Способ электромагнитной обработки высоковязких и высокопарафинистых нефтей в трубопроводах Российский патент 2024 года по МПК H05B6/64 F17D1/17 

Изобретение относится к области технологии нагрева высокопарафинистых и высоковязких нефтей в трубопроводах электромагнитными полями и может быть использовано нефтетранспортирующими предприятиями при транспортировке высокопарафинистых и высоковязких нефтей по промысловым и магистральным трубопроводам.

Известно устройство разогрева вязких диэлектрических продуктов при их транспортировке трубопроводами (патент РФ №2439863 МПК Н05В 6/64 опубликованный 10.01.2012), содержащее 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.

Недостатками данного устройства является то, что установка имеет ограничения по частоте излучения и не предусматривает использование электромагнитных волн высокочастотного (ВЧ) диапазона (1-100 МГц), под воздействием которых происходит дипольная поляризация полярных компонентов нефти, приводящая к диструкции высокомолекулярных структур. Кроме этого при значительных скоростях потока продукции трубопроводов спиралевидный волновод внутри трубопровода может создавать дополнительное сопротивление.

Наиболее близким аналогом изобретения является способ и устройство нагрева высоковязких нефтей в трубопроводах высокочастотными электромагнитными полями (патент РФ №2589741 МПК Н05В 6/64 опубликованный 10.07.2016), заключающийся в непрерывном воздействии высокочастотного электромагнитного поля на поток нефти в трубопроводе, в устройстве для осуществления данного способа, содержащем источник электромагнитных волн, байпас, выполненный в виде обвода трубопровода. Внутри байпаса при помощи центраторов устанавливается излучатель длиной, равной половине длине электромагнитной волны, который подсоединяется к высокочастотному генератору через коаксиальный кабель. Наружная поверхность излучателя изолируется радиопрозрачным материалом. Далее регулировкой выходной мощности генератора производят нагрев продукции трубопровода до необходимой температуры.

Однако описанный способ предусматривает обработку только высокочастотным электромагнитным полем и не предусматривает выбор частоты электромагнитного поля в зависимости от содержания в обрабатываемой нефти таких высокомалекулярных соединений как асфальтены, смолы, парафины и сера, что могло бы усилить эффект электромагнитной обработки разных сортов нефти.

Техническим результатом предлагаемого изобретения является повышение эффективности нагрева транспортируемых нефтей электромагнитными полями за счет подбора их частоты.

Технический результат достигается за счет того, что в способе электромагнитной обработки высоковязких и высокопарафинистых нефтей в трубопроводах, включающем непрерывное воздействие электромагнитного поля на поток нефти в байпасе со встроенным излучателем, в отличие от прототипа, частоту электромагнитного поля выбирают в зависимости от значения параметра К, определяемого по формуле где А, С, П и S - доли в составе транспортируемой нефти асфальтенов, смол, парафинов и серы соответственно, а именно: 13,56 МГц либо 2,45 ГГц в случае значений показателя К < 3; 13,56 МГц в случае значений показателя 3 ≤ К ≤ 25; 2,45 ГГц в случае значений показателя К ≥ 25, причем в случае значений показателя К<3 дополнительно определяют значения тангенса угла диэлектрических потерь tgδпри частотах 13,56 МГц и 2,45 ГГц и выбирают частоту электромагнитного поля для обработки нефти по максимальному значению tgδ.

Достижение технического результата обусловлено тем, что в нефтях с показателем К меньше 3 имеет место значительное преобладание парафина и серы, что делает содержащие их комплексы малоподвижными с собственной частотой колебания в ВЧ (от 1 до 100 МГц) диапазоне, поэтому эффективным электромагнитным полем может оказаться как в ВЧ (13,56 МГц), так и в сверхвысокочастотного (СВЧ) (2,45 ГГц) диапазонах в зависимости от величины тангенса угла диэлектрических потерь при частотах воздействия; при К > 3 преобладает количество асфальтенов и смол, т.е. полярных компонентов нефти, активно взаимодействующих с ЭМ полем ВЧ диапазона; при К > 25 нефти являются, как правило, высокосмолистыми, что приводит к пептизации (разукреплению) асфальтеновых структур, делая их более подвижными и, следовательно, интенсивнее реагирующими на ЭМ поле в СВЧ диапазоне.

Пример конкретной реализации.

Были исследованы значения относительных изменений вязкости нефти при температурах 10°С и 20°С после обработки электромагнитными полями частотой 13,56 МГц и 2,45 ГГц. На фигуре представлены зависимости относительных изменений вязкости нефтей при 10°С и 20°С после обработки электромагнитным полем. На графиках видно, что в случае значений показателя К < 3 относительные изменения вязкостей близки по значению либо превышают друг друга незначительно. В этом случае рекомендуется дополнительно определить значения tgδ при рабочих частотах и частоту поля выбирать по максимальному значению tgδ. В интервале 3 ≤ К ≤ 25 значения относительных изменений вязкостей выше после обработки частотой 13,56 МГц. В случае значений показателя К ≥ 25 значения относительных изменений вязкостей выше после обработки электромагнитным полем частотой 2,45 ГГц.

Данный способ может быть использован на промысловых и магистральных трубопроводах в условиях крайнего Севера и в других регионах Российской федерации и странах СНГ в зимний период. Применение данного способа позволит снизить аварийные ситуации на трубопроводах и в узловых точках, а также повысить период между подогревами продукции, так как данным способом прогревается весь объем продукции трубопровода и дольше сохраняется мобильность нефти.

Таким образом, предлагаемое изобретение позволяет повысить эффективность нагрева транспортируемых нефтей электромагнитными полями за счет подбора их частоты.

Изобретение относится к области технологии нагрева высокопарафинистых и высоковязких нефтей в трубопроводах электромагнитными полями и может быть использовано нефтетранспортирующими предприятиями при транспортировке высокопарафинистых и высоковязких нефтей по промысловым и магистральным трубопроводам. Технический результат - повышение эффективности нагрева транспортируемой нефти электромагнитными полями. Способ электромагнитной обработки высоковязких и высокопарафинистых нефтей в трубопроводах включает непрерывное воздействие электромагнитного поля на поток нефти в байпасе со встроенным излучателем, при этом частоту электромагнитного поля выбирают в зависимости от значения параметра К, определяемого по формуле , где А, С, П и S - доли в составе транспортируемой нефти асфальтенов, смол, парафинов и серы соответственно, а именно: 13,56 МГц либо 2,45 ГГц в случае значений показателя К < 3; 13,56 МГц в случае значений показателя 3 ≤ К ≤ 25; 2,45 ГГц, в случае значений показателя К > 25, причем в случае значений показателя К < 3 дополнительно определяют значения тангенса угла диэлектрических потерь tgδ при частотах 13,56 МГц и 2,45 ГГц и выбирают частоту электромагнитного поля для обработки нефти по максимальному значению tgδ. 1 ил.

Способ электромагнитной обработки высоковязких и высокопарафинистых нефтей в трубопроводах, включающий непрерывное воздействие электромагнитного поля на поток нефти в байпасе со встроенным излучателем, отличающийся тем, что частоту электромагнитного поля выбирают в зависимости от значения параметра К, определяемого по формуле где А, С, П и S - доли в составе транспортируемой нефти асфальтенов, смол, парафинов и серы соответственно, а именно: 13,56 МГц либо 2,45 ГГц в случае значений показателя К < 3; 13,56 МГц в случае значений показателя 3 ≤ К ≤ 25; 2,45 ГГц в случае значений показателя К > 25, причем в случае значений показателя К < 3 дополнительно определяют значения тангенса угла диэлектрических потерь tgδ при частотах 13,56 МГц и 2,45 ГГц и выбирают частоту электромагнитного поля для обработки нефти по максимальному значению tgδ.