一种超声场叠加的智能混合装置的制造方法
一种超声场叠加的智能混合装置的制造方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采油工艺设备，特别涉及一种超声场叠加的智能混合装置。
【背景技术】
[0002]目前现有采油技术中，在油品中添加乳化剂、破乳剂已经成为三采中普遍广泛应用的油品技术。而添加方法最常见的是管道加注法和储罐加注法。这两种方法混合效率低下、能耗高、占地面积大。由于集输站采用的自然沉降法混合效率低下，药剂破乳自然沉降时间多在48小时左右。这样就需要在每个油田的稠油区块建设多处集输大储罐，每个罐的容积在5000m3左右，占地面积依块区出油量不等而不同。无论在一次性投资建设还是后期运行、环保管理等都存在许多问题。罐储区所需油泵等其他动力功率在100?200KW左右、检修费用、运行费用普遍很高。而药剂与稠油的混合只经过管输混搅、油泵输送搅拌，效率低下属于自然态混合，这种混合工艺及设备已经不能满足工业化生产要求。
[0003]传统的稠油药剂混合装置存在以下不足:
(I)、喷射混合设备的能耗大，一般电机功率都在45KW以上。
[0004](2)、集输大储罐自然沉降法占地面积大，一次投资高，功耗大100?200KW/站左右且运行成本高、效率低，多属于自然混合沉降状态，间歇工作时间为48小时。
[0005]( 3 )、设备检修点、泄漏点多，维修费用高。
[0006](4)、不适合连续在线工业化生产。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种超声场叠加的智能混合装置，该装置体积小，效率高，实现了稠油、特稠油和超稠油在乳化破乳工艺中添加破乳剂的在线连续工作，且混合效率高，质量好。
[0008]采用的技术方案是:
一种超声场叠加的智能混合装置，包括第一超声发生器、第二超声发生器、超声参数控制系统和泵，其特征在于:
泵的进油口通过第二进油总管与稠油源连接，泵的出油口通过第一进油总管与第一超声发生器的进油口连接，第一超声发生器的出油口通过第一出油总管与第二超声发生器的进油口连接，第二超声发生器的出油口连接有第二出油总管，第二出油总管通过回油管与储油罐的进油口连接，或直接供用户使用。
[0009]第一进油总管上装设有第一阀门、第二进油总管上装设有第二阀门、第二出油总管上装设有第三阀门和第四阀门，回油管上装设有第五阀门。
[0010]超声参数控制系统，包括电脑工控机、通讯模块、控头和PLC控制柜。探头装设在第二出油支管上，探头的信号输出端与通信模块信号输入连接，通讯模块的信号输出端与电脑工控机的信号输入端连接。电脑工控机与PLC控制柜的对应接口连接，PLC控制柜通过通讯模块与泵的电机连接。
[0011]第一超声发生器为一个或多个圆板哨超声发生器，选用多个圆板哨超声发生器时，采用串联或并联结构。
[0012]第二超声发生器为压电超声发生器。
[0013]圆板哨超声发生器，包括法兰管道外壳，法兰管道外壳前端有圆板哨入口，法兰管道外壳的后端有圆板哨出口，法兰管道外壳内设置有超声发生簧片，超声发生簧片的后端为固定端，前端为自由端。圆板哨发生器的法兰管道外壳体通过多个螺栓固定在设定的支撑物上。
[0014]压电超声发生器，包括六棱柱筒子或五棱柱筒子，六棱柱筒子或五棱柱筒子上有压电超声波入口、压电超声波出口和压电超声振混子，六棱柱筒子或五棱柱筒子内为混合腔。
[0015]当破乳剂和稠油混合液经过动力泵时，实现了第一次机械搅拌混合。
[0016]当混合破乳剂的稠油流经圆板哨超声发生器中的超声发生簧片时，在簧片两侧形成交替正负压，进而簧片剧烈震动产生超声空化场，液流实现第二次混合。
[0017]一次混合带有空化场的液流在压电超声发生器的混合腔中与压电超声振混子发射的空化场相遇时，产生强烈的场叠加，实现第三次混合。
[0018]圆板哨超声发生器与压电超声发生器通过管道阀门连接起来，实现了压电超声与圆板哨超声空话场的叠加。
[0019]超声参数控制系统中的电脑工控机通过检测探头获得的检测数据比对，由PLC控制柜执行电脑工控机的设定数据，实现了压电超声发生器频率，圆板哨超声发生器的频率的转换，从而实现能量转化1+1>2的电声转化效应。
[0020]本发明的工作原理:
稠油由稠油入口进入超声场叠加的智能混合装置中，首先经过动力泵，在泵齿轮的搅拌下破乳剂与稠油进行第一次机械初混，经初混的液流进入到圆板哨超声发生器，在超声发声簧片的强烈震动下，法兰管道外壳形成的空腔里形成强力空化场进行第二次超声均质混和。混和液通过管道输送到压电超声发生器中，压电超声振子所在混合腔形成的空化场进行场叠加，同时发生第三次超声均质混合。完成三次混合的液流流过2Km后超声场才能消失，实现了无机械搅拌动力消耗和泄露，达到了机械混合达不到的效果。
[0021]电脑工控机通过检测探头的检测数据自动比对均质混合数据，由PLC控制柜执行电脑工控机的设定数据调节，实现压电超声发生器频率，圆板哨超声发生器的频率的闭环控制转换，从而实现能量转化1+1>2的电声转化效应，达到高效在线工作。
[0022]本发明的优点:
超声场叠加的智能混合装置实现了宏观强力混合与微观超声空化场传质混合相结合的混合特征。具体有三种空化场即二种超声空化场和一种叠加空化场、三次高效混合效能。整个设备可在线处理任意串联或者并联装配组合，从而满足生产过程中生产量的变化对设备能力的需求。
[0023]1、宏观强力混合:混液流由动力泵入口进入在高速的泵齿轮的搅拌压缩下破乳剂与稠油进行第一次机械初混，在泵壳内形成强力切向流湍流进而形成旋涡流进行第一次混入口 O
[0024]2、微观超声空化场传质混合:混合液经第一次混合沿着管路进入圆板哨超声发生器、压电超声发生器中，在发生器空化场液流受到强烈辐照，进行第二次、第三次传至混合。由于流体动力的激振 效应圆板哨超声发生器的超声发声簧片源源不断的超声就形成了管路和发生器全空间的超声空化场，药剂与稠油在空化场里得到了微观强力混合传质作用。
[0025]3、装置整个实现了管道化在线处理、运行费用低、解决了工业化大生产的设备产能问题。
[0026]4、装置适用行业范围广、处理能力大、占地小，多组件任意组合。
【附图说明】
[0027]图1为本发明的系统结构示意图。
[0028]图2为圆板哨超声与压电超声双频叠加工作流程示意图。
[0029]图3为圆板哨超声发生器结构示意图。
[0030]图4为压电超声发生器结构图。
[0031]图5是图4的A-A视图。
【具体实施方式】
[0032]一种超声场叠加的智能混合装置，包括第一圆板哨超声发生器1、第二圆板哨超声发生器2、压电超声发生器3和超声参数控制系统4，其特征在于:
第一圆板哨超声发生器I和第二圆板哨超声发生器2分别通过螺栓固定在支撑板上，第一圆板哨超声发生器I的进油口与第一进油支管5的一端连接，第二圆板哨超声发生器2的进油口与第二进油支管6的一端连接，第一进油支管5和第二进油支管6通过三通与第一进油总管7的一端连接，第一进油总管7的另一端与泵9的出油口连接，泵9的进油口通过第二进油总管10与稠油入口 11连接。第一圆板哨超声发生器I的出油口与第一出油支管12的一端连接，第二圆板哨超声发生器2的出油口与第二出油支管13的一端连接，第一出油支管12与第二出油支管13的另一端通过三通与第一出油总管14连接，第一出油总管14的另一端与压电超声发生器3的进油口连接，压电超声发生器3的出油口连接有第二出油总管15，第二出油总管15通过回油管16与储油罐17的进油口连接，或直接供用户使用。
[0033]第一进油总管7上装设有第一阀门18、第二进油总管10上装设有第二阀门19、第二出油总管15上装设有第三阀门20和第四阀门21，回油管16上装设有第五阀门22。
[0034]超声参数控制系统4，包括电脑工控机23、通讯模块25、控头26和PLC控制柜24。探头26装设在第二出油总管15上，探头26的信号输出端与通信模块25信号输入连接，通讯模块25的信号输出端与电脑工控机23的信号输入端连接。电脑工控机23与PLC控制柜24的对应接口连接，PLC控制柜24通过通讯模块8与泵9的电机连接。
[0035]第一圆板哨超声发生器1，包括法兰管道外壳27，法兰管道外壳27前端有圆板哨入口 28，法兰管道外壳27的后端有圆板哨出口 29，法兰管道外壳27内设置有超声发生簧片30，超声发生簧片30的后端为固定端，前端为自由端。第一圆板哨超声发生器I的法兰管道外壳27通过多个螺栓固定在设定的支撑物上。
[0036]压电超声发生器3，包括六棱柱筒子或五棱柱筒子31，六棱柱筒子或五棱柱筒子31上有压电超声波入口 32、压电超声波出口 33和压电超声振混子34，六棱柱筒子或五棱柱筒子31内为混合腔35。
【主权项】
1.一种超声场叠加的智能混合装置，包括第一超声发生器、第二超声发生器、超声参数控制系统和泵，其特征在于: 泵的进油口通过第二进油总管与稠油源连接，泵的出油口通过第一进油总管与第一超声发生器的进油口连接，第一超声发生器的出油口通过第一出油总管与第二超声发生器的进油口连接，第二超声发生器的出油口连接有第二出油总管，第二出油总管通过回油管与储油罐的进油口连接，或直接供用户使用； 超声参数控制系统，包括电脑工控机、通讯模块、控头和PLC控制柜；探头装设在第二出油支管上，探头的信号输出端与通信模块信号输入连接，通讯模块的信号输出端与电脑工控机的信号输入端连接；电脑工控机与PLC控制柜的对应接口连接，PLC控制柜通过通讯模块与泵的电机连接。2.根据权利要求1所述的一种超声场叠加的智能混合装置，其特征在于所述的第一超声发生器为一个或多个圆板哨超声发生器，选用多个圆板哨超声发生器时，采用串联或并联结构； 第二超声发生器为压电超声发生器。3.根据权利要求1所述的一种超声场叠加的智能混合装置，其特征在于所述的圆板哨超声发生器，包括法兰管道外壳，法兰管道外壳前端有圆板哨入口，法兰管道外壳的后端有圆板哨出口，法兰管道外壳内设置有超声发生簧片，超声发生簧片的后端为固定端，前端为自由端。4.根据权利要求1所述的一种超声场叠加的智能混合装置，其特征在于所述的压电超声发生器，包括六棱柱筒子或五棱柱筒子，六棱柱筒子或五棱柱筒子上有压电超声波入口、压电超声波出口和压电超声振混子，六棱柱筒子或五棱柱筒子内为混合腔。5.根据权利要求1所述的一种超声场叠加的智能混合装置，其特征在于所述的第一进油总管上装设有第一阀门、第二进油总管上装设有第二阀门、第二出油总管上装设有第三阀门和第四阀门，回油管上装设有第五阀门。
【专利摘要】一种超声场叠加的智能混合装置，包括二个圆板哨超声发生器、压电超声发生器、超声参数控制系统和泵。二个圆板哨超声发生器并联后的进油口通过管路与泵的出油口连接，泵的进油口与稠油出口连接，二个圆板哨超声发生器并联后的出油口与压电超声发生器的进油口连接，压电超声发生器的出油口经管路与储油罐连接或直接与用户管路连接。超声参数控制系统，包括电脑工控机、通讯模块、控头和PLC控制柜；探头装设在第二出油支管上，PLC控制柜通过通讯模块与泵的电机连接。本发明体积小，效率高，实现了稠油在乳化破乳工艺中添加破乳剂的在线连续工作，且混合效率高，质量好。
【IPC分类】B01F13/10
【公开号】CN104888651
【申请号】CN201510221683
【发明人】陈长远, 王全铁, 桑玉元, 王志学, 郑美英, 孙娜, 纪景明, 许凤福, 柏世杰, 刘凤瑞, 李彦魁, 李东蛟, 郭美君, 曾涛, 高静
【申请人】辽宁工程职业学院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月5日
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种采油工艺设备，特别涉及一种超声场叠加的智能混合装置。
【背景技术】
[0002]目前现有采油技术中，在油品中添加乳化剂、破乳剂已经成为三采中普遍广泛应用的油品技术。而添加方法最常见的是管道加注法和储罐加注法。这两种方法混合效率低下、能耗高、占地面积大。由于集输站采用的自然沉降法混合效率低下，药剂破乳自然沉降时间多在48小时左右。这样就需要在每个油田的稠油区块建设多处集输大储罐，每个罐的容积在5000m3左右，占地面积依块区出油量不等而不同。无论在一次性投资建设还是后期运行、环保管理等都存在许多问题。罐储区所需油泵等其他动力功率在100?200KW左右、检修费用、运行费用普遍很高。而药剂与稠油的混合只经过管输混搅、油泵输送搅拌，效率低下属于自然态混合，这种混合工艺及设备已经不能满足工业化生产要求。
[0003]传统的稠油药剂混合装置存在以下不足:
(I)、喷射混合设备的能耗大，一般电机功率都在45KW以上。
[0004](2)、集输大储罐自然沉降法占地面积大，一次投资高，功耗大100?200KW/站左右且运行成本高、效率低，多属于自然混合沉降状态，间歇工作时间为48小时。
[0005]( 3 )、设备检修点、泄漏点多，维修费用高。
[0006](4)、不适合连续在线工业化生产。
【发明内容】
[0007]本发明的目的是提供一种超声场叠加的智能混合装置，该装置体积小，效率高，实现了稠油、特稠油和超稠油在乳化破乳工艺中添加破乳剂的在线连续工作，且混合效率高，质量好。
[0008]采用的技术方案是:
一种超声场叠加的智能混合装置，包括第一超声发生器、第二超声发生器、超声参数控制系统和泵，其特征在于:
泵的进油口通过第二进油总管与稠油源连接，泵的出油口通过第一进油总管与第一超声发生器的进油口连接，第一超声发生器的出油口通过第一出油总管与第二超声发生器的进油口连接，第二超声发生器的出油口连接有第二出油总管，第二出油总管通过回油管与储油罐的进油口连接，或直接供用户使用。
[0009]第一进油总管上装设有第一阀门、第二进油总管上装设有第二阀门、第二出油总管上装设有第三阀门和第四阀门，回油管上装设有第五阀门。
[0010]超声参数控制系统，包括电脑工控机、通讯模块、控头和PLC控制柜。探头装设在第二出油支管上，探头的信号输出端与通信模块信号输入连接，通讯模块的信号输出端与电脑工控机的信号输入端连接。电脑工控机与PLC控制柜的对应接口连接，PLC控制柜通过通讯模块与泵的电机连接。
[0011]第一超声发生器为一个或多个圆板哨超声发生器，选用多个圆板哨超声发生器时，采用串联或并联结构。
[0012]第二超声发生器为压电超声发生器。
[0013]圆板哨超声发生器，包括法兰管道外壳，法兰管道外壳前端有圆板哨入口，法兰管道外壳的后端有圆板哨出口，法兰管道外壳内设置有超声发生簧片，超声发生簧片的后端为固定端，前端为自由端。圆板哨发生器的法兰管道外壳体通过多个螺栓固定在设定的支撑物上。
[0014]压电超声发生器，包括六棱柱筒子或五棱柱筒子，六棱柱筒子或五棱柱筒子上有压电超声波入口、压电超声波出口和压电超声振混子，六棱柱筒子或五棱柱筒子内为混合腔。
[0015]当破乳剂和稠油混合液经过动力泵时，实现了第一次机械搅拌混合。
[0016]当混合破乳剂的稠油流经圆板哨超声发生器中的超声发生簧片时，在簧片两侧形成交替正负压，进而簧片剧烈震动产生超声空化场，液流实现第二次混合。
[0017]一次混合带有空化场的液流在压电超声发生器的混合腔中与压电超声振混子发射的空化场相遇时，产生强烈的场叠加，实现第三次混合。
[0018]圆板哨超声发生器与压电超声发生器通过管道阀门连接起来，实现了压电超声与圆板哨超声空话场的叠加。
[0019]超声参数控制系统中的电脑工控机通过检测探头获得的检测数据比对，由PLC控制柜执行电脑工控机的设定数据，实现了压电超声发生器频率，圆板哨超声发生器的频率的转换，从而实现能量转化1+1>2的电声转化效应。
[0020]本发明的工作原理:
稠油由稠油入口进入超声场叠加的智能混合装置中，首先经过动力泵，在泵齿轮的搅拌下破乳剂与稠油进行第一次机械初混，经初混的液流进入到圆板哨超声发生器，在超声发声簧片的强烈震动下，法兰管道外壳形成的空腔里形成强力空化场进行第二次超声均质混和。混和液通过管道输送到压电超声发生器中，压电超声振子所在混合腔形成的空化场进行场叠加，同时发生第三次超声均质混合。完成三次混合的液流流过2Km后超声场才能消失，实现了无机械搅拌动力消耗和泄露，达到了机械混合达不到的效果。
[0021]电脑工控机通过检测探头的检测数据自动比对均质混合数据，由PLC控制柜执行电脑工控机的设定数据调节，实现压电超声发生器频率，圆板哨超声发生器的频率的闭环控制转换，从而实现能量转化1+1>2的电声转化效应，达到高效在线工作。
[0022]本发明的优点:
超声场叠加的智能混合装置实现了宏观强力混合与微观超声空化场传质混合相结合的混合特征。具体有三种空化场即二种超声空化场和一种叠加空化场、三次高效混合效能。整个设备可在线处理任意串联或者并联装配组合，从而满足生产过程中生产量的变化对设备能力的需求。
[0023]1、宏观强力混合:混液流由动力泵入口进入在高速的泵齿轮的搅拌压缩下破乳剂与稠油进行第一次机械初混，在泵壳内形成强力切向流湍流进而形成旋涡流进行第一次混入口 O
[0024]2、微观超声空化场传质混合:混合液经第一次混合沿着管路进入圆板哨超声发生器、压电超声发生器中，在发生器空化场液流受到强烈辐照，进行第二次、第三次传至混合。由于流体动力的激振 效应圆板哨超声发生器的超声发声簧片源源不断的超声就形成了管路和发生器全空间的超声空化场，药剂与稠油在空化场里得到了微观强力混合传质作用。
[0025]3、装置整个实现了管道化在线处理、运行费用低、解决了工业化大生产的设备产能问题。
[0026]4、装置适用行业范围广、处理能力大、占地小，多组件任意组合。
【附图说明】
[0027]图1为本发明的系统结构示意图。
[0028]图2为圆板哨超声与压电超声双频叠加工作流程示意图。
[0029]图3为圆板哨超声发生器结构示意图。
[0030]图4为压电超声发生器结构图。
[0031]图5是图4的A-A视图。
【具体实施方式】
[0032]一种超声场叠加的智能混合装置，包括第一圆板哨超声发生器1、第二圆板哨超声发生器2、压电超声发生器3和超声参数控制系统4，其特征在于:
第一圆板哨超声发生器I和第二圆板哨超声发生器2分别通过螺栓固定在支撑板上，第一圆板哨超声发生器I的进油口与第一进油支管5的一端连接，第二圆板哨超声发生器2的进油口与第二进油支管6的一端连接，第一进油支管5和第二进油支管6通过三通与第一进油总管7的一端连接，第一进油总管7的另一端与泵9的出油口连接，泵9的进油口通过第二进油总管10与稠油入口 11连接。第一圆板哨超声发生器I的出油口与第一出油支管12的一端连接，第二圆板哨超声发生器2的出油口与第二出油支管13的一端连接，第一出油支管12与第二出油支管13的另一端通过三通与第一出油总管14连接，第一出油总管14的另一端与压电超声发生器3的进油口连接，压电超声发生器3的出油口连接有第二出油总管15，第二出油总管15通过回油管16与储油罐17的进油口连接，或直接供用户使用。
[0033]第一进油总管7上装设有第一阀门18、第二进油总管10上装设有第二阀门19、第二出油总管15上装设有第三阀门20和第四阀门21，回油管16上装设有第五阀门22。
[0034]超声参数控制系统4，包括电脑工控机23、通讯模块25、控头26和PLC控制柜24。探头26装设在第二出油总管15上，探头26的信号输出端与通信模块25信号输入连接，通讯模块25的信号输出端与电脑工控机23的信号输入端连接。电脑工控机23与PLC控制柜24的对应接口连接，PLC控制柜24通过通讯模块8与泵9的电机连接。
[0035]第一圆板哨超声发生器1，包括法兰管道外壳27，法兰管道外壳27前端有圆板哨入口 28，法兰管道外壳27的后端有圆板哨出口 29，法兰管道外壳27内设置有超声发生簧片30，超声发生簧片30的后端为固定端，前端为自由端。第一圆板哨超声发生器I的法兰管道外壳27通过多个螺栓固定在设定的支撑物上。
[0036]压电超声发生器3，包括六棱柱筒子或五棱柱筒子31，六棱柱筒子或五棱柱筒子31上有压电超声波入口 32、压电超声波出口 33和压电超声振混子34，六棱柱筒子或五棱柱筒子31内为混合腔35。
【主权项】
1.一种超声场叠加的智能混合装置，包括第一超声发生器、第二超声发生器、超声参数控制系统和泵，其特征在于: 泵的进油口通过第二进油总管与稠油源连接，泵的出油口通过第一进油总管与第一超声发生器的进油口连接，第一超声发生器的出油口通过第一出油总管与第二超声发生器的进油口连接，第二超声发生器的出油口连接有第二出油总管，第二出油总管通过回油管与储油罐的进油口连接，或直接供用户使用； 超声参数控制系统，包括电脑工控机、通讯模块、控头和PLC控制柜；探头装设在第二出油支管上，探头的信号输出端与通信模块信号输入连接，通讯模块的信号输出端与电脑工控机的信号输入端连接；电脑工控机与PLC控制柜的对应接口连接，PLC控制柜通过通讯模块与泵的电机连接。2.根据权利要求1所述的一种超声场叠加的智能混合装置，其特征在于所述的第一超声发生器为一个或多个圆板哨超声发生器，选用多个圆板哨超声发生器时，采用串联或并联结构； 第二超声发生器为压电超声发生器。3.根据权利要求1所述的一种超声场叠加的智能混合装置，其特征在于所述的圆板哨超声发生器，包括法兰管道外壳，法兰管道外壳前端有圆板哨入口，法兰管道外壳的后端有圆板哨出口，法兰管道外壳内设置有超声发生簧片，超声发生簧片的后端为固定端，前端为自由端。4.根据权利要求1所述的一种超声场叠加的智能混合装置，其特征在于所述的压电超声发生器，包括六棱柱筒子或五棱柱筒子，六棱柱筒子或五棱柱筒子上有压电超声波入口、压电超声波出口和压电超声振混子，六棱柱筒子或五棱柱筒子内为混合腔。5.根据权利要求1所述的一种超声场叠加的智能混合装置，其特征在于所述的第一进油总管上装设有第一阀门、第二进油总管上装设有第二阀门、第二出油总管上装设有第三阀门和第四阀门，回油管上装设有第五阀门。
【专利摘要】一种超声场叠加的智能混合装置，包括二个圆板哨超声发生器、压电超声发生器、超声参数控制系统和泵。二个圆板哨超声发生器并联后的进油口通过管路与泵的出油口连接，泵的进油口与稠油出口连接，二个圆板哨超声发生器并联后的出油口与压电超声发生器的进油口连接，压电超声发生器的出油口经管路与储油罐连接或直接与用户管路连接。超声参数控制系统，包括电脑工控机、通讯模块、控头和PLC控制柜；探头装设在第二出油支管上，PLC控制柜通过通讯模块与泵的电机连接。本发明体积小，效率高，实现了稠油在乳化破乳工艺中添加破乳剂的在线连续工作，且混合效率高，质量好。
【IPC分类】B01F13/10
【公开号】CN104888651
【申请号】CN201510221683
【发明人】陈长远, 王全铁, 桑玉元, 王志学, 郑美英, 孙娜, 纪景明, 许凤福, 柏世杰, 刘凤瑞, 李彦魁, 李东蛟, 郭美君, 曾涛, 高静
【申请人】辽宁工程职业学院
【公开日】2015年9月9日
【申请日】2015年5月5日
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