RU2589741C1 - Method and device for high-viscosity oil heating in pipelines of high-frequency electromagnetic fields - Google Patents

Method and device for high-viscosity oil heating in pipelines of high-frequency electromagnetic fields Download PDF

Info

Publication number
RU2589741C1
RU2589741C1 RU2015100294/07A RU2015100294A RU2589741C1 RU 2589741 C1 RU2589741 C1 RU 2589741C1 RU 2015100294/07 A RU2015100294/07 A RU 2015100294/07A RU 2015100294 A RU2015100294 A RU 2015100294A RU 2589741 C1 RU2589741 C1 RU 2589741C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
pipeline
temperature
emitter
pipelines
heating
Prior art date
Application number
RU2015100294/07A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Лиана Ароновна Ковалева
Расул Рашитович Зиннатуллин
Владимир Николаевич Благочиннов
Альмир Ильфирович Муллаянов
Иван Игоревич Шрубковский
Original Assignee
Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет" filed Critical Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Башкирский государственный университет"
Priority to RU2015100294/07A priority Critical patent/RU2589741C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2589741C1 publication Critical patent/RU2589741C1/en

Links

Images

Landscapes

  • General Induction Heating (AREA)

Abstract

FIELD: oil industry.
SUBSTANCE: invention relates to heating of high-viscosity oil in pipelines with electromagnetic fields. Heating method involves continuous action of electromagnetic field on the flow of oil in pipeline, in which a minimum critical temperature tkN is determined, below which the product temperature does not fall, and max. critical temperature tkV, above which the heating of product is not feasible; temperature measurement unit records initial temperature of products in pipeline t0; if t0 < tkN, then via control the first electromagnetic valve is open and the second electromagnetic valve is closed. Proposed device comprises generator of electromagnetic waves, coaxial cable for connection of generator with radiator, pipeline, the pipeline is equipped with bypass and built-in radiator.
EFFECT: method and device will allow to reduce emergencies on pipelines and station points, as well as to enhance the time of product cooling in pipeline, since this method warm the entire volume of product.
4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области технологии нагрева высоковязких нефтей в трубопроводах электромагнитными полями и может быть использовано на производствах нефтедобывающих и нефтетранспортирующих предприятий при транспортировке высоковязких нефтей по промысловым и магистральным трубопроводам. Обеспечивает повышение эффективности нагрева транспортируемой нефти за счет объемного прогрева и термодинамических процессов, возникающих в среде, находящейся под воздействием высокочастотного электромагнитного поля, а также снижение затрат электроэнергии.The invention relates to the field of technology for heating high-viscosity oils in pipelines by electromagnetic fields and can be used in the production of oil producing and oil-transporting enterprises when transporting high-viscosity oils through field and main pipelines. It provides an increase in the heating efficiency of the transported oil due to volumetric heating and thermodynamic processes that occur in a medium under the influence of a high-frequency electromagnetic field, as well as reducing energy costs.

Известно устройство для снижения вязкости нефти и нефтепродуктов при помощи комплексного воздействия микроволновой энергии и ультразвукового излучения, содержащее секцию микроволновой обработки и секцию ультразвуковой обработки (патент РФ №2382933, опубл. 27.02.2010). Секция микроволновой обработки содержит магнетронные генераторы, рупорные излучатели и окна связи с круглым волноводом, имеющим внутри коаксиально расположенную трубу из радиопрозрачного материала. В этом устройстве микроволновая энергия подается в трубопровод, который играет роль круглого волновода, посредством рупорных излучателей. Рупорные излучатели излучают электромагнитные волны в трубопровод через окно связи.A device for reducing the viscosity of oil and oil products using the combined effects of microwave energy and ultrasonic radiation, comprising a microwave processing section and an ultrasonic processing section (RF patent No. 2382933, publ. 02.27.2010). The microwave processing section contains magnetron generators, horn emitters, and communication windows with a circular waveguide having a coaxially located tube of radiolucent material inside. In this device, microwave energy is supplied to the pipeline, which plays the role of a circular waveguide, through horn emitters. Horn emitters emit electromagnetic waves into the pipeline through a communication window.

Недостатками данного устройства является то, что микроволновая энергия вводится в трубопровод в одной точке и в нефтяной среде, содержащей влагу, электромагнитная волна будет затухать на расстоянии нескольких сантиметров (до 10 см). Поэтому при значительных скоростях потока продукции трубопроводов либо в трубопроводах диаметром более 10 см описанное устройство будет работать не эффективно.The disadvantages of this device is that microwave energy is introduced into the pipeline at one point and in an oil medium containing moisture, the electromagnetic wave will attenuate at a distance of several centimeters (up to 10 cm). Therefore, at significant flow rates of production of pipelines or in pipelines with a diameter of more than 10 cm, the described device will not work effectively.

Наиболее близким аналогом изобретения является устройство разогрева вязких диэлектрических продуктов при их транспортировке трубопроводами (патент РФ №2439863, МПК Н05В 6/64, опубл. 10.01.2012), содержащий волновод в форме спиралевидной металлической полосы с распределенными на нем излучателями. Волновод расположен на тефлоновой трубе. Тефлоновая труба коаксиально установлена внутри трубопровода и плотно к нему прилегает. Источник микроволнового излучения соединен с волноводом с помощью коаксиального кабеля через отверстие в трубопроводе.The closest analogue of the invention is a device for heating viscous dielectric products during transportation by pipelines (RF patent No. 2439863, IPC Н05В 6/64, publ. 10.01.2012), containing a waveguide in the form of a spiral metal strip with emitters distributed on it. The waveguide is located on a teflon tube. The Teflon pipe is coaxially installed inside the pipeline and fits snugly to it. The microwave source is connected to the waveguide using a coaxial cable through an opening in the pipeline.

Однако описанная установка имеет ограничения по частоте излучения и не предусматривает использование электромагнитных волн высокочастотного диапазона (1-100 МГц), именно под воздействием которых происходит дипольная поляризация полярных компонент нефти, приводящая к объемному выделению тепла внутри потока. Кроме этого спиралевидный волновод внутри трубопровода создает дополнительное сопротивление.However, the described installation has limitations on the radiation frequency and does not provide for the use of electromagnetic waves of the high-frequency range (1-100 MHz), under the influence of which dipole polarization of the polar components of the oil occurs, leading to volumetric heat generation inside the stream. In addition, the spiral waveguide inside the pipeline creates additional resistance.

Техническим результатом изобретения является повышение эффективности нагрева нефтей высокочастотными электромагнитными полями для обеспечения подвижности продукции трубопроводов и снижение затрат электроэнергии.The technical result of the invention is to increase the efficiency of heating oil with high-frequency electromagnetic fields to ensure the mobility of pipelines and reduce energy costs.

Технический результат в способе нагрева высоковязких нефтей в трубопроводах высокочастотными электромагнитными полями, заключающемся в непрерывном воздействии высокочастотного электромагнитного поля на поток нефти в трубопроводе, и в устройстве для осуществления данного способа, содержащем источник электромагнитных волн, достигается тем, что в трубопровод врезается байпас, выполненный в виде обвода трубопровода. Внутри байпаса при помощи центраторов устанавливается излучатель длиной, равной половине длины электромагнитной волны, и подсоединяется к высокочастотному генератору через коаксиальный кабель. Наружная поверхность излучателя изолируется радиопрозрачным материалом. Далее для продукции трубопровода определяют низшую критическую температуру Ткн, ниже которой температура продукции не должна снижаться, и высшую критическую температуру Ткв, выше которой нагрев продукции нецелесообразен. Затем на блоке измерения температуры регистрируют начальную температуру продукции трубопровода Т0. Если Т0<Ткн, через блок управления открывают первый электромагнитный клапан, а второй электромагнитный клапан закрывают. Продукция попадает в байпас. Включают высокочастотный генератор. В блоке согласования сопоставлением значений волновых сопротивлений согласуют высокочастотный генератор с байпасом. Через блок измерения температуры измеряют температуру на выходе из байпаса Твых. Через блок управления регулируют мощность высокочастотного генератора до выполнения условия Твых=Ткв.The technical result in the method of heating high-viscosity oils in pipelines by high-frequency electromagnetic fields, which consists in the continuous exposure of a high-frequency electromagnetic field to the oil flow in the pipeline, and in the device for implementing this method, containing a source of electromagnetic waves, is achieved by the fact that a bypass cut into the pipeline type of contour of the pipeline. Using the centralizers, a radiator with a length equal to half the electromagnetic wavelength is installed inside the bypass and connected to the high-frequency generator through a coaxial cable. The outer surface of the emitter is insulated with radiolucent material. Next, for the production of the pipeline determine the lowest critical temperature T kn , below which the temperature of the product should not decrease, and the highest critical temperature T kv , above which heating the product is impractical. Then, at the temperature measuring unit, the initial temperature of the production of the pipeline T 0 is recorded. If T 0 <T kn , the first solenoid valve is opened through the control unit, and the second solenoid valve is closed. Products fall into bypass. Turn on the high frequency generator. In the matching unit, by matching the values of the wave impedances, the high-frequency generator is matched with a bypass. Via the temperature measuring unit, the temperature at the outlet of the bypass T o is measured. Through the control unit, the power of the high-frequency generator is regulated until the condition T o = T sq .

На фиг. 1 представлена схема устройства для реализации данного способа. Условные обозначения: 1 - трубопровод, 2 - байпас, 3 - излучатель электромагнитных волн, 4 - центраторы из радиопрозрачного материала, 5 - коаксиальный кабель, 6 - высокочастотный генератор, 7 - термопары, 8 - блок измерения температуры, 9 - первый электромагнитный клапан, 10 - второй электромагнитный клапан, 11 - блок согласования, 12 - блок управления.In FIG. 1 shows a diagram of a device for implementing this method. Legend: 1 - pipeline, 2 - bypass, 3 - emitter of electromagnetic waves, 4 - centralizers of radiolucent material, 5 - coaxial cable, 6 - high-frequency generator, 7 - thermocouples, 8 - temperature measuring unit, 9 - first solenoid valve, 10 - the second electromagnetic valve, 11 - matching unit, 12 - control unit.

Пример конкретной реализации.An example of a specific implementation.

Для контрольных испытаний способа были использованы макет устройства и нефть русского месторождения. Были определены значения Т0=24°C, Ткн=50°C и Ткв=70°C. Продукция прокачивалась через байпас. Затем был включен высокочастотный генератор с начальной мощностью 0,5 кВт. Было проведено согласование системы генератор-байпас. Контролируя температуру продукции на выходе из условия Твых=Ткв=70°C, была подобрана оптимальная мощность генератора 1,1 кВт.For the control tests of the method were used the layout of the device and oil of the Russian field. The values of T 0 = 24 ° C, T kn = 50 ° C and T kv = 70 ° C were determined. Products were pumped through the bypass. Then a high-frequency generator with an initial power of 0.5 kW was turned on. The generator-bypass system was harmonized. Controlling the temperature of the products at the exit from the condition T o = T q = 70 ° C, the optimal generator power of 1.1 kW was selected.

Данный способ и устройство для его реализации могут быть использованы на промысловых и магистральных трубопроводах в условиях крайнего Севера и в других регионах Российской федерации и странах СНГ в зимний период. Применение данного способа и устройства позволит снизить аварийные ситуации на трубопроводах и в узловых точках, а также повысить период охлаждения продукции трубопровода, так как данным способом прогревается весь объем продукции трубопровода.This method and device for its implementation can be used on field and trunk pipelines in the Far North and in other regions of the Russian Federation and the CIS countries in the winter. The use of this method and device will reduce emergency situations on pipelines and at nodal points, as well as increase the cooling period of pipeline products, since this method warms up the entire volume of pipeline production.

Claims (4)

1. Способ нагрева высоковязких нефтей в трубопроводах высокочастотными электромагнитными полями, включающий непрерывное воздействие электромагнитного поля на поток нефти в трубопроводе, отличающийся тем, что для продукции трубопровода определяют низшую критическую температуру Ткн, ниже которой температура продукции не должна снижаться, и высшую критическую температуру Ткв, выше которой нагрев продукции нецелесообразен, на блоке измерения температуры регистрируют начальную температуру продукции трубопровода T0; если Т0<Ткн, через блок управления открывают первый электромагнитный клапан, а второй электромагнитный клапан закрывают; включают высокочастотный генератор, в блоке согласования сопоставлением значений волновых сопротивлений согласуют высокочастотный генератор с излучателем, через блок измерения температуры измеряют температуру на выходе из байпаса Твых, через блок управления регулируют мощность высокочастотного генератора до выполнения условия Твых=Ткв.1. The method of heating high-viscosity oils in pipelines by high-frequency electromagnetic fields, including continuous exposure of the electromagnetic field to the oil flow in the pipeline, characterized in that for the production of the pipeline determine the lowest critical temperature T kn , below which the temperature of the product should not decrease, and the highest critical temperature T kV , above which heating of the product is not practical, the initial temperature of the production of the pipeline T 0 is recorded on the temperature measuring unit; if T 0 <T kn , the first solenoid valve is opened through the control unit, and the second solenoid valve is closed; turn on the high-frequency generator, in the matching unit, by matching the values of the wave impedances, coordinate the high-frequency generator with the emitter, measure the temperature at the outlet of the bypass T o through the temperature measuring unit, and adjust the power of the high-frequency generator through the control unit until the condition T o = T sq . 2. Устройство для осуществления способа по п. 1, содержащее генератор электромагнитных волн, коаксиальный кабель для соединения генератора с излучателем, трубопровод, отличающееся тем, что в трубопровод врезается байпас со встроенным излучателем.2. A device for implementing the method according to claim 1, comprising an electromagnetic wave generator, a coaxial cable for connecting the generator to the emitter, a pipeline, characterized in that a bypass with a built-in emitter cuts into the pipeline. 3. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что излучатель устанавливается внутри байпаса при помощи центраторов из радиопрозрачного материала и длина излучателя составляет половину длины электромагнитной волны.3. The device according to p. 2, characterized in that the emitter is installed inside the bypass using centralizers of radiolucent material and the length of the emitter is half the length of the electromagnetic wave. 4. Устройство по п. 2, отличающееся тем, что наружная поверхность излучателя изолируется радиопрозрачным материалом. 4. The device according to p. 2, characterized in that the outer surface of the emitter is insulated with a radio-transparent material.
RU2015100294/07A 2015-01-12 2015-01-12 Method and device for high-viscosity oil heating in pipelines of high-frequency electromagnetic fields RU2589741C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015100294/07A RU2589741C1 (en) 2015-01-12 2015-01-12 Method and device for high-viscosity oil heating in pipelines of high-frequency electromagnetic fields

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2015100294/07A RU2589741C1 (en) 2015-01-12 2015-01-12 Method and device for high-viscosity oil heating in pipelines of high-frequency electromagnetic fields

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2589741C1 true RU2589741C1 (en) 2016-07-10

Family

ID=56371312

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2015100294/07A RU2589741C1 (en) 2015-01-12 2015-01-12 Method and device for high-viscosity oil heating in pipelines of high-frequency electromagnetic fields

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2589741C1 (en)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2681619C1 (en) * 2017-12-29 2019-03-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Method and device for diluting oil sludge inside tanks and closed capacities with microwave-field
US11346196B2 (en) 2018-09-21 2022-05-31 Ilmasonic-Science Limited Liability Company Method and apparatus for complex action for extracting heavy crude oil and bitumens using wave technologies
RU2795858C1 (en) * 2022-08-23 2023-05-12 Эльшан Тарланович Гасымов Method for reducing viscosity of oil and petroleum products and device for its implementation
WO2024043808A1 (en) * 2022-08-23 2024-02-29 Эльшан Тарланович ГАСЫМОВ Method for reducing the visocity of oil and petroleum products and device for carrying out same

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4593182A (en) * 1983-12-03 1986-06-03 Hotset Heizpatronen Und Zubehor Gmbh Electric cartridge heater
RU2181530C2 (en) * 1999-10-14 2002-04-20 Ариф Мир Джалал Оглы Пашаев Electrically heated heat-transfer apparatus
RU2382933C1 (en) * 2008-10-28 2010-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "БИГ-96" Plant for oil and oil products viscosity decrease using microwave and ultrasonic radiation complex treatment
RU2439863C1 (en) * 2010-12-13 2012-01-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГОУВПО "МГТУ") Device for heating-up of viscous dielectric products during their transportation through pipelines

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4593182A (en) * 1983-12-03 1986-06-03 Hotset Heizpatronen Und Zubehor Gmbh Electric cartridge heater
RU2181530C2 (en) * 1999-10-14 2002-04-20 Ариф Мир Джалал Оглы Пашаев Electrically heated heat-transfer apparatus
RU2382933C1 (en) * 2008-10-28 2010-02-27 Общество с ограниченной ответственностью "БИГ-96" Plant for oil and oil products viscosity decrease using microwave and ultrasonic radiation complex treatment
RU2439863C1 (en) * 2010-12-13 2012-01-10 Федеральное государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования "Мурманский государственный технический университет" (ФГОУВПО "МГТУ") Device for heating-up of viscous dielectric products during their transportation through pipelines

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2681619C1 (en) * 2017-12-29 2019-03-11 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Омский государственный технический университет" Method and device for diluting oil sludge inside tanks and closed capacities with microwave-field
US11346196B2 (en) 2018-09-21 2022-05-31 Ilmasonic-Science Limited Liability Company Method and apparatus for complex action for extracting heavy crude oil and bitumens using wave technologies
RU2795858C1 (en) * 2022-08-23 2023-05-12 Эльшан Тарланович Гасымов Method for reducing viscosity of oil and petroleum products and device for its implementation
WO2024043808A1 (en) * 2022-08-23 2024-02-29 Эльшан Тарланович ГАСЫМОВ Method for reducing the visocity of oil and petroleum products and device for carrying out same
RU2819808C1 (en) * 2023-11-01 2024-05-24 федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Уфимский университет науки и технологий" Method for electromagnetic treatment of high-viscosity and high-paraffin oils in pipelines

Similar Documents

Publication Publication Date Title
RU2589741C1 (en) Method and device for high-viscosity oil heating in pipelines of high-frequency electromagnetic fields
US2585970A (en) Method and apparatus for heating fluids
US10765477B2 (en) Microwave ablation antenna system
FR2421628A1 (en) LOCALIZED HEATING DEVICE USING VERY HIGH FREQUENCY ELECTROMAGNETIC WAVES, FOR MEDICAL APPLICATIONS
Huang et al. A review of antenna designs for percutaneous microwave ablation
Ge et al. A multi-slot coaxial microwave antenna for liver tumor ablation
Istomin et al. Plasma asymmetric dipole antenna excited by a surface wave
BR112021026863A2 (en) Systems for processing material and for suppressing microwaves, methods for processing material, for portablely providing processed material on demand and for making a bituminous mixture, product, and material treating apparatus
Guy et al. On the determination of an optimum microwave diathermy frequency for a direct contact applicator
RU159444U1 (en) DEVICE FOR HEATING HIGH VISCOUS OILS IN PIPELINES BY HIGH-QUALITY ELECTROMAGNETIC FIELDS
KR20100134053A (en) Device for applying electromagnetic energy to a reactive medium
Preechaphonkul et al. The effects of dielectric & thermal property functions on the thermal response during the focused microwave ablation treatment in the liver cancer model: numerical investigation
Fatykhov et al. Experimental investigations of decomposition of gas hydrate in a pipe under the impact of a microwave electromagnetic field
Gas et al. Evaluation of thermal damage of hepatic tissue during thermotherapy based on the arrhenius model
RU2439863C1 (en) Device for heating-up of viscous dielectric products during their transportation through pipelines
RU2795858C1 (en) Method for reducing viscosity of oil and petroleum products and device for its implementation
RU2382933C1 (en) Plant for oil and oil products viscosity decrease using microwave and ultrasonic radiation complex treatment
NO175700B (en) Method and electrode system for heating media flowing through an insulated tube
Shum et al. Numerical study of a cylindrical dielectric-resonator antenna coated with a dielectric layer
Kouzaev Glass-metal coaxial-waveguide reactors for on-demand microwave-assisted chemistry
Cieslik et al. Installation for concentrated uniform heating of objects by microwave radiation
Neagu A study of microwave ablation antenna optimization
Sharma et al. Miniature glass-metal coaxial waveguide reactors for microwave-assisted liquid heating
WO2024043808A1 (en) Method for reducing the visocity of oil and petroleum products and device for carrying out same
Ibitoye et al. Evaluation of the performance of designed coaxial antennas for hyperthermia using simulation and experimental methods

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180113