基于寬頻帶換能器的原油超聲防蠟降粘技術(shù)研究.pdf

1、我國(guó)大多數(shù)油田開(kāi)采的原油為石蠟基原油，原油開(kāi)采和輸送過(guò)程中的石蠟沉積問(wèn)題一直是石油工業(yè)所面臨的嚴(yán)峻問(wèn)題。石蠟的沉積不僅妨礙了油田的正常生產(chǎn)，而且還造成了巨大的能源浪費(fèi)。目前，常用的清防蠟工藝如機(jī)械清蠟、熱力清蠟、化學(xué)清防蠟等存在費(fèi)用高，勞動(dòng)強(qiáng)度大，清蠟次數(shù)頻繁等缺點(diǎn)。超聲防蠟降粘技術(shù)是超聲技術(shù)在石油領(lǐng)域新的應(yīng)用，已顯示出成本低，工藝簡(jiǎn)單，無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn)。本文主要通過(guò)超聲防蠟降粘機(jī)理分析得到振動(dòng)系統(tǒng)聲參數(shù)的選取依據(jù)，研制振動(dòng)系統(tǒng)關(guān)鍵部件超聲

2、換能器，并且對(duì)超聲防蠟降粘機(jī)理進(jìn)行實(shí)驗(yàn)分析。
　　在分析石蠟沉積機(jī)理的基礎(chǔ)上，分別從超聲的機(jī)械作用，空化作用，乳化效應(yīng)和熱作用四個(gè)方面研究超聲防蠟降粘作用機(jī)理。重點(diǎn)分析了主要作用超聲空化作用及其副效應(yīng)乳化效應(yīng)，建立了單一空化氣泡分子動(dòng)力學(xué)模型，推導(dǎo)出多種參數(shù)作用下空化氣泡的運(yùn)動(dòng)方程，用Matlab進(jìn)行了模擬并探討了超聲的頻率、功率對(duì)超聲空化的影響，為超聲振動(dòng)系統(tǒng)的設(shè)計(jì)參數(shù)選擇提供了理論依據(jù)。
　　建立了防蠟降粘用超聲振動(dòng)系統(tǒng)

3、。針對(duì)原油負(fù)載，研制了一種新型的多孔型寬頻帶換能器，采用有限元模態(tài)分析方法分析了所設(shè)計(jì)換能器的固有頻率和振型，并且通過(guò)測(cè)試實(shí)驗(yàn)驗(yàn)證了換能器的各項(xiàng)參數(shù)尤其是頻帶寬度滿(mǎn)足設(shè)計(jì)要求。在設(shè)計(jì)過(guò)程中，通過(guò)多孔型換能器的簡(jiǎn)化模型，數(shù)值模擬得到了頻帶寬度與打孔尺寸的關(guān)系曲線(xiàn)，為打孔尺寸的優(yōu)選提供了依據(jù)。建立了四分之一波長(zhǎng)振子的機(jī)電等效模型，分析得到了四分之一波長(zhǎng)前蓋板傳輸矩陣法的邊界條件，并且綜合使用以上兩種方法將換能器分段計(jì)算，簡(jiǎn)化了復(fù)雜換能器的設(shè)