В статье рассмотрена возможность применения высокочастотного электромагнитного поля для нагрева тяжелой нефти в трубопроводах. Дано описание лабораторного стенда для исследования нагрева тяжелой нефти и асфальтосмолопарафиновых отложений высокочастотным электромагнитным полем, включая три варианта исполнения высокочастотного резонатора с различными соотношениями диаметров внешней и внутренней труб. Степень воздействия электромагнитного поля на нефтяные дисперсные среды определяется в основном их диэлектрическими параметрами. Поэтому для выбора частоты электромагнитного поля исследованы диэлектрические свойства нефти в широком диапазоне частот и температур. Приведены результаты экспериментальных исследований нагрева высоковязкой нефти и асфальтосмолопарафиновых отложений высокочастотным электромагнитным полем выбранной частоты в статическом и динамическом режимах. Показано, что наиболее интенсивный нагрев нефти достигается при соотношении диаметров внешней и внутренней труб, равном 1,7. Получена динамика температуры исследуемых образцов нефти и определены интенсивности нагрева разных образцов нефти. Показано, что чем выше значения диэлектрических параметров для нефти при рабочей частоте высокочастотного генератора, тем выше интенсивность нагрева. Обнаружено что, что с ростом температуры для некоторых образцов нефти интенсивность нагрева уменьшается, что объясняется снижением значений диэлектрических параметров нефти с увеличением температуры. Проведены исследования нагрева нефти при аналогичном резистивном методе нагрева. Приведены результаты, показывающие большую эффективность высокочастотного электромагнитного метода нагрева нефти в трубопроводе по сравнению с резистивным методом в динамическом режиме. На основе проведенных исследований разработан промысловый высокочастотный электромагнитный способ нагрева высоковязкой нефти в трубопроводах. Даны результаты расчетов мощности промышленного генератора на основе материалов лабораторных исследований.
Список литературы
1. Иванова Л.В., Буров Е.А., Кошелев В.Н. Асфальтосмолопарафиновые отложения в процессах добычи, транспорта и хранения // Нефтегазовое дело. – 2011. – № 1. – С. 268–284.
2. Евдокимов И.Н. Проблемы несовместимости нефтей при их смешении. – М.: ООП РГУ нефти и газа, 2008. – 93 с.
3. Вайнштейн Л.А. Электромагнитные волны. – М.: Радио и связь, 1988. – 440 с.
4. ВЧ метод устранения парафиновых пробок в оборудовании нефтяных скважин и нефтепроводах / В.А. Балакирев, , Г.В. Сотников, Ю.В. Ткач, Т.Ю. Яценко // Электромагнитные явления. – 1998. – Т. 1. – № 4. – С. 552–560.
5. Устранение парафиновых пробок в оборудовании нефтяных скважин и нефтяных трубопроводах высокочастотным электромагнитным излучением / В.А. Балакирев [и др.] //Электромагнитные явления. – 2001. – Т. 2. – № 3. – С. 380–399.
6. Dunia R., Edgar T.F. Study of heavy crude oil flows in pipelines with electromagnetic heaters // Energy & Fuels. – 2012. – Т. 26. – № 7. – Р. 4426–4437.
7. Домнин И.Ф., Резинкина М.М. Расчетное исследование тепловых процессов при высокочастотном нагреве нефтепродуктов // Вісник Національного технічного університету ХПІ. Сер.: Радіофізика та іоносфера. – 2013. – № 33. – С. 51–55.
8. Экспериментальные исследования нагрева реологически сложных жидкостей электромагнитным полем / Л.А. Ковалева, Р.Р. Зиннатуллин, А.И. Муллаянов, И.И. Шрубковский // Теплофизика высоких температур. – 2016. – Т. 54. – № 4. – С. 645– 647.
9. Пюшнер Г. Нагрев энергией сверхвысоких частот / пер. с англ. – М.: Энергия, 1968. – 312 с.
10. Ковалева Л.А., Зиннатуллин Р.Р. К определению температурно-частотных и диэлектрических характеристик нефтей // Теплофизика высоких температур. – 2006. – Т. 44. – № 6. – С. 954–956.
11. Sheu E.Y., De Tar M.M., Storm D.A. Dielectric properties of asphaltene solutions // Fuel. – 1994. – Т. 73. – № 1. – Р. 45–50.
12. Evdokimov I.N., Losev A.P. Electrical conductivity and dielectric properties of solid asphaltenes // Energy & Fuels. – 2010. – Т. 24. – № 7. – Р. 3959–3969.
13. Брандт А.А. Исследование диэлектриков на сверхвысоких частотах. – М.: Физматгиз, 1963. – 404 с.
14. Ширман Я.Д. Радиоволны и объемные резонаторы. – М.: Связьиздат, 1957. – 379 с.
15. Пат. на изобретение RU № 2589741. Способ и устройство нагрева высоковязких нефтей в трубопроводах высокочастотными электромагнитными полями / Л.А. Ковалева, Р.Р. Зиннатуллин, В.Н. Благочиннов, А.И. Муллаянов, И.И. Шрубковский; заявитель и патентообладатель Башкирский гос. университет. – № 2015100294/07; заявл. 12.01.15; опубл. 10.07.16 г.
