

RU 2 589 741 C1

Авторы

Ковалева Лиана Ароновна

Зиннатуллин Расул Рашитович

Благочиннов Владимир Николаевич

Муллаянов Альмир Ильфирович

Шрубковский Иван Игоревич

Даты

2016-07-10Публикация

2015-01-12Подача