超聲波在稠油輸送中的應(yīng)用

1、超聲波在稠油輸送中的應(yīng)用超聲波在稠油輸送中的應(yīng)用王陽(yáng)恩程衍富凌向虎摘要分析了油田輸送稠油的現(xiàn)狀，提出了稠油輸送中應(yīng)用超聲波的可行性，詳細(xì)介紹了超聲波在降粘方面的超聲波空化作用和超聲波乳化作用，分析了其作用機(jī)理。通過(guò)試驗(yàn)驗(yàn)證了超聲波的降粘效果，并介紹了超聲波設(shè)備及費(fèi)用。主題詞主題詞稠油輸送超聲波降粘機(jī)理分析一、稠油輸送現(xiàn)狀一、稠油輸送現(xiàn)狀我國(guó)大部分油區(qū)均發(fā)現(xiàn)了稠油油藏，且儲(chǔ)量相當(dāng)豐富，稠油的特點(diǎn)是高密度、高粘度、高膠質(zhì)，在常溫下，該油品流

2、動(dòng)性相當(dāng)差。因而稠油的地面輸送成為一個(gè)難點(diǎn)，特別是從井口流入到計(jì)量站這一段距離。目前，稠油的輸送主要有摻稀原油降粘輸送〔1〕和摻熱水輸送〔2〕兩種方法。摻稀原油降粘輸送存在兩個(gè)問(wèn)題：其一是隨著稠油產(chǎn)量的增大，油田的稀油已經(jīng)滿足不了需要；其二是稀油摻入稠油后，使各自的物性改變。摻熱水輸送一次性投資大，生產(chǎn)成本高，管理工作量大。此外，稠油輸送的方法還有添加降凝劑、添加減阻劑、污水回?fù)?、催化裂化、電磁感?yīng)等方法〔2，3，4〕。但這些方法也都存

3、在一定的難點(diǎn)及缺陷。二、超聲波輸送稠油的機(jī)理二、超聲波輸送稠油的機(jī)理高強(qiáng)度超聲波作用于稠油時(shí)，可使稠油的粘度降低，超聲波降粘的機(jī)理比較復(fù)雜，主要有兩種作用。1、超聲波空化作用空化是液體的一種物理作用，在液體中由于超聲波的作用，液體的某一區(qū)域會(huì)形成局部的暫時(shí)負(fù)壓區(qū)，于是在液體中產(chǎn)生空穴或氣泡。這些充有蒸氣或空氣的氣泡處于非穩(wěn)定狀態(tài)。當(dāng)突然閉合時(shí)，會(huì)產(chǎn)生激波，因而在局部微小的區(qū)域產(chǎn)生很大的壓強(qiáng)(幾千至幾萬(wàn)個(gè)大氣壓)和很高的溫度(幾千度)。在

4、高溫、高壓以及空化時(shí)產(chǎn)生的沖擊波作用下，可破壞原油分子中CC鍵，使原油分子降解，導(dǎo)致原油組分發(fā)生變化，降低原油粘度〔5〕。使液體產(chǎn)生空化的最低聲強(qiáng)或聲壓幅值稱為空化閾。空化閾P(yáng)C與液體粘度的關(guān)系為〔6〕：PC＝0.8（logη＋5）（1）式中η——粘度。各油田的稠油粘度變化較大，從幾十到幾萬(wàn)mPa.s不等，如取稠油粘度為10Pa.s，則發(fā)生超聲空化的聲壓為0.486MPa。2、超聲波乳化作用度，且這一效果具有不可逆性。說(shuō)明用超聲波降低原

5、油粘度的輸送方法是可行的。四、超聲波設(shè)備及費(fèi)用四、超聲波設(shè)備及費(fèi)用超聲波設(shè)備安裝圖見(jiàn)圖2。圖2超聲波設(shè)備安裝圖如圖2所示，由超聲波發(fā)生器產(chǎn)生電信號(hào)，經(jīng)安裝在輸油管端外的超聲波換能器把電能轉(zhuǎn)換成聲能。超聲波經(jīng)管壁傳播到管內(nèi)的稠油中，在其中產(chǎn)生高強(qiáng)度聲場(chǎng)。在實(shí)際應(yīng)用中，可在20～40kHz之間選擇超聲波頻率，超聲波發(fā)生器電功率選擇2～3kW左右。整套超聲波設(shè)備成本在1.5萬(wàn)元左右。如果超聲波發(fā)生器的電功率為2kW，則一年內(nèi)該套設(shè)備所需電能為

6、17520kW.h，所需電費(fèi)約8千元。利用超聲波的空化作用及乳化作用，當(dāng)高強(qiáng)度超聲波作用于稠油時(shí)，使稠油的粘度降低，實(shí)現(xiàn)較低溫度下輸送稠油。該方法設(shè)備簡(jiǎn)單，成本較低，是一種可行的方法。王陽(yáng)恩程衍富等：超聲波在稠油輸送中的應(yīng)用，油氣儲(chǔ)運(yùn)，1999，18(4）10～11。作者單位：江漢石油學(xué)院基礎(chǔ)科學(xué)系參考文獻(xiàn)參考文獻(xiàn)1，尹鳳吉李明義等：稠油采集輸煉一體化處理工藝，油氣田地面工程，1995，14(3)。2，張振海：電磁感應(yīng)在稠油輸送工藝中的