ФОРМИРОВАТЕЛЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОГО ВОЗДЕЙСТВИЯ НА ВЯЗКОСТЬ ПОТОКА НЕФТИ

Изобретение относится к нефтедобывающей и нефтеперерабатывающей промышленности, а именно к облегчению перемещения вязких продуктов воздействием на изменение их вязкости с помощью электрических средств или механических колебаний.

Известно устройство снижения вязкости нефти в потоке [RU 2436835 С1, МПК C10G 15/08, F17D 1/16 (2006.01), опубл. 20.12.2011], включающее однокамерный электролизер с пластографитовыми электродами и защитными ионитовыми мембранами: катионитовой у анода и анионитовой у катода, катодную и анодную газовые камеры, буферную емкость для исходной нефти, газгольдер для сбора образующихся газообразных продуктов при электрохимической обработке нефти, рабочую электролизную камеру, приемную буферную емкость и блок питания переменным асимметричным током. Электролизер с пластографитовыми электродами создает равномерное распределение напряженности электростатического поля.

Это техническое решение выбрано в качестве прототипа.

Недостатками прототипа являются сложность его конструкции, выражающаяся в том, что для создания электрического поля требуется формирование воздействия двух источников напряжений питания: переменного и постоянного, частота которых находится в диапазоне от 1 Гц до 3⋅10³ Гц, и отсутствие возможности управления в реальном времени параметрами переменного тока. Все это сужает функциональные возможности по эффективному воздействию на поток нефти переменной вязкости в реальном времени.

Задачей изобретения является упрощение устройства и расширение его функциональных возможностей путем использования в потоке нефти в широком диапазоне частот, возможность управления параметрами генерируемых им переменного тока и напряжения в реальном времени.

Поставленная задача достигается тем, что формирователь электрического воздействия на вязкость потока нефти, также как в прототипе, содержит электролизер с пластографитовыми электродами.

В отличие от прототипа два триггера последовательно соединены между собой и подключены «на землю», объединенным входом соединены с выходом порогового элемента, а выходами подключены к входу интегратора. Выход интегратора подключен к входу усилителя постоянного тока, выход которого соединен с объединенными входами порогового элемента и электролизера с плоскопараллельными пластографитовыми или титановыми электродами для размещения в потоке нефти.

Предложенное устройство можно использовать непосредственно в потоке нефти и нефтепродуктов переменной вязкости в широком диапазоне частот, а также управлять параметрами генерируемых им переменного тока и напряжения в реальном времени. Формирователь электрического воздействия на вязкость потока нефти создает режимы тактируемого управляемого стабильного электрического воздействия в диапазоне частот от 10^-4 Гц до 10⁸ Гц, что позволяет разрушать фракции нефти от самых тяжелых (при частоте 10^-4 - 10 Гц) до самых легких (при частоте свыше 10 Гц). Это происходит под действием линейно изменяющихся параметров электрического воздействия: формы, скважности, амплитуды и частоты напряжения и тока, приводящих к возникновению низкочастотного электрохимического резонанса. Необходимые параметры изменения электрического поля, влияющие на текучую среду, создаются, во-первых, действием разнополярных перепадов электрического потенциала, вырабатываемых цепью из двух триггеров, во-вторых, симметрично и, если это необходимо, ассимметрично изменяющимся потенциалом напряжений, формируемых интегратором. При этом усилитель постоянного тока обеспечивает уровень тока, необходимый для работы электролизера в течении времени, необходимого и достаточного для эффективного воздействия на поток нефти, нефтепродуктов, вязких жидкостей на основе парафина, битума и других на смешанной основе для уменьшения их вязкости.

Таким образом, при упрощении устройства расширены его функциональные возможности.

На фиг. 1 представлена блок-схема заявляемого устройства.

Формирователь электрического воздействия на вязкость потока нефти содержит корпус, внутри которого размещены два триггера: основной 1 (Тг1) и дополнительный 2 (Тг2), интегратор 3 (Ин), усилитель постоянного тока 4 (УПТ), электролизер 5 (ЭВ) с плоскопараллельными пластографитовыми или титановыми электродами и пороговый элемент 6 (ПЭ).

Два триггера 1 (Тг1) и 2 (Тг2) последовательно соединены между собой и подключены «на землю». Объединенным входом они соединены с выходом порогового элемента 6 (ПЭ), а выходами подключены к входу интегратора 3 (Ин). Выход интегратора 3 (Ин) подключен к входу усилителя постоянного тока 4 (УПТ), выход которого соединен с объединенным входом порогового элемента 6 (ПЭ) и электролизера 5 (ЭВ) с плоскопараллельными пластографитовыми или титановыми электродами для размещения в потоке нефти.

При технической реализации опытного образца заявляемого устройства триггеры 1 (Тг1) и 2 (Тг2) выполнены на дискретных транзисторных элементах серии КТ 315. Интегратор 3 (Ин) выполнен на дискретных транзисторных элементах, соответствующих требованиям комплиментарной пары транзисторов разной проводимости серий КТ 315 и КТ 361. Усилитель постоянного тока 4 (УПТ) выполнен на транзисторах средней мощности, составляющих по своим характеристикам комплиментарную пару П 306 и П 701 для формирования низкочастотного воздействия, и транзисторах КТ 814 и КТ 819 для формирования высокочастотного воздействия. В качестве порогового элемента 6 (ПЭ) использовалась схема встречно-включенных стабилитронов серии Д815Г.

Устройство работает следующим образом. В исходном состоянии оба триггера 1 (Тг1) и 2 (Тг2) находятся в устойчивом положении: напряжение на выходе триггера 1 (Тг1) положительное, а напряжение на выходе триггера 2 (Тг2) равно нулю. При этом положительное напряжение на выходе из триггера 1 (Тг1) открывает один триод интегратора 3 (Ин). Заряд конденсатора интегратора 3 (Ин) через открытый транзистор вызывает увеличение электрического потенциала на его выходе, что ведет к возрастанию потенциала на выходе усилителя постоянного тока 4 (УПТ), приложенного к входу порогового элемента 6 (ПЭ) и к входным клеммам электролизера 5 (ЭВ) с плоскопараллельными пластографитовыми или титановыми электродами. Это приводит к росту плотности мощности электрического поля между плоскопараллельными пластографитовыми или титановыми электродами электролизера 5 (ЭВ) и, соответственно, уменьшению вязкости нефти в потоке в течение определенного периода времени. Этот период времени определяется пороговым элементом 6 (ПЭ): как только потенциал напряжения на выходе усилителя постоянного тока 4 (УПТ) превысит установленный пороговый уровень, определяемый физическими свойствами потока среды, проходящей через электролизер 5 (ЭВ), сигнал об этом поступает с выхода порогового элемента 6 (ПЭ) на вход триггера 1 (Тг1) и перебрасывает триггер 1 (Тг1) в другое устойчивое состояние. Таким образом, так как напряжение на выходе триггера 1 (Тг1) становится равным нулю, заряд конденсатора интегратора 3 (Ин) через триггер 1 (Тг1) прекращается. Это приводит к срабатыванию триггера 2 (Тг2) и его переходу в другое устойчивое состояние за счет связи между триггерами 1 (Тг1) и 2 (Тг2). Потенциал на выходе триггера 2 (Тг2) становится отрицательным, напряжение с него поступает на второй вход интегратора 3 (Ин) в режиме разряда. Конденсатор интегратора 3 (Ин) начинает перезаряжаться, что приводит к росту отрицательного напряжения на выходе интегратора 3 (Ин), и далее на выходе усилителя постоянного тока 4 (УПТ), на входе электролизера 5 (ЭВ) и входе порогового элемента 6 (ПЭ). Возрастание отрицательного потенциала напряжения продолжается до тех пор, пока оно не достигнет второго отрицательного порогового уровня на выходе усилителя постоянного тока 4 (УПТ). Сигнал о превышении отрицательного порогового уровня с выхода порогового элемента 6 (ПЭ) поступает на вход триггера 2 (Тг2) и процесс циклически повторяется.

Таким образом, устройство может быть использовано непосредственно в потоке нефти и нефтепродуктов для управляемого снижения вязкости в широком диапазоне (более 10 порядков) частот, а также для управления параметрами генерируемых переменного тока и напряжения в реальном времени.

Использование предлагаемого формирователя электрического воздействия на вязкость потока нефти расширяет эксплуатационные возможности устройства, обеспечивая стабильность силы, формы и частоты тока, а также позволяет управлять параметрами переменного тока и напряжения, что ведет к увеличению производительности глубинно-насосного оборудования при добыче высоковязкой нефти.