专利名称：可调式变频共振电磁防蜡装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种油田使用的防蜡设备，特别是涉及到一种可调式变频共振电磁防蜡装置。
背景技术：
目前油田常用的防蜡技术主要有热洗清蜡、化学防蜡和强磁防蜡技术。热洗清蜡有效期短，容易污染油层，热洗后排液影响油井产量，热洗频繁工作量大，增加了运行成本。 化学防蜡对加药方法要求较高，若药剂在产出液中含量不均勻，易造成现场实施效果不理想甚至无效；定时定量加药，要求操作人员必须有较强的责任心；清防蜡剂多数含有机氯， 在原油炼制过程中易造成设备腐蚀和催化剂中毒；清蜡剂属于有毒有害物质，闪点低，易燃，不安全环保。强磁防蜡经过一段时间后，永磁材料容易出现减弱或粉化，防蜡效果消失。 为此我们发明了一种新的可调式变频共振电磁防蜡装置，解决了以上技术问题。
发明内容
发明的目的是提供一种工艺简便、便于管理维护、效果明显、有效期长、成本低且节能环保的可调式变频共振电磁防蜡装置。
本发明的目的可通过如下技术措施来实现可调式变频共振电磁防蜡装置，该可调式变频共振电磁防蜡装置包括高性能电磁转换装置和控制系统，该控制系统接收输入的脉冲宽度调制方波脉冲，并输出相应的方波电压，该高性能电磁转换装置接收该方波电压以产生电磁场，调节该输入的脉冲宽度调制方波脉冲的频率和占空比，使该电磁场的频率、脉宽和强度按某一规律进行周期性变化，而使得蜡质的聚集状态改变，所结成的晶体破碎而弥散，从而使油井井筒管柱防蜡和管线防蜡降粘。本发明的目的还可通过如下技术措施来实现
该高性能电磁转换装置包括管芯、电感线圈、接线盒和端盖，该管芯用于作为液体流通通道，该电感线圈用于产生该电磁场，该接线盒用于实现与外接电源的连接，该端盖用于实现与该管线的连接。该高性能电磁转换装置还包括外壳和防水填充物，该外壳用于保护该管芯和该电感线圈，该防水填充物填充于该外壳与该电感线圈之间，用于避免漏水。该控制系统包括主电路、隔离驱动电路、单片机控制电路和接口电路，该主电路包括整流器、滤波电路和逆变器，该整流器将单相工频交流电整流成直流电，该滤波电路将整流器输出的该直流电滤波，该逆变器由智能功率模块构成，用于接收该单片机控制电路产生的脉冲宽度调制控制信号，并输出该方波电压，该隔离驱动电路通过高速光耦隔离电路中的强电和弱电，并接收该脉冲宽度调制控制信号而产生满足该智能功率模块可靠工作的脉冲宽度调制驱动信号，该单片机控制电路主要由89C51单片机构成，通过软件控制产生该脉冲宽度调制控制信号，该接口电路用于输入该逆变器的工作频率。该接口电路包括参数显示电路和键盘输入电路两个组成，该逆变器的该工作频率由该键盘输入电路输入给定，该参数显示电路动态地显示该可调式变频共振电磁防蜡装置的工作情况。该控制系统还包括报警保护电路和过热保护电路，该报警电路用于防止智能功率模块因为短路、过流、过压、过热等情况而损坏，该过热保护电路用于防止该高性能电磁转换装置中的电感线圈温度上升而产生的过热现象。该报警保护电路产生智能功率模块短路、过流、过压、欠压、过热信号，并传递给该单片机控制电路，该过热保护电路产生电感线圈过热信号，并传递给该单片机控制电路，该单片机电路接收该智能功率模块短路、过流、过压、欠压、过热信号，以及该电感线圈过热信号，使89C51单片机中断，从而停止该逆变器的工作。该控制系统还包括7279芯片，为该单片机控制电路和该接口电路间的接口芯片。
该控制系统还包括电源，用于为该控制系统供电。本发明中的可调式变频共振电磁防蜡装置，利用安装在井口出油管线上的高性能电磁转换装置，产生强大的磁力场，其强大的电磁能量可极化前后碳钢管线，并借助油管及管内介质的导磁性质，沿油管两级方向，在油管内部形成一个可以覆盖任何流体成份的强磁场，从而使上游油管和下游油管线中的含油介质均受到磁场处理。同时，电磁防蜡装置的激励波发生器利用先进的变频电子技术，控制磁场的频率、脉宽和强度按某一规律进行周期性变化。其变化的频率可以覆盖介质中所有蜡质及其他成份的自然频率，原油中的石蜡分子与交变电磁场产生的感应共振，导致分子振动的增强，分子之间的相互作用力减弱，进而导致蜡质的聚集状态改变，所结成的晶体破碎而弥散，最终达到油井井筒管柱防蜡和地面集输管线防蜡降粘的目的。应用本发明中的基于变频共振技术的磁场强度、频率、脉宽可调的电磁防蜡装置替代频繁热洗、投加清蜡剂等技术，能有效减少相关工作量和相关费用投入，延长油井或管线热洗周期，避免蜡堵管线或蜡卡躺井。该可调式变频共振电磁防蜡装置工艺简便、便于管理维护、效果明显、有效期长、成本低且节能环保，对于提高油田开发经济效益具有积极作用。
图1为本发明的高性能电磁转换装置的结构图2为本发明的高性能电磁转换装置沿A-A方向的剖面图； 图3为本发明的控制系统的结构图。
具体实施例方式为使本发明的上述和其他目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。参照图1、图2和图3，可调式变频共振电磁防蜡装置由高性能电磁转换装置和控制系统组成，图1为本发明的高性能电磁转换装置的结构图，图2为本发明的高性能电磁转换装置沿A-A方向的剖面图，图3为本发明的的控制系统的结构图。如图1和图2所示，高性能电磁转换装置由管芯101、电感线圈102、外壳103、接线盒104、防水填充物105及端盖 106组成。管芯101用于作为液体流通通道，采用非导磁体耐腐蚀耐热材料，电感线圈102
4用于产生一定磁场强度的磁场，外壳103用于保护管芯、电感线圈，接线盒104用于实现与外接电源的连接，防水填充物105填充于外壳与电感线圈之间，用于避免现场工作时雨水漏入其中，端盖106用于实现与原有地面输油管线或井口管线连接。如图3所示，控制系统由主电路201、隔离驱动电路202、单片机控制电路203、报警保护电路204、过热保护电路205、接口电路206以及电源207组成。主电路201采用交-直-交电压型变频装置，它主要由整流器11、滤波电路12和逆变器13三个组成。整流器11利用二极管单向桥式不可控整流模块将单相工频交流电整流成直流电；滤波电路12 采用电容进行滤波，将整流器输出的直流电滤波，滤波电容同时起到储能作用；逆变器13 由智能功率模块(IPM)构成，用于接收该单片机控制电路203产生的脉冲宽度调制(PWM)控制信号，并输出相应频率和宽度的方波电压，将此方波电压施加于图1中的电感线圈102， 产生的变化的电流和磁场强度。隔离驱动电路202通过高速光耦隔离电路中的强电和弱电，同时接收脉冲宽度调制控制信号14而产生满足IPM可靠工作的PWM驱动信号，输入IPM 使其进行工作。单片机控制电路203主要由89C51单片机构成，通过软件控制产生PWM控制信号14作为IPM的输入信号，同时接收IPM短路、过流、过压、欠压、过热等的信号，以及电感线圈因为过热而通过过热保护电路反馈回来的电感线圈过热信号，使89C51单片机中断，从而可靠地停止逆变器的工作。报警保护电路204用于防止IPM因为短路、过流、过压、 过热等情况而损坏，报警保护电路204产生IPM短路、过流、过压、欠压、过热等的信号，并传递给单片机控制电路203。过热保护电路205用于防止电感线圈温度上升而产生的过热现象，过热保护电路205产生电感线圈过热信号，并传递给单片机控制电路203。7279芯片17 连接单片机控制电路203和接口电路206，为单片机控制电路203和接口电路206间的接口芯片。接口电路206主要由参数显示电路15、键盘输入电路16两个组成，逆变器13的工作频率可以由键盘输入电路16输入给定，而参数显示电路15可以动态地显示整个电磁防蜡降粘器及其控制系统的工作情况。电源207主要用于为该控制系统供电。本发明工作原理是将一定频率和占空比的PWM方波脉冲输入可调式变频共振电磁防蜡装置的控制系统，控制系统输出相应频率和宽度的方波电压，将此方波电压施加于电感线圈，产生的变化的电流和磁场强度。调节输入的PWM波的频率和占空比，即可得到对应频率和强度的电磁场。利用安装在井口出油管线上的高性能电磁转换装置，产生强大的磁力场，其强大的电磁能量可极化前后碳钢管线，并借助油管及管内介质的导磁性质，沿油管两级方向，在油管内部形成一个可以覆盖任何流体成份的强磁场，从而使上游油管和下游油管线中的含油介质均受到磁场处理。同时，电磁防蜡装置的激励波发生器利用先进的变频电子技术，控制磁场的频率、脉宽和强度按某一规律进行周期性变化。其变化的频率可以覆盖介质中所有蜡质及其他成份的自然频率，原油中的石蜡分子与交变电磁场产生的感应共振，导致分子振动的增强，分子之间的相互作用力减弱，进而导致蜡质的聚集状态改变，所结成的晶体破碎而弥散，最终达到油井井筒管柱防蜡和地面集输管线防蜡降粘的目的。
权利要求
1.可调式变频共振电磁防蜡装置，其特征在于，该可调式变频共振电磁防蜡装置包括高性能电磁转换装置和控制系统，该控制系统接收输入的脉冲宽度调制方波脉冲，并输出相应的方波电压，该高性能电磁转换装置接收该方波电压以产生电磁场，调节该输入的脉冲宽度调制方波脉冲的频率和占空比，使该电磁场的频率、脉宽和强度按某一规律进行周期性变化，而使得蜡质的聚集状态改变，所结成的晶体破碎而弥散，从而使油井井筒管柱防蜡和管线防蜡降粘。
2.根据权利要求1所述的可调式变频共振电磁防蜡装置，其特征在于，该高性能电磁转换装置包括管芯、电感线圈、接线盒和端盖，该管芯用于作为液体流通通道，该电感线圈用于产生该电磁场，该接线盒用于实现与外接电源的连接，该端盖用于实现与该管线的连接。
3.根据权利要求2所述的可调式变频共振电磁防蜡装置，其特征在于，该高性能电磁转换装置还包括外壳和防水填充物，该外壳用于保护该管芯和该电感线圈，该防水填充物填充于该外壳与该电感线圈之间，用于避免漏水。
4.4.根据权利要求1所述的可调式变频共振电磁防蜡装置，其特征在于，该控制系统包括主电路、隔离驱动电路、单片机控制电路和接口电路，该主电路包括整流器、滤波电路和逆变器，该整流器将单相工频交流电整流成直流电，该滤波电路将整流器输出的该直流电滤波，该逆变器由智能功率模块构成，用于接收该单片机控制电路产生的脉冲宽度调制控制信号，并输出该方波电压，该隔离驱动电路通过高速光耦隔离电路中的强电和弱电，并接收该脉冲宽度调制控制信号而产生满足该智能功率模块可靠工作的脉冲宽度调制驱动信号，该单片机控制电路主要由89C51单片机构成，通过软件控制产生该脉冲宽度调制控制信号，该接口电路用于输入该逆变器的工作频率。
5.根据权利要求4所述的可调式变频共振电磁防蜡装置，其特征在于，该接口电路包括参数显示电路和键盘输入电路两个组成，该逆变器的该工作频率由该键盘输入电路输入给定，该参数显示电路动态地显示该可调式变频共振电磁防蜡装置的工作情况。
6.根据权利要求4所述的可调式变频共振电磁防蜡装置，其特征在于，该控制系统还包括报警保护电路和过热保护电路，该报警电路用于防止智能功率模块因为短路、过流、过压、过热等情况而损坏，该过热保护电路用于防止该高性能电磁转换装置中的电感线圈温度上升而产生的过热现象。
7.根据权利要求6所述的可调式变频共振电磁防蜡装置，其特征在于，该报警保护电路产生智能功率模块短路、过流、过压、欠压、过热信号，并传递给该单片机控制电路，该过热保护电路产生电感线圈过热信号，并传递给该单片机控制电路，该单片机电路接收该智能功率模块短路、过流、过压、欠压、过热信号，以及该电感线圈过热信号，使89C51单片机中断，从而停止该逆变器的工作。
8.根据权利要求4所述的可调式变频共振电磁防蜡装置，其特征在于，该控制系统还包括7279芯片，为该单片机控制电路和该接口电路间的接口芯片。
9.根据权利要求4所述的可调式变频共振电磁防蜡装置，其特征在于，该控制系统还包括电源，用于为该控制系统供电。
全文摘要
本发明提供一种可调式变频共振电磁防蜡装置，包括高性能电磁转换装置和控制系统，该控制系统接收输入的脉冲宽度调制方波脉冲，并输出相应的方波电压，该高性能电磁转换装置接收该方波电压以产生电磁场，调节该输入的脉冲宽度调制方波脉冲的频率和占空比，使该电磁场的频率、脉宽和强度按某一规律进行周期性变化，而使得蜡质的聚集状态改变，所结成的晶体破碎而弥散，从而使油井井筒管柱防蜡和管线防蜡降粘。该可调式变频共振电磁防蜡装置解决了现有防蜡技术运行成本高、费时费力、有效时间短、效果不稳定的问题，具有能有效减少相关工作量和相关费用投入，延长油井或管线热洗周期，避免蜡堵管线或蜡卡躺井等优点。
文档编号E21B37/00GK102322242SQ20111019063
公开日2012年1月18日 申请日期2011年7月8日 优先权日2011年7月8日
发明者姚凯, 张东荣, 张秀生, 张长华, 李兴伟, 许德广, 赵怀华 申请人:中国石油化工股份有限公司, 中国石油化工股份有限公司胜利油田分公司现河采油厂