一種用於石油管道的超聲波降粘器的製作方法

2023-08-13 05:09:21 2

專利名稱：一種用於石油管道的超聲波降粘器的製作方法
技術領域：
本實用新型是一種用於石油管道的超聲波降粘器，屬於石油超聲波降粘設備技術領域，它包括有作為換能器工作電源使用的開關型功率振蕩器、鎧裝電纜和壓電式聲波換能器。
在石油集輸管道中，目前主要採用加熱和化學方法對管道中的石油進行防蠟降粘，以提高石油的流動性，但其缺點是成本高、勞動強度大。石油採油井強磁防蠟器(中國專利86204993)主要用於採油井上，而用在石油集輸管道上，雖有一定效果，但不理想，降粘率為46％；對石油的凝固點降低約3℃。石油採油井壓電式聲波換能器(中國專利8921236.8)公開了一種利用聲波-超聲波防止結蠟、降低粘度、提高中晚期油井回採率的換能設備。該專利技術的結構是考慮在石油採油井的情況下使用而設計的，不宜直接用於石油集輸管道上對石油進行降粘。在我國至今未見到有關利用超聲波換能器對石油集輸管道中的石油進行降粘的技術報導。
本實用新型的目的是研製一種適於在石油集輸管道上使用的，具有對石油降粘性能好、對石油的凝固溫度降低顯著的超聲波換能降粘器。
本實用新型的目的可以通過以下措施來實現本實用新型降粘器包括有由作為換能器工作電源使用的開關型功率振蕩器和鎧裝電纜，以及壓電式聲波換能器三部份。開關型功率振蕩器是由單相220V/50Hz交流變直流的供電源、取樣反饋變壓器和開關型功率電晶體構成的自激振蕩器、調諧電感器與壓電式聲波換能器串聯諧振迴路所組成的具有輸出電壓為1000V±200V、輸出有效功率為500W、頻率為25±3kHz的開關型功率振蕩器。本實用新型的特徵是壓電式聲波換能器設於可與石油管道相接通的其上設有機械壓密封支座的導流管之中，在導流管的內壁與壓電式聲波換能器之間設有環形支架。環形支架的作用是使壓電式聲波換能器不與導流管內壁相接觸和使壓電式聲波換能器在導流管內定位。由其上設有機械壓密封支座的導流管及位於導流管內的環形支架和壓電式聲波換能器組成可與石油集輸油管相接通的管式壓電式聲波換能器。鎧裝電纜為其金屬鎧裝外層上設有由聚四氟乙烯材料製作而成的起絕緣和耐腐蝕作用的保護套的同軸鎧裝電纜，該電纜的一端與開關型功率振蕩器的輸出端電連接，另一端通過設於導流管上的機械壓密封支座與位於導流管內的壓電式聲波換能器電連接。如圖2所示，其電連接可以是同軸鎧裝電纜的金屬鎧裝層通過壓電式聲波換能器的上端密封蓋、上端密封座、上接頭、金屬鎖緊環與壓電陶瓷管的外壁(或內壁)形成通路而電連接，同軸鎧裝電纜的金屬纜芯可通過轉接導線、絕緣柱上的銅導體的一端，而該銅導體的另一端與壓電陶瓷管內壁(或外壁)電連接。由於開關型功率振蕩器產生的頻率為25±3kHz的電信號通過同軸鎧裝電纜作用於壓電式聲波發射器的相互並聯連接的壓電陶瓷管，致使壓電陶瓷管產生振動頻率為25±3kHz的機械振動，這種超聲振動波通過充滿在壓電式聲波換能器內的透聲矽油，傳送到該換能器的具有透聲性能的不鏽鋼外殼，超聲波再作用於導流管中的流動的石油介質，石油介質中的石蠟在未凝成固相前就被超聲波的能量分散為極細的顆粒而懸浮在油液中，使石油的粘度降低，從而可提高石油在導流管中的流動性。
在本實用新型降粘器超聲波作用下試驗輸油99750升，歷時153分鐘，平均排量651.96升/分，而在沒有降粘器作用下的空白輸油71818升，需歷時130分鐘，平均排量為552.44升/分。經上述對比試驗證明，使用本超聲波降粘器石油輸油效率可提高18％。此外，本實用新型降粘器可對石油的降凝溫度降低3～6℃。使用本實用新型降粘器作用於石油可使石油降粘40～80％。
以下結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明

圖1為本實用新型的管式壓電式聲波換能器結構圖；圖2為本實用新型的電路原理圖；圖3為呈封閉環狀的環形支架示意圖。
由圖1可知，管式壓電式聲波換能器由其上設有機械壓密封支座(2)的導流管(3)、設於導流管(3)內的環形支架(6)和由環形支架(6)支撐定位的壓電式聲波換能器所組成。這裡，壓電式聲波換能器是由上端密封蓋(4)、上端密封座(5)、上接頭(7)、O型密封圈(8)、具有透聲性能的不鏽鋼外殼(9)、一端與鎧裝電纜(1)金屬纜芯電連接，另一端與絕緣柱(11)上的銅導體電連接的轉接導線(10)、相互並聯的其內壁(或外壁)可用導線與絕緣柱(11)上銅導體的另一端電連接，其外壁(或內壁)可用導線壓緊在金屬鎖緊環(13)與上接頭(7)之間的壓電陶瓷管(16)、纏繞在該壓電陶瓷管外壁的環氧玻璃鋼(17)、在各個壓電陶瓷管之間設有聚四氟乙烯絕緣去耦墊圈(15)、在順軸心線方向排列的壓電陶瓷管(16)的兩端頭設有的聚四氟乙烯絕緣去耦墊圈(14)、內支承軸(12)、下接頭(19)、端面O型密封圈(20)、下密封蓋(21)、下端壓蓋(22)和充滿在不鏽鋼外殼(9)內的矽油(18)所組成。可採用標準法蘭與導流管(3)進行螺紋連接，安裝在石油集輸管道上使用。由圖(3)可知，環形支架(6)由外環(23)、內環(24)和支條(25)所組成。外環(23)和內環(24)呈封閉環狀或非封閉環狀，位於外環(23)與內環(24)之間的支條(25)沿環面均勻分布。導流管(3)的內壁上設有可使環形支架(6)的外環(23)緊靠其臺階面的環形階梯形臺階。在導流管(3)內可設兩個環形支架(6)，其中一個環形支架(6)的內環(24)位於上密封座(5)與上接頭(7)之間並由上密封座(5)與上接頭(7)螺紋連接而被壓緊，另一個環形支架(6)的內環(24)位於下端壓蓋(22)與下密封蓋(21)之間並由下端壓蓋(22)與下密封蓋(21)螺紋連接而被壓緊。根據圖2可對本實用新型的開關型功率振蕩電路予以實施。它可由單相220V/50Hz電壓經普通變壓器B1降到100V、120V、140V，分三組抽頭給出，選用其中兩組作強弱檔調節。變壓器B1額定容量為500VA～1000VA，經二極體橋式整流器ZL、電解電容濾波器C1得到直流電壓，供給功率放大器。整流橋參數為600V/10A，電容C1的值為300～700μF/450V。功率放大器輸出調諧電感L選用MXO-1600～3000錳鋅鐵氧體磁芯，尺寸為35mm×35mm×100mm，用多股高強度漆包線繞制約5O～100匝，其電感值為0.5mH～0.9mH。功率放大器由電晶體BG1、BG2、BG3、BG4、電阻R、R1、R2、R3、R4和二極體D1、D2、電容C2、C3，以及取樣變壓器B2所構成，並形成一個自激式電路。通過B2取樣變壓器可分成相位相反的兩路電壓信號，經D1、R2、C2和D2、R4、C3組成加速、整形電路輸入到BG1～BG4串聯推挽功率放大管的基極上，放大成方波功率信號後，又反饋給功率放大器的輸入端，直至達到高功率輸出。BG1～BG4為開關功率電晶體，其參數為PCM＝50～100W，BVCEO≥400V；R為阻燃陶瓷功率電阻，阻值為0.5～1Ω；R1、R2為偏置電阻，阻值為20k～50kΩ；D1、D2選用普通二極體、參數為100V/1A；C2和C3電容值為0.5μF～1μF；B2取樣變壓器變比為1∶3、採用錳鋅鐵氧體磁芯MXO-2000罐型G20-30，高強度漆包線，初級繞組5匝，次級繞組15匝而成。其它D3、D4、R6、C4為輸出指示電路用元件。R5為吸收電阻、BX1～BX2為保險絲，ZD為變壓器指示燈，K2為強弱開關。開關型功率振蕩器的輸出端與同軸鎧裝電纜(1)電連接，該電纜的另一端如前所述與管式壓電式聲波換能器電連接。該鎧裝電纜的外層應設有可耐腐蝕和能絕緣的聚四氟乙烯材料。
本實用新型的開關功率振蕩器可輸出有效功率為500W，經同軸鎧裝電纜輸入到管式壓電式換能器可產生1～3W/cm2的強聲場，作用於導流管內流動的石油，可使輸油壓力下降30～50％，節約電機電流約10～30％。經實驗證明，可對石油降粘40～80％，凝固溫度降低3～6℃。本實用新型降粘性能顯著，優於化學法、加熱法和強磁防蠟器，具有重要的推廣應用價值。
權利要求1.一種用於石油管道的超聲波降粘器，它包括有作為換能器工作電源使用的開關型功率振蕩器、鎧裝電纜和壓電式聲波換能器，其特徵是壓電式聲波換能器設於可與石油管道相接通的其上設有機械壓密封支座的導流管之中，在導流管的內壁與壓電式聲波換能器之間設有可使壓電式聲波換能器不與導流管內壁相接觸和使壓電式聲波換能器在導流管內定位的環形支架，由其上設有機械壓密封支座的導流管、以及位於導流管內的環形支架和壓電式聲波換能器組成可與石油集輸油管相接通的管式壓電式聲波換能器，鎧裝電纜為其金屬鎧裝外層上設有由聚四氟乙烯材料製作而成的起絕緣和耐腐蝕作用的保護套的同軸鎧裝電纜，該電纜的一端與開關型功率振蕩器的輸出端電連接，另一端通過設於導流管上的機械壓密封支座與位於導流管內的壓電式聲波換能器電連接。
2.根據權利要求1所述的超聲波降粘器，其特徵是同軸鎧裝電纜一端與壓電式聲波換能器的電纜連接是指同軸鎧裝電纜的金屬鎧裝層通過壓電式聲波換能器的上端密封蓋、上端密封座、上接頭、金屬鎖緊環與壓電陶瓷管外壁/或內壁形成通路而電連接，同軸鎧裝電纜的金屬纜芯是通過轉接導線、絕緣柱上的銅導體的一端，而該銅導體的另一端與壓電陶瓷管的內壁或外壁電連接。
3.根據權利要求1所述的超聲波降粘器，其特徵是環形支架由外環、內環、和支條所組成，外環、內環呈封閉環狀或非封閉環狀，位於外環與內環之間的支條沿環面均勻分布。
4.根據權利要求1或2或3所述的超聲波降粘器，其特徵是導流管的內壁上設有可使環形支架的外環緊靠其臺階面的環形階梯形臺階。
5.根據權利要求4所述的超聲波降粘器，其特徵是在導流管內可設兩個環形支架，其中一個環形支架的內環位於上密封座與上接頭之間並由上密封座與上接頭螺紋連接而被壓緊，另一個環形支架的內環位於下端壓蓋與下密封蓋之間並由下端壓蓋與下密封蓋螺紋連接而被壓緊。
專利摘要一種用於石油管道的超聲波降粘器，其特徵是壓電式聲波換能器設於與石油管道相連通的導流管中，並由導流管內的環形支架定位，導流管上設有機械壓密封支座。鎧裝電纜為其金屬鎧裝外層上設有由聚四氟乙烯材料製作成的同軸鎧裝電纜，該電纜的一端與開關型功率振蕩器的輸出端連接。另一端通過設於導流管上的機械壓密封支座與壓電式聲波換能器連接。
文檔編號F17D1/00GK2070395SQ9021260
公開日1991年1月30日 申請日期1990年4月28日 優先權日1990年4月28日
發明者李明海, 黃曉君 申請人:成都傳感換能技術研究所