一种频率扫描电磁感应水处理装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本实用新型涉及一种应用于油气田开发领域的水处理装置，具体地讲，是涉及一种频率扫描电磁感应水处理装置。
【背景技术】
[0002]油气田开发中，伴随油气产出，通常会采出大量来之于油气储层的地层水。在开发早期，这类水为原始地层水；在开发中后期，多为储层人工注入水和地层水的混合物。采出水为高矿化度含油污水，水型多为硫酸钠水型(Na2SO4)和重碳酸钠水型(NaHC03)。由于矿化度度高，富含钙、镁、锶、钡成垢离子，一般在油田联合站或气田天然气净化站进行油、气、水分离处理后，常见污水管线严重结垢。
[0003]油气田污水一般经过净化处理后用于回注到油气储层。通过物理和化学方法净化处理，处理系统通常能除去绝大部分原油颗粒、机械杂质，并达到所要求的注入水水质要求，但是，由于现场条件限制以及处理工况的变化，注水管网中地面管线和井下管柱结垢仍然较为常见。
[0004]油田管网中的结垢问题已经严重影响到油气田的生产。油田管网中的水结垢问题相对的复杂，不同于通常的工业水系统，主要是因为水质变化大、流量变化大、野外环境温差变化大、地面到井下温度/压力变化大，防垢处理复杂且效果差异大。目前，主要采用化学防垢方法，但是该方法处理成本高、环境负荷大，因此，应用物理场清防垢是重要的技术发展方向。
[0005]目前，在油气田开发中应用的传统物理处理方法如下:恒磁场处理装置、电脉冲处理装置、超声处理装置和高频电磁场处理装置等。其中，电磁感应水处理装置具有安装简便、能耗小、装置能无人值守长期稳定运行的特点，受到现场的普遍欢迎。
[0006]现有技术中，油气田现场在用电磁感应水处理装置包括恒定频率和变频两种，由于油田生产现场水系统水质变化大，离子浓度与类型，pH值，温度、压力与流量变化大，故而传统的工业水电磁处理装置适应性差。
【实用新型内容】
[0007]本实用新型的目的在于克服上述缺陷，提供一种安装简便、能耗小、且适应性强、可得到稳定电流的频率扫描电磁感应水处理装置。
[0008]为了实现上述目的，本实用新型采用的技术方案如下:
[0009]一种频率扫描电磁感应水处理装置，包括:
[0010]一种频率扫描电磁感应水处理装置，其特征在于，包括:
[0011]信号发生装置，发出稳定的10Hz?30kHz的频率扫描电压信号；
[0012]螺旋线圈，直接绕制于管道上，接收信号发生装置发出的电压信号并产生感应电磁场透过管壁作用于管内流体。
[0013]具体的说，所述信号发生装置包括提供220V交流电的电源模块，单片机，与单片机连接的A/D模块，与A/D模块连接的温度传感器，与单片机连接并调制出10Hz?30kHz的频率扫描电压信号的DDS模块，输入端与DDS模块输出端连接的信号调理模块，输入端与信号调理模块输出端连接的隔离变压模块，输入端与隔离变压模块输出端连接的比较器，以及通过开关与比较器输出端连接并作为信号输出端的功放模块；所述单片机还连接有声光报警装置和温度显示装置，所述开关与单片机之间还设置有光耦合器。
[0014]优选的，所述螺旋线圈由耐高温绝缘导线制成，在其外层包裹用于屏蔽电磁场的铝箔层。
[0015]与现有技术相比，本实用新型具有以下有益效果:
[0016]本实用新型中螺旋线圈直接绕至在管道上，同时，实现了电磁感应信号源的电压与电流的对应关系，进而在扫频的过程中能够得到较为稳定的电流，从而确保了系统的正常、有效工作；另一方面，本实用新型在不动油田水管网流程的条件下，实现了对水的电磁处理，起到防垢和清垢作用，适用性强。
【附图说明】
[0017]图1为本实用新型的原理示意图。
【具体实施方式】
[0018]下面结合附图和实施例对本实用新型作进一步说明，本实用新型的实施方式包括但不限于下列实施例。
实施例
[0019]如图1所示，本发明基于系统的实验研宄，对不同模拟油田水系统环境下的电磁处理效果进行了针对性研宄，在此基础上确定了油气田电磁感应水处理的优化系统参数范围。采用了频率扫描技术，发生频率范围为10Hz?30kHz之间正弦波电流，通过按照一定要求绕制在油田合金钢水管上的螺旋线圈，电磁波作用于管道中的水体。
[0020]在特定频率的感应电磁场中，离子水化作用增强、通常的水分子团(H20)n被激发为双分子或单分子，增大了水的活性和渗透性，表面张力和粘度显著下降，使得过饱和溶液中的晶核形成速率远远大于晶体生长速率，使得胶粒的粒度下降，电位上升，胶粒的稳定性增强；同时，在特定频率和一定磁感应强度电磁波作用下，温度压力条件改变后，通常条件下常形成的粘接于管壁方解石结晶型碳酸钙硬垢则转化为能悬浮在水体中的文石型软垢；水体经电磁处理后活性增强，渗透性增强能促使活性水溶解外表水垢，并渗入垢层一定深度溶解管壁垢、时效作用下已经活化的单分子或双分子水再次结合为大分子团水，促使管壁垢松动，垢层溶解、脱落；同时，水经过电磁处理后流经管壁时，能促使红色的铁锈(Fe2O3.ηΗ20)转化为稳定的黑色磁性氧化铁(Fe3O4),其沉积到管壁表面能形成阻隔膜保护层，起到防腐作用。
[0021]本实施例提供了一种频率扫描电磁感应水处理装置，该装置主要包括信号发生装置，发出稳定的10Hz?30kHz的频率扫描电压信号；螺旋线圈，直接绕制于管道上，接收信号发生装置发出的电压信号并产生感应电磁场透过管壁作用于管内流体。其中，信号发生装置封装于机箱内，连接螺旋线圈的连接线长度不大于1m;螺旋线圈直接绕制于油田钢制水管上，绕制的螺旋线圈匝数根据输出功率最大为150W，视输水钢管的外径和壁厚现场试验确定，例如直径为3英寸、壁厚8_左右，绕制螺旋线圈匝数约为40匝，直径为5英寸、壁厚8mm左右，绕制螺旋线圈匝数约为30匝。螺旋线圈由耐高温绝缘导线制成，在其外层包裹用于屏蔽电磁场的铝箔层，能满足油田现场工况要求。
[0022]信号发送装置包括提供220V交流电的电源模块，单片机，与单片机连接的A/D模块，与A/D模块连接的温度传感器，与单片机连接的DDS模块，输入端与DDS模块输出端连接的信号调理模块，输入端与信号调理模块输出端连接的隔离变压模块，输入端与隔离变压模块输出端连接的比较器，以及通过开关与比较器输出端连接并作为信号输出端的功放模块；单片机还连接有声光报警装置和温度显示装置，开关与单片机之间还设置有光耦合器。上述各部件均为现有成熟部件，故在此不作赘述。
[0023]通过上述设置，在输出电流和扫频频率确定以后，系统开始读取频点进行扫频，每当变化一个频率时，A/D模块就会对输出电流进行次采样，然后系统会将采样得到的电流值和预设的稳定电流值进行比对，当采样电流值大于稳定电流值时，减小电压；当采样电流值小于稳定电流值时，增大电压。基本上，频率最高的时候电压也是最大的时候，系统对每次对比的结果都会对电压做出相应的调节，一般是增大或者减小0.01V，直到输出电流的波动范国在稳定电流值的5%以内。当找到合适的匹配关系的时候，系统会在进行一次确认，确认匹配成立以后，便会将此时的频率和电压值存入内存。如此反复进行，直到对所有的频点都找到其对应的电压，由此生成的输出电流与输入电压的对应关系表将会成为系统正常工作的保证。
[0024]为了更好的实现本实施例，本实施例在广谱频率扫描的基础上，防垢敏感频率段重复扫描。根据针对油田水处理实验研宄，确定了对水体广谱处理需要的频率段10Hz?30kHz，对水体中最为常见、含量最多的钙离子处理敏感频率段500Hz?1500Hz。为强化处理效果，电磁感应处理装置中设计频率扫描方式设计为:广谱频率(10Hz?30kHz)扫描实现对所有成垢离子的处理；敏感频率(500Hz?1500Hz)重复扫描强化对具有强成垢趋势和高成垢贡献的钙离子的处理。具体的做法为:100Hz?30kHz扫描频率范围内，500Hz?1500Hz重复扫描3次，实现对防垢敏感频率段的“功率聚焦”。
[0025]按照上述实施例，便可很好地实现本实用新型。值得说明的是，基于上述设计原理的前提下，为解决同样的技术问题，即使在本实用新型所公开的结构基础上做出的一些无实质性的改动或润色，所采用的技术方案的实质仍然与本实用新型一样，故其也应当在本实用新型的保护范围内。
【主权项】
1.一种频率扫描电磁感应水处理装置，其特征在于，包括: 信号发生装置，发出稳定的10Hz?30kHz的频率扫描电压信号； 螺旋线圈，直接绕制于管道上，接收信号发生装置发出的电压信号并产生感应电磁场透过管壁作用于管内流体。
2.根据权利要求1所述的一种频率扫描电磁感应水处理装置，其特征在于，所述信号发生装置包括提供220V交流电的电源模块，单片机，与单片机连接的A/D模块，与A/D模块连接的温度传感器，与单片机连接并调制出10Hz?30kHz的频率扫描电压信号的DDS模块，输入端与DDS模块输出端连接的信号调理模块，输入端与信号调理模块输出端连接的隔离变压模块，输入端与隔离变压模块输出端连接的比较器，以及通过开关与比较器输出端连接并作为信号输出端的功放模块；所述单片机还连接有声光报警装置和温度显示装置，所述开关与单片机之间还设置有光耦合器。
3.根据权利要求1所述的一种频率扫描电磁感应水处理装置，其特征在于，所述螺旋线圈由耐高温绝缘导线制成，在其外层包裹用于屏蔽电磁场的铝箔层。
【专利摘要】本实用新型公开了一种频率扫描电磁感应水处理装置，解决了现有电磁感应水处理装置适用性差、工作状态不稳定等问题。该频率扫描电磁感应水处理装置，包括：信号发生装置，发出稳定的100Hz～30kHz的频率扫描电压信号；螺旋线圈，直接绕制于管道上，接收信号发生装置发出的电压信号并产生感应电磁场透过管壁作用于管内流体；信号发生装置包括电源模块，单片机，A/D模块，温度传感器，DDS模块，信号调理模块，隔离变压模块，比较器，以及通过开关与比较器输出端连接并作为信号输出端的功放模块。本实用新型实现了电磁感应信号源的电压与电流的对应关系，进而在扫频的过程中能够得到较为稳定的电流，从而确保了系统的正常工作。
【IPC分类】C02F5-00
【公开号】CN204281424
【申请号】CN201420728843
【发明人】王波, 聂翠平
【申请人】成都杜特威石油科技有限公司
【公开日】2015年4月22日
【申请日】2014年11月28日