输油管道磁声双效应解堵方法研究
我国稠油油藏分布广泛，具有含蜡高、凝点高、粘度大、流动性差等特点，对稠油开采或输送带来很大难度。特别是稠油在管道输送过程中，随着温度的降低，蜡晶不断在管壁上析出，且越积越多，导致输油管道的流通面积减少，严重时甚至阻塞管道，造成严重的事故。因此，原油输送过程的降粘除蜡是油田非常重视的问题，采取有效的除蜡解堵方法，实现原油高效、低耗、安全的输送有着重要意义。 针对管道输送稠油结蜡严重的问题，在分析超声波和电磁法降粘除蜡的工作机理及其不足的基础上，提出了磁声双效应降粘解堵的思路，通过优化两种方法的工作参数和结构，以达到稠油输送过程中的高效降粘解堵的目的。首先，构建了超声波和电磁降粘除蜡仿真模型，利用COMSOL Multiphysics多物理场仿真软件进行仿真。分析超声波频率、功率等参数对粘度变化的影响规律;探究电磁线圈匝数、励磁电流与磁感应强度之间的变化规律;通过仿真，确定了超声波和电磁双效应降粘除蜡的工作参数。其次，研制了磁声双效应降粘解堵结构所需的激励电源。主电路系统采用“交-直-交”的变频结构激励超声换能器和电磁线圈，电源具有输出参数状态检测功能和换能器谐振频率自动跟踪功能，实现电源输出功率计算以及电源与换能器自适应阻抗匹配。利用仿真分析的参数结果和研制的激励电源，优选压电超声波换能器，设计线圈结构，构建基于磁声双效应的输油管道稠油降粘结蜡的实验结构。最后，利用构建的室内结构，开展了大量室内实验，包括超声波含蜡稠油的降粘实验、电磁法含蜡稠油的降粘实验、磁声双效应的含蜡稠油的降粘实验等。 通过实验研究，结果表明超声频率20kHz、功率700W、励磁电流4A、磁场频率100Hz时降粘解堵效果明显，且先超声后电磁的降粘解堵效果优于先电磁后超声的效果，从而验证了磁声双效应在稠油降粘除蜡方面优越于超声波或电磁单一方法的效果，这为后续现场应用打下坚实的工作基础。
输油管道;磁声双效应;稠油降粘;管道解堵
西安石油大学
硕士
控制工程
高国旺
2022
中文
TE973.07
2023-05-23（万方平台首次上网日期，不代表论文的发表时间）