一種頻率掃描電磁感應水處理裝置製造方法
2023-07-11 08:25:06
專利名稱:一種頻率掃描電磁感應水處理裝置製造方法
【專利摘要】本實用新型公開了一種頻率掃描電磁感應水處理裝置，解決了現有電磁感應水處理裝置適用性差、工作狀態不穩定等問題。該頻率掃描電磁感應水處理裝置，包括：信號發生裝置，發出穩定的100Hz～30kHz的頻率掃描電壓信號；螺旋線圈，直接繞制於管道上，接收信號發生裝置發出的電壓信號並產生感應電磁場透過管壁作用於管內流體；信號發生裝置包括電源模塊，單片機，A/D模塊，溫度傳感器，DDS模塊，信號調理模塊，隔離變壓模塊，比較器，以及通過開關與比較器輸出端連接並作為信號輸出端的功放模塊。本實用新型實現了電磁感應信號源的電壓與電流的對應關係，進而在掃頻的過程中能夠得到較為穩定的電流，從而確保了系統的正常工作。
【專利說明】一種頻率掃描電磁感應水處理裝置
【技術領域】
[0001]本實用新型涉及一種應用於油氣田開發領域的水處理裝置，具體地講，是涉及一種頻率掃描電磁感應水處理裝置。
【背景技術】
[0002]油氣田開發中，伴隨油氣產出，通常會採出大量來之於油氣儲層的地層水。在開發早期，這類水為原始地層水；在開發中後期，多為儲層人工注入水和地層水的混合物。採出水為高礦化度含油汙水，水型多為硫酸鈉水型(Na2SO4)和重碳酸鈉水型(NaHC03)。由於礦化度度高，富含鈣、鎂、鍶、鋇成垢離子，一般在油田聯合站或氣田天然氣淨化站進行油、氣、水分離處理後，常見汙水管線嚴重結垢。
[0003]油氣田汙水一般經過淨化處理後用於回注到油氣儲層。通過物理和化學方法淨化處理，處理系統通常能除去絕大部分原油顆粒、機械雜質，並達到所要求的注入水水質要求，但是，由於現場條件限制以及處理工況的變化，注水管網中地面管線和井下管柱結垢仍然較為常見。
[0004]油田管網中的結垢問題已經嚴重影響到油氣田的生產。油田管網中的水結垢問題相對的複雜，不同於通常的工業水系統，主要是因為水質變化大、流量變化大、野外環境溫差變化大、地面到井下溫度/壓力變化大，防垢處理複雜且效果差異大。目前，主要採用化學防垢方法，但是該方法處理成本高、環境負荷大，因此，應用物理場清防垢是重要的技術發展方向。
[0005]目前，在油氣田開發中應用的傳統物理處理方法如下:恆磁場處理裝置、電脈衝處理裝置、超聲處理裝置和高頻電磁場處理裝置等。其中，電磁感應水處理裝置具有安裝簡便、能耗小、裝置能無人值守長期穩定運行的特點，受到現場的普遍歡迎。
[0006]現有技術中，油氣田現場在用電磁感應水處理裝置包括恆定頻率和變頻兩種，由於油田生產現場水系統水質變化大，離子濃度與類型，pH值，溫度、壓力與流量變化大，故而傳統的工業水電磁處理裝置適應性差。
實用新型內容
[0007]本實用新型的目的在於克服上述缺陷，提供一種安裝簡便、能耗小、且適應性強、可得到穩定電流的頻率掃描電磁感應水處理裝置。
[0008]為了實現上述目的，本實用新型採用的技術方案如下:
[0009]一種頻率掃描電磁感應水處理裝置，包括:
[0010]一種頻率掃描電磁感應水處理裝置，其特徵在於，包括:
[0011]信號發生裝置，發出穩定的10Hz?30kHz的頻率掃描電壓信號；
[0012]螺旋線圈，直接繞制於管道上，接收信號發生裝置發出的電壓信號並產生感應電磁場透過管壁作用於管內流體。
[0013]具體的說，所述信號發生裝置包括提供220V交流電的電源模塊，單片機，與單片機連接的A/D模塊，與A/D模塊連接的溫度傳感器，與單片機連接並調製出10Hz?30kHz的頻率掃描電壓信號的DDS模塊，輸入端與DDS模塊輸出端連接的信號調理模塊，輸入端與信號調理模塊輸出端連接的隔離變壓模塊，輸入端與隔離變壓模塊輸出端連接的比較器，以及通過開關與比較器輸出端連接並作為信號輸出端的功放模塊；所述單片機還連接有聲光報警裝置和溫度顯示裝置，所述開關與單片機之間還設置有光耦合器。
[0014]優選的，所述螺旋線圈由耐高溫絕緣導線製成，在其外層包裹用於屏蔽電磁場的鋁箔層。
[0015]與現有技術相比，本實用新型具有以下有益效果:
[0016]本實用新型中螺旋線圈直接繞至在管道上，同時，實現了電磁感應信號源的電壓與電流的對應關係，進而在掃頻的過程中能夠得到較為穩定的電流，從而確保了系統的正常、有效工作；另一方面，本實用新型在不動油田水管網流程的條件下，實現了對水的電磁處理，起到防垢和清垢作用，適用性強。
【附圖說明】
[0017]圖1為本實用新型的原理示意圖。
【具體實施方式】
[0018]下面結合附圖和實施例對本實用新型作進一步說明，本實用新型的實施方式包括但不限於下列實施例。
實施例
[0019]如圖1所示，本發明基於系統的實驗研宄，對不同模擬油田水系統環境下的電磁處理效果進行了針對性研宄，在此基礎上確定了油氣田電磁感應水處理的優化系統參數範圍。採用了頻率掃描技術，發生頻率範圍為10Hz?30kHz之間正弦波電流，通過按照一定要求繞制在油田合金鋼水管上的螺旋線圈，電磁波作用於管道中的水體。
[0020]在特定頻率的感應電磁場中，離子水化作用增強、通常的水分子團(H20)n被激發為雙分子或單分子，增大了水的活性和滲透性，表面張力和粘度顯著下降，使得過飽和溶液中的晶核形成速率遠遠大於晶體生長速率，使得膠粒的粒度下降，電位上升，膠粒的穩定性增強；同時，在特定頻率和一定磁感應強度電磁波作用下，溫度壓力條件改變後，通常條件下常形成的粘接於管壁方解石結晶型碳酸鈣硬垢則轉化為能懸浮在水體中的文石型軟垢；水體經電磁處理後活性增強，滲透性增強能促使活性水溶解外表水垢，並滲入垢層一定深度溶解管壁垢、時效作用下已經活化的單分子或雙分子水再次結合為大分子團水，促使管壁垢鬆動，垢層溶解、脫落；同時，水經過電磁處理後流經管壁時，能促使紅色的鐵鏽(Fe2O3.ηΗ20)轉化為穩定的黑色磁性氧化鐵(Fe3O4),其沉積到管壁表面能形成阻隔膜保護層，起到防腐作用。
[0021]本實施例提供了一種頻率掃描電磁感應水處理裝置，該裝置主要包括信號發生裝置，發出穩定的10Hz?30kHz的頻率掃描電壓信號；螺旋線圈，直接繞制於管道上，接收信號發生裝置發出的電壓信號並產生感應電磁場透過管壁作用於管內流體。其中，信號發生裝置封裝於機箱內，連接螺旋線圈的連接線長度不大於1m;螺旋線圈直接繞制於油田鋼製水管上，繞制的螺旋線圈匝數根據輸出功率最大為150W，視輸水鋼管的外徑和壁厚現場試驗確定，例如直徑為3英寸、壁厚8_左右，繞制螺旋線圈匝數約為40匝，直徑為5英寸、壁厚8mm左右，繞制螺旋線圈匝數約為30匝。螺旋線圈由耐高溫絕緣導線製成，在其外層包裹用於屏蔽電磁場的鋁箔層，能滿足油田現場工況要求。
[0022]信號發送裝置包括提供220V交流電的電源模塊，單片機，與單片機連接的A/D模塊，與A/D模塊連接的溫度傳感器，與單片機連接的DDS模塊，輸入端與DDS模塊輸出端連接的信號調理模塊，輸入端與信號調理模塊輸出端連接的隔離變壓模塊，輸入端與隔離變壓模塊輸出端連接的比較器，以及通過開關與比較器輸出端連接並作為信號輸出端的功放模塊；單片機還連接有聲光報警裝置和溫度顯示裝置，開關與單片機之間還設置有光耦合器。上述各部件均為現有成熟部件，故在此不作贅述。
[0023]通過上述設置，在輸出電流和掃頻頻率確定以後，系統開始讀取頻點進行掃頻，每當變化一個頻率時，A/D模塊就會對輸出電流進行次採樣，然後系統會將採樣得到的電流值和預設的穩定電流值進行比對，當採樣電流值大於穩定電流值時，減小電壓；當採樣電流值小於穩定電流值時，增大電壓。基本上，頻率最高的時候電壓也是最大的時候，系統對每次對比的結果都會對電壓做出相應的調節，一般是增大或者減小0.01V，直到輸出電流的波動範國在穩定電流值的5%以內。當找到合適的匹配關係的時候，系統會在進行一次確認，確認匹配成立以後，便會將此時的頻率和電壓值存入內存。如此反覆進行，直到對所有的頻點都找到其對應的電壓，由此生成的輸出電流與輸入電壓的對應關係表將會成為系統正常工作的保證。
[0024]為了更好的實現本實施例，本實施例在廣譜頻率掃描的基礎上，防垢敏感頻率段重複掃描。根據針對油田水處理實驗研宄，確定了對水體廣譜處理需要的頻率段10Hz?30kHz，對水體中最為常見、含量最多的鈣離子處理敏感頻率段500Hz?1500Hz。為強化處理效果，電磁感應處理裝置中設計頻率掃描方式設計為:廣譜頻率(10Hz?30kHz)掃描實現對所有成垢離子的處理；敏感頻率(500Hz?1500Hz)重複掃描強化對具有強成垢趨勢和高成垢貢獻的鈣離子的處理。具體的做法為:100Hz?30kHz掃描頻率範圍內，500Hz?1500Hz重複掃描3次，實現對防垢敏感頻率段的「功率聚焦」。
[0025]按照上述實施例，便可很好地實現本實用新型。值得說明的是，基於上述設計原理的前提下，為解決同樣的技術問題，即使在本實用新型所公開的結構基礎上做出的一些無實質性的改動或潤色，所採用的技術方案的實質仍然與本實用新型一樣，故其也應當在本實用新型的保護範圍內。
【權利要求】
1.一種頻率掃描電磁感應水處理裝置，其特徵在於，包括: 信號發生裝置，發出穩定的10Hz?30kHz的頻率掃描電壓信號； 螺旋線圈，直接繞制於管道上，接收信號發生裝置發出的電壓信號並產生感應電磁場透過管壁作用於管內流體。2.根據權利要求1所述的一種頻率掃描電磁感應水處理裝置，其特徵在於，所述信號發生裝置包括提供220V交流電的電源模塊，單片機，與單片機連接的A/D模塊，與A/D模塊連接的溫度傳感器，與單片機連接並調製出10Hz?30kHz的頻率掃描電壓信號的DDS模塊，輸入端與DDS模塊輸出端連接的信號調理模塊，輸入端與信號調理模塊輸出端連接的隔離變壓模塊，輸入端與隔離變壓模塊輸出端連接的比較器，以及通過開關與比較器輸出端連接並作為信號輸出端的功放模塊；所述單片機還連接有聲光報警裝置和溫度顯示裝置，所述開關與單片機之間還設置有光耦合器。3.根據權利要求1所述的一種頻率掃描電磁感應水處理裝置，其特徵在於，所述螺旋線圈由耐高溫絕緣導線製成，在其外層包裹用於屏蔽電磁場的鋁箔層。
【文檔編號】C02F5-00GK204281424SQ201420728843
【發明者】王波, 聶翠平 [申請人]成都杜特威石油科技有限公司