变强变频电磁防蜡降粘器的研制与实验

摘要

在油田开采过程中,容易发生石蜡沉积而导致油井产量降低甚至停产的现象。大庆油田每年耗费了大量的能源和资金用于原油输送过程中的掺热水法防蜡以及其他方式的清、防蜡。磁防蜡降粘技术以其设备安装简单、使用方便、无污染、成本低、能有效提高原油在输油管中的流动性的特点越来广泛地应用于油田。但是,目前对影响磁防蜡降粘的主要因素以及磁防蜡降粘的机理的认识还不够深入,这导致所生产的电磁防蜡降粘器具有通用性不够好的缺点。针对这一情况,本文研究了原油中石蜡沉积和磁防蜡降粘的主要影响因素,探讨了石蜡沉积的机理以及磁防蜡降粘的机理,找出了磁防蜡降粘的关键因素。基于找出的磁防蜡降粘的关键因素和目前较为广泛认可的三种磁防蜡理论—“DLVO理论”、“磁致分子排列取向论”和“磁感应共振论”,研制了可以产生不同强度和频率的直流脉动磁场和交变磁场的电磁防蜡降粘器,并且对其进行了室内实验和现场实验。室内实验采用电磁防蜡降粘器对原油做静止状态下的防蜡降粘实验。研究了同种油样以及不同油样在磁处理前后的粘温曲线,磁处理降粘效果的保持时间,以及磁场强度、频率、磁处理时间对原油降粘效果的影响等等。通过大量的实验并且结合现有理论对结果进行分析,总结出了石蜡沉积的规律以及磁防蜡降粘的规律。现场实验选择了产液量、含水量接近的4口试验井,对所研制不同参数的电磁防蜡降粘器试验样机进行实验。通过比较、分析不同试验样机的实验效果,确定出最佳线圈类型和磁场参数,改进电磁防蜡降粘器并对其进行生产实验。改进的电磁防蜡降粘器的生产实验结果表明,在停掺热水的情况下采用电磁防蜡降粘器对油井进行防蜡降粘,油井能够稳定地进行生产而保证不出现蜡堵的现象。最后本文根据室内实验和现场实验的结果进行综合分析,比较了不同条件下的磁防蜡降粘效果,进一步总结出了磁防蜡降粘的规律。并且对所研制的电磁防蜡降粘器进行耗能和经济性分析,分析结果表明其耗能低、具有重大的经济价值。

目录

摘要

Abstract

第1章 绪论

1.1 课题背景

1.2 国内外研究现状及存在问题

1.2.1 国内外研究现状

1.2.2 存在问题

1.3 课题的主要研究内容

第2章 电磁防蜡降粘器的理论分析和总体方案

2.1 石蜡沉积影响因素及机理探讨

2.1.1 石蜡沉积的主要影响因素

2.1.2 石蜡沉积机理的探讨

2.2 磁防蜡降粘的影响因素及机理探讨

2.2.1 磁防蜡降粘的主要影响因素

2.2.2 磁防蜡降粘机理的探讨

2.3 电磁防蜡降粘器的总体方案及参数选择

2.3.1 电磁防蜡降粘器的总体方案

2.3.2 电磁防蜡降粘器的参数选择

2.4 本章小结

第3章 电磁防蜡降粘器的结构和控制系统的研制

3.1 电磁防蜡降粘器结构的研制

3.1.1 管芯及线圈的参数选择

3.1.2 电磁防蜡降粘器的结构

3.2 基于单片机和IPM的控制系统的研制

3.2.1 磁场强度和频率的调节原理

3.2.2 控制系统的总体框架

3.2.3 控制系统的硬件设计

3.2.4 控制系统的软件实现

3.3 电磁防蜡降粘器的调试

3.4 本章小结

第4章 电磁防蜡降粘器的室内实验及结果分析

4.1 室内实验方案

4.1.1 实验方案

4.1.2 实验方法

4.2 室内实验结果及分析

4.2.1 磁处理对原油粘温曲线的改变

4.2.2 磁降粘效果的保持时间

4.2.3 磁场强度对原油降粘效果的影响

4.2.4 磁场频率对原油降粘效果的影响

4.2.5 油样性质对磁降粘效果的影响

4.2.6 室内实验结果分析

4.3 本章小结

第5章 电磁防蜡降粘器的现场实验及结果分析

5.1 现场实验方案

5.2 电磁防蜡降粘器的安装

5.3 现场实验结果与分析

5.3.1 最佳磁场参数和形式的试验确定

5.3.2 现场实验结果

5.3.3 现场实验结果分析

5.4 电磁防蜡降粘器耗能与经济性分析

5.5 本章小结

结论

参考文献

致谢