Устройство для магнитной обработки нефти и нефтяных эмульсий Советский патент 1987 года по МПК F17D1/16 

магнитная система 9, снабжено четным количеством винтовых, предпочтительно конических пружин 2 и 3, установленных йнутри корпуса, одним концом закрепленных в нем при помощи скоб 4, а другим - на установленных в центрирующих опорах 7 и 8 подвижных сердечниках 5 и 6 с возможностью переменного сжатия - растяжения вдоль оси, причем при сжатии одной пружины другая

1

Изобретение относится к нефтяной про- мыщленности, а именно к области эксплуатации нефтяных и газовых месторождений, и может быть использовано при добыче, сборе и транспорте нефти и водно-нефтяных эмульсий, для воздействия на реологические характеристики нефти и нефтяных эмульсий, а также для предотвращения отложений парафина и неорганических солей в нефтепроводах и оборудовании.

Цель изобретения - повыщение эффективности магнитной обработки нефти и нефтяной эмульсии за счет совместного магнитного, механического и кавитационного воздействий на ее агрегативную устойчивость.

Устройство для обработки жидкости в электромагнитном поле снабжено четным количеством винтовых, предпочтительно конических, пружин, являющихся рабочим органом устройства и установленных внутри корпуса с возможностью попеременного сжатия - растяжения вдоль оси, причем при сжатии одной пружины другая растягивается, для чего каждая пружина одета на установленный в центрируюп ей опоре подвижный сердечник и жестко закреплена на нем наименьшим (наибольшим) витком, а наибольшим (наименьшим) витком закреплена в корпусе. При этом диаметр проволоки, шаг витка и диаметры витков пружины выбраны таким образом, что площадь для прохода потока через пружину в сжатом .ее состоянии не меньше живого сече- ния корпуса, а площадь проекции пружины на плоскость, перпендикулярную оси корпуса, равна площади его жи-вого сечения.

На чертеже изображено предлагаемое устройство.

Устройство содержит корпус 1, выпол- ненный в виде полого цилиндра, внутри которого установлены две, предпочтительно конусообразные пружины: винтовая пружина 2, работающая на сжатие, и винтовая пружина 3, работающая на растяжение. Обе пру- жины жестко прикреплены наибольшими (наименьшими) витками при помощи скоб 4 к

растягивается. Диаметр проволоки, щаг витка и диаметры витков пружины выбраны таким образом, что суммарная площадь для прохода потока через пружину в сжатом ее состоянии не меньше живого сечения корпуса а площадь проекции пружины на плоскость, перпендикулярную оси корпуса, равна площади его живого сечения. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

0

Q

5 5 0

5 Q

корпусу, а наименьшими (наибольщими) витками - соответственно к магнитным сердечникам 5 и 6.

Оба сердечника установлены по горизонтальной оси корпуса с зазором b b , большим максимальной амплитуды колебаний пружин. При этом каждый сердечник с целью перемещения вдоль горизонтальной оси корпуса жестко закреплен в скользящих центрирующих опорах 7 и 8, выполненных, например, в виде ступицы с зазором С. Снаружи корпуса установлена электромагнитная система 9, служащая для омаг- ничивания нефтяной эмульсии, а также для привода пружин 2 и 3, закрепленных на сердечниках 5 и 6, в возвратно-поступательное перемещение вдоль оси катушки.

Устройство работает следующим образом.

Нефтяная эмульсия поступает в корпус 1 и попадает на пружины 2 и 3. Суммарная площадь проекций витков каждой пружины на плоскость, перпендикулярную оси корпуса, равна площади его живого сечения. Поэтому эмульсия обтекает витки пружины, дважды меняя направление движения каждого кольцевого слоя потока, образуемого зазором между витками а. Обтекание витков обеих пружин идентично.

При подаче переменного тока на обмотку соленоида в рабочем пространстве между ним и сердечником, а также между соленоидом и витками пружин возникает электромагнитное поле. При выполнении соленоида в виде статора магнитного поля сердечника 5 и 6 совершают колебательное движение вдоль оси ОХ соленоида относительно вертикальной плоскости OY, перпендикулярной оси ОХ. При этом при сжатии одной пружины другая растягивается и наоборот.

Колеблющиеся витки пружин создают в зазорах высокие скорости сдвига, нарастающие от меньшего витка к большему, т.е. по, сечению потока. При этом регулирование градиента скорости потока в зазорах между витками может быть осуществлено путем регулирования жесткости пружин, электромагнитного поля соленоида, шага витков и скорости потока. Поскольку пружины при сжатии - растяжении попеременно меняют сечение для прохода эмульсии, то наблюдается некоторый «поршневой эффект от воздействия витка на лоток, что создает дополнительный импульс движения.

В зоне вибровоздействия витка с эмульсией в результате того, что скорость его перемещения всегда превышает скорость потока, возникают кавитация и механическое воздействие на агрегативную устойчивость эмульсии.

Таким образом, эмульсия, протекая через устройство, подвергается одновременно магнитному, механическому и кавитационному воздействиям, что позволяет резко интенсифицировать процесс коалесценции водяных глобул эмульсии и расслоения эмульсии на нефть и подстилающую ее воду, и в конечном итоге снижает гидравлические сопротивления в системе нефтепроводов.

Пример. В лабораторных условиях опробуется устройство, выполненное следующим образом. В цилиндрический корпус из оргстекла с внутренним диаметром 30 мм устанавливают два сердечника из электротехнической стали диаметром 16 мм. Рабочие пружины выполнены в виде конуса с углом 20° из стальной проволоки диаметром 1 мм и шагом витка 3 мм. Обе пружины закреплены наименьшими витками к сердечнику, а наибольшими - к корпусу при помощи хомутов. Снаружи корпуса установлены две намагничивающие катущки. Максимальная напряженность в рабочем зазоре устройства 14,4 Ю А/м. Устройство при помощи фланцевых и ниппельных соединений установлено в экспериментальный трубопровод диаметром 12 мм.

При работе устройства амплитуды колебаний пружин меняются в пределах 200- 900 мм, частота меняется в диапазоне 50- 100 Гц. Эксперименты проводятся на высоковязкой нефти. Содержание парафина в нефти 6%. Температура застывания 12°С. Обводненность 50%. Указанная эмульсия подвергается магнитной обработке с использованием механического воздействия пружин при следующих условиях эксперимента; температура эмульсии 20°С; скорость потока 0,5-1,5 м/с; вязкость при 20°С 0,97 Пас; , расход до обработки в устройстве 0,21 -

0,61 MV4.

Эффективность предлагаемого устройства оценивается по пропускной способности лабораторного нефтепровода. В результате обработки в устройстве пропускная способ0 ность нефтепровода составляет 0,14- 0,39 , т.е. увеличивается в среднем

на 35%.

Для сравнения та же эмульсия при тех же условиях обрабатывается в устройст5 ве-прототипе. В результате пропускная способность нефтепровода составляет 0,19- 0,53 .

Таким образом, предлагаемое устройство более чем в 3 раза эффективнее устройства-прототипа.

0

Формула изобретения

1.Устройство для магнитной обработки нефти и нефтяных эмульсий, включающее

г цилиндрический корпус из диамагнитного материала, внутри которого размещен магнитный сердечник, а снаружи - кольцевая магнитная система, отличающееся тем, что, с целью повыщения эффективности магнитной обработки за счет совместного маг0 нитного; механического и кавитационного воздействий на агрегативную устойчивость эмульсий, устройство снабжено четным количеством винтовых конических пружин, установленных внутри корпуса и одним концом закрепленных в нем, а другим - на

5 сердечнике с возможностью их попере.мен- ного сжатия - растяжения вдоль оси, а сердечник выполнен подвижным по оси устройства.

2.Устройство по п. 1, отличающееся тем, что диаметр проволоки, шаг витка и

0 диаметры витков пружин выбраны так, что суммарная площадь для прохода потока через пружину в сжатом ее состоянии не меньще живого сечения корпуса, а площадь проекции пружины на плоскость, перпендикулярную оси корпуса, равна площади его живого сечения.

Изобретение относится к добыче и транспорту нефти и может быть использовано для воздействия на агрегативную устойчивость дисперсных систем, в частности для магнитной обработки нефти и водно-нефтяной эмульсии, используемых в нефтехимической промышленности. Цель изобретения состоит в повышении эффективности магнитной обработки нефти и нефтяной эмульсии за счет совместного магнитного, механического и ка- витационного воздействий на ее агрегативную устойчивость. Устройство содержит цилиндрический корпус из диамагнитного материала 1, внутри которого размепдены сердечники 5 и 6, а снаружи - кольцевая ю (Л со О5 N3 оо со ю 8 7