大功率超声波管线防垢技术研究

论文摘要

结垢普遍存在于油田生产过程中,严重影响正常生产,浪费能源,是造成管道报废的主要原因。目前常采用的是化学防垢方法,但这种方法成本高,并且造成二次污染,因此急需找到一种新的防垢方法。随着计算机和材料等技术的提高,大功率超声波得到了快速发展并应用到越来越多的领域。超声波具有空化效应,机械效应,热效应,已应用于油田防垢,并得到认可。在调研大量文献的基础上,介绍了超声波的发展历程和应用现状,研究了结垢理论和水质分析的方法,分析了油田管线的结垢原因及危害,对结垢因素进行了详细地阐述,提出了各种防垢方法并进行比较,得出了超声波防垢优势所在。研究了超声波防垢的作用机理,重点讨论了超声波的空化作用。设计了超声波防垢室内实验,通过实验研究了大功率超声波的频率、声强、作用方式、作用时间、温度、pH值等参数对防垢效果的影响,并总结出规律,为加工超声波防垢处理设备提供依据。根据室内实验,联合设计出超声波防垢设备,包括超声波发生器、换能器等。在辽河油田某区块进行了现场试验,通过分析试验结果和实际效果,提出了改进方案,进而确定超声波防垢的最佳参数及设备的安装和运行规则。现场应用一年,防垢效果明显,完全达到了油田实际要求。。本文的研究为下一步油田大规模应用功率超声波技术防垢提供了理论依据。超声波防垢具有投入少、防垢效果好、无污染、使用简单方便等特点,必将在石油与天然气领域有很好的发展和应用前景。

论文目录

• 摘要
• ABSTRACT
• 创新点摘要
• 前言
• 研究背景及意义
• 主要防垢方法
• 超声波发展情况
• 本文所要做的工作
• 第1章 管线结垢及其因素分析
• 1.1 垢的形成理论
• 1.1.1 不相容理论
• 1.1.2 热力学条件变化理论
• 1.1.3 吸附理论
• 1.1.4 垢形成过程
• 1.2 垢的种类
• 1.3 结垢因素分析
• 1.3.1 影响因素
• 1.3.2 水质分析
• 第2章 超声波防垢作用机理
• 2.1 超声波的性质
• 2.2 均匀介质对声波吸收
• 2.3 超声波对介质的作用机理
• 2.4 超声空化
• 2.4.1 空化阈值
• 2.4.2 超声波作用下的空化泡的运动
• 第3章 室内实验研究
• 3.1 实验目的
• 3.2 实验装置
• 3.3 实验方案
• 3.4 实验结果分析
• 第4章 超声波防垢装置研制
• 4.1 超声换能器
• 4.2 超声聚能器
• 4.3 超声波发生器
• 4.4 匹配电路
• 4.4.1 阻抗匹配
• 4.4.2 谐振分析
• 4.5 频率跟踪控制的实现方案
• 4.6 电流型恒功率控制方案
• 4.7 超声电源设计方案
• 第5章 现场试验研究
• 5.1 管线存在的问题
• 5.2 设备安装
• 5.2.1 超声波防垢样机
• 5.2.2 性能指标
• 5.2.3 施工方案
• 5.3 调整试验及效果
• 5.3.1 调整试验
• 5.3.2 试验效果
• 5.4 现场应用
• 结论
• 参考文献
• 发表文章目录
• 致谢
• 详细摘要