基于換能器陣的原油超聲波防蠟降粘技術研究.pdf

1、我國出產(chǎn)的原油大多是含蠟量多的高粘、高凝稠油，當原油隨著集油管輸送到地面，原油中蠟晶不斷析出，沉積在管壁上，阻塞管道，減小有效管徑，降低輸油量，即形成“蠟沉積”。管輸原油中的蠟沉積現(xiàn)象是長期困擾石油生產(chǎn)和運輸?shù)囊粋€難題，尤其是在寒冷地帶和海底輸油管路中。常用的清防蠟方法缺點在于作業(yè)成本高，或作業(yè)次數(shù)頻繁，或需停井作業(yè)，尤其是防蠟效果不明顯，易回復，不能從根本上消除蠟沉積。而超聲波可以改變蠟晶形態(tài)，抑制蠟晶生長，分散蠟晶顆粒，有效地降低原

2、油的粘度，在不污染地層的前提下降低原油管輸過程中的能耗。
　　在理論分析石蠟沉積特性的基礎上，分別從超聲的機械作用，空化作用，乳化作用和熱效應作用四個方面探討了超聲防蠟降粘的作用機理。并模擬了超聲聲參數(shù)對單一空化泡運動的影響，為超聲換能器設計參數(shù)的選擇提供了理論依據(jù)。
　　基于一維變截面桿縱振波動方程，采用邊界條件法和傳輸矩陣法分別設計了半波長換能器振子以及半波長變幅桿，二者通過螺釘連接組成全波長聚能型壓電換能器。并通過仿真

3、和實驗，驗證了各參數(shù)滿足設計要求，為超聲防蠟降粘裝置的研制奠定基礎。
　　原油超聲波防蠟降粘的效果與聲場分布的均勻性和聲強度有密切關系，而換能器陣能夠兼顧聲場均勻性和聲強度。因此根據(jù)Huygens積分定理，推導了圓形輻射面換能器及其組成的組合平面線列陣的指向性和聲場聲壓分布函數(shù)，并對其進行了數(shù)值計算，確定了換能器陣的有效聲場范圍，設計了原油超聲波防蠟降粘實驗裝置，為下一步實驗提供了條件。
　　實驗研究了超聲處理時間、換能器工