超声防蜡降粘系统试制和其对延长油田原油作用.pdf

第43卷 第 7期 化 工 技 术 与 开 发 Vo1．43 No．7 2014年 7月 TechnologyDevelopmentofChemicalIndustry Ju1．2014 超声防蜡降粘系统的试制及其对延长油田原油的作用 杨红新 ，杜宝伟 ，赵延杰 ，张 洁 ，李永飞。，陈 刚。 f1．延长油田股份有限公司勘探开发技术研究中心，陕西延安716000；2．西安石油大学化学化工学院，陕西西安710065) 摘 要：通过分析超声防蜡降粘机理，研究和设计了超声防蜡降粘用全波长纵向复合式压电超声换能器，并进 行了性能测试和超声场的分析，做了超声防蜡降粘实验。根据四端网络法设计了一种夹心式全波长复合压电换能器， 对加载后节面位置的变化进行了分析计算，并采用有限元模态分析方法分析了所设计换能器的固有频率和振型，还 通过测试实验验证了换能器的各项参数满足设计要求。以所研制的换能器为核心搭建了超声防蜡降粘实验平台，通 过实验分析了超声频功率、作用时间及原油含蜡量对超声作用效果的影响及规律。 关键词：超声；频率；防蜡；设计 中图分类号：TE624．1 文献标识码：A 文章编号：1671-9905(2014)07．0007．-05 超声防蜡降粘技术是超声技术在石油领域新的 (I)等截面杆 应用，已显示出成本低、工艺简单、无污染等优点 [1-2]。 a+i=coskL - a - 因此，研制超声波防蜡器并且对超声防蜡降粘机理 (2) 进行实验分析具有重要意义。国内研究者对超声波 地 jsnikL) 防蜡降粘作用机理进行了大量的理论和实验研究， (2)圆锥形杆 — 提出了十几种作用功能，但 目前普遍认同的主要作 — 一 ms,0—-aL) f 用有4个：机械作用，空化作用，热作用和超声乳化作 I{42I：譬 ， 、 }(3) 用 。超声防蜡降粘作用是机械作用、空化作用、热 (1-aL)+钭n址-a2LcoskL}an=(1-aL)coskL+-asin址J 作用和乳化效应等综合作用的结果，其中乳化效应 根据四端网络传输矩阵法 设计了一种夹心 是空化作用的次级效应，而热作用是一种综合效应， 式全波长复合压电超声换能器，所设计换能器的各 也与空化作用有很大关系 】。 段尺寸如表 1所示。在超声振动系统能量传递过程 1防蜡降粘用超声振动系统的研制 中，接触面的结合程度是影响能量传递效率的一个 主要因素，所以，在变幅杆和换能器的连接方式上采 1．1超声振动系统的设计 用将换能器前盖板与变幅杆一体加工完成 (图1)， 变截面细杆一维纵振的波动方程为：