RU41462U1

RU41462U1 - MAGNETIC LIQUID TREATMENT DEVICE

Info

Publication number: RU41462U1
Application number: RU2004118597/22U
Authority: RU
Inventors: Л.И. Локшин; Ю.А. Кривоносов; С.М. Недопёкин; Е.Л. Лавринайтис; А.В. Гейман
Original assignee: Общество ограниченной ответственности "Сервис подземного оборудования"
Priority date: 2004-06-21
Filing date: 2004-06-21
Publication date: 2004-10-27

Abstract

Устройство для магнитной обработки жидкости предназначается для предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) в насосно-компрессорных трубах (НКТ) нефтедобывающих скважин, а также снижения вязкости высоковязких эмульсий (ВВЭ) и снижения коррозионной активности добываемой жидкости. Цель: повышение эффективности обработки жидкости и максимальное увеличение межочистного периода (МОП), а также повышение надежности устройства при работе в скважине. Сущность: создаются две примерно равные составляющие напряженности магнитного поля: радиальная и аксиальная, магнитная система собирается из модулей, при этом снижается трудоемкость сборки и регулировки устройства. Устройство выполнено в погружном исполнении. Для этого магнитные полукольца соседних магнитных колец, ориентированные южными полюсами к немагнитной центральной трубе, смещены от положения противостояния вдоль трубы по направлению против потока жидкости, а магнитные полукольца, ориентированные северными полюсами к немагнитной трубе, смещены вдоль трубы по направлению потока жидкости, при этом сдвинутые магнитные полукольца соседних магнитных колец установлены на внутренней поверхности ферромагнитных втулок на расстоянии друг от друга не меньшем внутреннего диаметра данных втулок, образуя модули с возможностью их свободного поступательного и вращательного перемещения на центральной немагнитной трубе, при этом ферромагнитные втулки магнитных модулей имеют расположенные диаметрально противоположно и направленные вдоль втулок щелевые перфорации с перемычками не менее, чем в двух точках, расположенных в плоскости, разделяющей в�The device for magnetic fluid treatment is designed to prevent asphalt-resin-paraffin deposits (AFS) in the tubing of oil producing wells, as well as reducing the viscosity of highly viscous emulsions (WWE) and reducing the corrosivity of the produced fluid. Objective: to increase the efficiency of fluid processing and the maximum increase in the inter-treatment period (MOS), as well as to increase the reliability of the device when working in the well. Essence: two approximately equal components of the magnetic field are created: radial and axial, the magnetic system is assembled from modules, while the complexity of the assembly and adjustment of the device is reduced. The device is submersible. For this, the magnetic half rings of adjacent magnetic rings oriented by the south poles to the non-magnetic central tube are displaced from the opposing position along the pipe in the direction against the fluid flow, and the magnetic half rings oriented by the north poles to the non-magnetic pipe are displaced along the pipe in the direction of the fluid flow magnetic half rings of adjacent magnetic rings are mounted on the inner surface of the ferromagnetic bushings at a distance from each other not less than the inner diameter of these watts Lok, forming modules with the possibility of free rotational and translational movement of the central non-magnetic tube, the ferromagnetic sleeve magnetic modules are arranged diametrically opposite and directed along the sleeves with the webs slit perforation at least at two points located in the dividing plane in

Description

Изобретение относится к нефтяной промышленности, в частности, к устройствам магнитной обработки нефти для предотвращения асфальтосмолистых и парафиновых отложений в насосно-компрессорных трубах и снижения коррозионной активности.The invention relates to the oil industry, in particular, to devices for the magnetic processing of oil to prevent asphalt resin and paraffin deposits in tubing and reduce corrosion activity.

Устройство содержит внешнюю ферромагнитную трубу и внутреннюю немагнитную трубу для протекания жидкости с установленными на ее внешней поверхности в кольцевом зазоре не менее двух кольцевых магнитов, каждый из которых выполнен из двух полуколец, намагниченных радиально противоположно и составленных из прилегающих друг к другу нерабочими поверхностями стержневых постоянных магнитов. Магнитные полукольца, ориентированные южными полюсами к немагнитной трубе, смещены вдоль трубы по направлению против потока жидкости, а магнитные полукольца, ориентированные северными полюсами к немагнитной трубе, смещены вдоль трубы по направлению потока жидкости, при этом сдвинутые магнитные полукольца соседних магнитных колец установлены на внутренней поверхности ферромагнитных втулок на расстоянии, не меньшем внутреннего диаметра данных втулок, образуя модули с возможностью их свободного поступательного и вращательного смещения на центральной немагнитной трубе, а с обоих торцев магнитные модули разделены распорными немагнитными втулками и закреплены на центральной немагнитной трубе торцевыми фланцами, имеющими резьбовые соединения с внешней ферромагнитной трубой и герметизирующие уплотнительные кольца между фланцами и контактными поверхностями центральной немагнитной и внешней ферромагнитной труб.The device contains an external ferromagnetic pipe and an internal non-magnetic pipe for fluid flow with at least two ring magnets installed on its outer surface in the annular gap, each of which is made of two half rings magnetically radially opposed and composed of rod permanent magnets adjacent to each other by non-working surfaces . The magnetic half rings oriented by the south poles to the non-magnetic pipe are displaced along the pipe in the direction against the fluid flow, and the magnetic half rings oriented by the north poles to the non-magnetic pipe are displaced along the pipe in the direction of the fluid flow, while the shifted magnetic half rings of adjacent magnetic rings are mounted on the inner surface ferromagnetic bushings at a distance not less than the inner diameter of these bushings, forming modules with the possibility of their free translational and rotational displaced I on a central non-magnetic pipe, and with both ends of magnetic modules are separated by nonmagnetic spacer sleeves and are fixed on the center of the nonmagnetic pipe end flanges having screw connections with external ferromagnetic pipe and sealing O-rings between the flanges and the contact surfaces of the central nonmagnetic and ferromagnetic outer tubes.

Изобретение относится к нефтепромышленности, в частности, к устройствам магнитной обработки нефти с целью предотвращения асфальтосмолопарафиновых отложений (АСПО) в насосно-компрессорных трубах (НКТ) и в трубопроводах, а также для снижения коррозионной активности добываемой жидкости.The invention relates to the oil industry, in particular, to devices for magnetic oil processing in order to prevent asphalt-resin-paraffin deposits (AFS) in tubing and tubing, and in pipelines, as well as to reduce the corrosion activity of the produced fluid.

Устройство может быть использовано в системах тепловодоэнергетики, химических технологиях, строительстве, сельском хозяйстве, медицине и т.п.The device can be used in thermal power systems, chemical technologies, construction, agriculture, medicine, etc.

Известен ряд устройств [1-2] для магнитной обработки жидкости, включающих ферромагнитный корпус и размещенные внутри него по пути тока жидкости постоянные магниты с различными конструкциями их магнитных систем и способов крепления. Омагничивание жидкости достигается при ее прохождении между магнитами.A number of devices [1-2] for magnetic fluid processing are known, including a ferromagnetic casing and permanent magnets placed inside it along the fluid flow path with various designs of their magnetic systems and mounting methods. Magnetization of the liquid is achieved when it passes between the magnets.

Главный недостаток этих устройств - снижение проходного отверстия трубопровода и невозможность использования их при наличии в трубе насосной штанги.The main disadvantage of these devices is the reduction in the bore of the pipeline and the inability to use them if there is a pump rod in the pipe.

Известен ряд устройств [3-4], содержащих ферромагнитную трубу и установленные на ее внешнюю поверхность постоянные кольцевые магниты попарно, охваченные герметично ферромагнитным экраном и установленные так, что их главные поверхности с одноименными полюсами обращены к оси трубы. Постоянные кольцевые магниты составлены из стержней прямоугольного сечения.A number of devices are known [3-4], containing a ferromagnetic pipe and permanent ring magnets mounted on its outer surface in pairs, enclosed in a hermetically sealed ferromagnetic screen and installed so that their main surfaces with the same poles face the pipe axis. Permanent ring magnets are composed of rods of rectangular cross section.

Магнитная система в данных устройствах не эффективна для магнитной обработки жидкостей. Так, в устройстве для магнитной обработки жидкости [5], принятом за аналог, имеются следующие недостатки:The magnetic system in these devices is not effective for the magnetic treatment of liquids. So, in the device for magnetic processing of liquid [5], adopted as an analogue, there are the following disadvantages:

1. Постоянные магниты со всех сторон зашунтированы ферромагнитным материалом, поэтому в рабочей зоне существуют низкие значения индукции магнитного поля. Экспериментально установлено, например, что ферромагнитная труба внутренним диаметром 60 мм и толщиной стенки 5 мм, на поверхности которой установлены постоянные магниты, ослабляет магнитное поле внутри трубы в зоне протекания 1. Permanent magnets are shunted from all sides by a ferromagnetic material, therefore low values of magnetic field induction exist in the working area. It has been experimentally established, for example, that a ferromagnetic pipe with an internal diameter of 60 mm and a wall thickness of 5 mm, on the surface of which permanent magnets are installed, weakens the magnetic field inside the pipe in the flow zone

жидкости в три раза.liquid three times.

2. В радиально намагниченных кольцевых магнитах, а именно такие составные магниты используются в данном устройстве, существует зона в центре кольца (порядка 1/3 внутреннего диаметра), где индукция магнитного поля близка к нулю, поэтому значительная часть потока жидкости проходит без обработки магнитным полем.2. In radially magnetized ring magnets, namely, such composite magnets are used in this device, there is a zone in the center of the ring (of the order of 1/3 of the inner diameter), where the magnetic field induction is close to zero, therefore, a significant part of the fluid flow passes without magnetic field treatment .

Наиболее близким к предполагаемому техническому решению по технической сущности является устройство для магнитной обработки жидкости, выбранное в качестве прототипа, содержащее ферромагнитую трубу и не менее двух кольцевых магнитов, расположенных вдоль нее, каждый из которых составлен из прилегающих друг к другу нерабочими поверхностями стержневых постоянных магнитов. Магнит выполнен из двух полуколец, намагниченных радиально противоположно, и установлен между ферромагнитной трубой и внутренней немагнитной трубой для прохода жидкости вплотную к ним главными поверхностями [5].Closest to the proposed technical solution in technical essence is a device for magnetic fluid treatment, selected as a prototype, containing a ferromagnetic pipe and at least two ring magnets located along it, each of which is composed of adjacent to each other by non-working surfaces of the rod permanent magnets. The magnet is made of two half rings magnetized radially opposite, and is installed between the ferromagnetic pipe and the internal non-magnetic pipe for the passage of liquid close to them by the main surfaces [5].

Недостатком указанного устройства является низкая эффективность магнитной обработки жидкости. Это объясняется тем, что в данном устройстве аксиальное магнитное поле резко ослаблено по сечению трубы с потоком жидкости, особенно в центральной части. При этом аксиальное поле характеризуется размытыми границами, что свидетельствует о низких градиентах напряженности этого поля. Все это не позволяет получить высокую эффективность при магнитной обработке жидкостей с различными физико-химическими свойствами (например, нефти, воды и т.д.) и с различными скоростями движения по рабочему зазору.The disadvantage of this device is the low efficiency of magnetic processing of the liquid. This is due to the fact that in this device the axial magnetic field is sharply weakened over the cross section of the pipe with the fluid flow, especially in the central part. In this case, the axial field is characterized by blurred boundaries, which indicates low gradients of the intensity of this field. All this does not allow to obtain high efficiency in the magnetic treatment of liquids with different physicochemical properties (for example, oil, water, etc.) and with different speeds along the working gap.

Проведенный анализ показал, что существующие устройства для магнитной обработки жидкости работают либо с аксиальными, либо с радиальными магнитными полями. Так, в рассмотренном аналоге [4] практически отсутствует радиальная составляющая напряженности магнитного поля. В устройстве [5], принятом за прототип, практически отсутствует аксиальная составляющая магнитного поля. Общим недостатком рассмотренных устройств является их низкая надежность при работе в агрессивной среде с высоким давлением, например, в скважине.The analysis showed that the existing devices for the magnetic treatment of liquids work with either axial or radial magnetic fields. So, in the considered analogue [4] there is practically no radial component of the magnetic field strength. In the device [5], adopted as a prototype, there is practically no axial component of the magnetic field. A common disadvantage of the considered devices is their low reliability when operating in an aggressive environment with high pressure, for example, in a well.

Основная идея предлагаемого устройства состоит в формировании магнитной системы с двумя примерно равными составляющими напряженности магнитного поля: аксиальной и радиальной.The main idea of the proposed device is to form a magnetic system with two approximately equal components of the magnetic field: axial and radial.

Целью изобретения является повышении эффективности магнитной обработки потока жидкости с любыми скоростями движения и любыми физико-химическими свойствами путем усиления напряженности аксиального магнитного поля в рабочем зазоре и обработки потока жидкости как радиальным, так и аксиальным магнитным полем.The aim of the invention is to increase the efficiency of magnetic processing of a fluid stream with any speed and any physicochemical properties by increasing the axial magnetic field strength in the working gap and treating the fluid flow with both radial and axial magnetic fields.

Дополнительной целью является упрощение монтажа устройства и повышение надежности герметизации магнитной системы для обеспечения возможности работы в агрессивной среде с высоким давлением, например, в скважине.An additional goal is to simplify the installation of the device and increase the reliability of the sealing of the magnetic system to enable operation in an aggressive environment with high pressure, for example, in a well.

Поставленная задача реализована в устройстве для магнитной обработки жидкости, содержащем внешнюю ферромагнитную трубу и внутреннюю немагнитную трубу для протекающей жидкости с установленными по ее внешней поверхности в кольцевом зазоре не менее двух кольцевых магнитов, каждый из которых выполнен из двух полуколец, намагниченных радиально противоположно, составленных из прилегающих друг к другу нерабочими поверхностями стержневых постоянных магнитов, образующих общее диаметральное магнитное поле в одном кольце и магнитное поле с диаметрально противоположным направлением в соседнем кольце.The task is implemented in a device for magnetic processing of liquid, containing an external ferromagnetic pipe and an internal non-magnetic pipe for a flowing liquid with at least two ring magnets installed on its outer surface in the annular gap, each of which is made of two half rings magnetized radially opposite, made up of adjacent to each other by non-working surfaces of bar permanent magnets, forming a common diametrical magnetic field in one ring and a magnetic field with and diametrically opposite direction in the adjacent ring.

Новым является то, что магнитные полукольца соседних магнитных колец, ориентированные южными полюсами к немагнитной трубе, смещены от начального положения противостояния магнитных полуколец вдоль трубы по направлению против потока жидкости, а магнитные полукольца, ориентированные северными полюсами к немагнитной трубе, смещены вдоль трубы по направлению потока жидкости, при этом New is that the magnetic half rings of adjacent magnetic rings oriented by the south poles to the non-magnetic pipe are offset from the initial position of the opposition of the magnetic half rings along the pipe in the direction against the fluid flow, and the magnetic half rings oriented by the north poles to the non-magnetic pipe are shifted along the pipe in the direction of the flow liquids, while

сдвинутые магнитные полукольца соседних магнитных колец установлены на внутренней поверхности ферромагнитной втулки на расстоянии друг от друга, не меньшем внутреннего диаметра втулки, которая имеет возможность как осевого, так и вращательного смещения по центральной диамагнитной трубе, при этом с торцев ферромагнитных втулок на диамагнитной трубе установлены распорные диэлектрические втулки, а с торцев устройства - магнитная система, собранная на центральной диэлектрической трубе, зафиксирована герметизирующими фланцами, имеющими резьбовое соединение с внешней ферромагнитной трубой и уплотнительные кольца.shifted magnetic half rings of adjacent magnetic rings are mounted on the inner surface of the ferromagnetic sleeve at a distance from each other, not less than the inner diameter of the sleeve, which has the possibility of both axial and rotational displacement along the central diamagnetic pipe, with spacers installed on the ends of the ferromagnetic bushings on the diamagnetic pipe dielectric bushings, and from the ends of the device a magnetic system assembled on a central dielectric pipe is fixed with sealing flanges having threaded connection to external ferromagnetic pipe and o-rings.

Известно, что эффективность магнитной обработки жидкости и защита НКТ от АСПО осуществляется в результате значительного увеличения числа центров кристаллизации парафинов путем превращения грубодисперсной взвеси кристаллов парафина в тонко дисперсную устойчивую в объеме взвесь путем создания в скважинной жидкости взвешенного слоя гидрофобных частиц - центров кристаллизации парафинов и выноса их потоком жидкости на поверхность.It is known that the effectiveness of magnetic fluid processing and protection of tubing from paraffin wax is carried out as a result of a significant increase in the number of paraffin crystallization centers by converting coarse suspension of paraffin crystals into a finely dispersed suspension stable in volume by creating a suspended layer of hydrophobic particles in the well fluid — paraffin crystallization centers and removing fluid flow to the surface.

На разрушение грубодисперсных агрегатов парафина, кроме их ориентации во внешнем магнитном поле, дополнительно влияют градиент магнитного поля, сила Лоренца, эффект перемагничивания с вращением частиц, которые совместно многократно усиливают действие постоянного магнитного поля при правильном выборе распределения поля в зазоре, где протекает нефть.The destruction of coarse dispersed paraffin aggregates, in addition to their orientation in an external magnetic field, is additionally influenced by the magnetic field gradient, Lorentz force, the magnetization reversal effect with the rotation of particles, which together repeatedly enhance the effect of a constant magnetic field with the correct choice of the field distribution in the gap where the oil flows.

Известно, что магнитное поле, в котором движется жидкость, изменяет угловую скорость движения электронов вокруг атомного ядра. Это изменение угловых скоростей электронов происходит в процессе нарастания того магнитного поля (градиента), в которое попадают атомы вещества, и является результатом возникновения вихревого электрического поля, действующего на электрон.It is known that the magnetic field in which the fluid moves changes the angular velocity of the electrons around the atomic nucleus. This change in the angular velocities of electrons occurs during the growth of the magnetic field (gradient) into which the atoms of the substance fall, and is the result of the appearance of a vortex electric field acting on the electron.

Согласно теореме Лармора единственньм результатом влияния магнитного поля на электронную орбиту является прецессия орбиты и вектора магнитного момента, создаваемого движением электрона по орбите (орбитального магнитного момента) с угловой скоростью Лармора вокруг оси, проходящей через центр орбиты и параллельной вектору напряженности магнитного поля.According to Larmor’s theorem, the only result of the influence of the magnetic field on the electronic orbit is the precession of the orbit and the vector of the magnetic moment created by the electron’s movement in the orbit (orbital magnetic moment) with the Larmor angular velocity around the axis passing through the center of the orbit and parallel to the magnetic field vector.

Поскольку ориентация осей электронных орбит атомов жидкости, движущейся в постоянном магнитном поле, хаотична, для эффективного воздействия магнитного поля на вещество необходимо наличие как радиальной, так и аксиальной составляющих внешнего магнитного поля во всех точках сечения потока жидкости.Since the orientation of the axes of the electronic orbits of the atoms of a liquid moving in a constant magnetic field is chaotic, for the effective action of a magnetic field on a substance, it is necessary to have both radial and axial components of an external magnetic field at all points of the cross section of the fluid flow.

Однако аксиальная составляющая магнитного поля в устройстве, принятого за прототип, незначительна, вследствие чего и эффект воздействия полем на жидкость является недостаточно высоким.However, the axial component of the magnetic field in the device adopted for the prototype is insignificant, as a result of which the effect of the field on the liquid is not high enough.

Для эффективного воздействия магнитного поля на обрабатываемую жидкость необходимо выполнение следующих условий, предъявляемых к устройству для магнитной обработки жидкости:For the effective influence of the magnetic field on the processed fluid, the following conditions must be met for the device for magnetic fluid treatment:

1. Наличие как радиальной, так и продольной составляющих магнитного поля во всех точках сечения потока жидкости.1. The presence of both radial and longitudinal components of the magnetic field at all points of the cross section of the fluid flow.

2. Максимальный магнитный поток должен быть направлен через рабочий зазор магнитного аппарата с протекающей жидкостью.2. The maximum magnetic flux should be directed through the working gap of the magnetic apparatus with the flowing liquid.

3. Максимальная напряженность магнитного поля в каждой пучности.3. The maximum magnetic field strength in each antinode.

4. Максимальный градиент магнитного поля в каждой пучности.4. The maximum magnetic field gradient in each antinode.

5. Возможность и удобство юстировки магнитного поля магнитной системы магнитного аппарата в процессе сборки и тестирования магнитных полей.5. The possibility and convenience of adjusting the magnetic field of the magnetic system of the magnetic apparatus during the assembly and testing of magnetic fields.

Удовлетворение вышеперечисленных условий эффективного воздействия магнитным полем на обрабатываемую жидкость обеспечивается предложенными в заявляемом устройстве конструктивными признаками. Благодаря тому, что южные полюса магнитных полуколец, прилегающие к трубе с жидкостью, смещены по направлению против потока жидкости, а северные полюса магнитных полуколец смещены Satisfaction of the above conditions for effective exposure to the processed fluid with a magnetic field is ensured by the design features proposed in the inventive device. Due to the fact that the southern poles of the magnetic half rings adjacent to the pipe with the liquid are displaced in the direction against the fluid flow, and the northern poles of the magnetic half rings are displaced

вдоль трубы по направлению потока жидкости, достигнута более оптимальная, регулируемая конфигурация магнитного поля в рабочем зазоре жидкости, имеющего как радиальную, так и аксиальную составляющие, соотношение между которыми определяется углом наклона магнитного потока между смещенными полюсами к потоку жидкости, при этом аксиальный магнитный поток ориентирован встречно потоку жидкости.along the pipe in the direction of the fluid flow, a more optimal, adjustable configuration of the magnetic field in the working fluid gap is achieved, having both radial and axial components, the ratio between which is determined by the angle of inclination of the magnetic flux between the offset poles to the fluid flow, while the axial magnetic flux is oriented counter to fluid flow.

Экспериментальные исследования магнитных полей в рабочем зазоре предложенного устройства с использованием датчиков Холла показали наличие интенсивных магнитных полей как аксиального, так и радиального направлений, при этом магнитное поле распределено по всему сечению рабочего канала, достигая пучностей в подполюсных зонах рабочего канала. Вследствие максимального снижения потоков рассеяния магнитного поля через шунтирующие ферромагнитные элементы конструкции и более оптимального расположения магнитных полюсов по длине рабочего канала получены максимальные значения напряженности магнитного поля и градиента магнитного поля в каждой пучности, что является основной предпосылкой эффективного воздействия магнитного поля на обрабатываемую жидкость. Благодаря тому, что магнитные полукольца соседних магнитных колец установлены на внутренней поверхности ферромагнитных втулок с диаметрально противоположными, продольными щелевыми перфорациями и перемычками не менее, чем в двух точках, образованы магнитные модули с возможностью их свободного поступательного и вращательного смещения по центральной трубе, при этом наличие продольных щелевых перфораций во втулке предотвращает шунтирование магнитного потока вокруг центральной трубы с жидкостью по стенкам ферромагнитной втулки, а возможность свободного поступательного и вращательного перемещения модуля снижает трудоемкость монтажа устройства и обеспечивает возможность оптимального размещения магнитных модулей по центральной трубе в процессе юстировки магнитной системы.Experimental studies of magnetic fields in the working gap of the proposed device using Hall sensors showed the presence of intense magnetic fields of both axial and radial directions, while the magnetic field is distributed over the entire cross section of the working channel, reaching antinodes in the sub-polar zones of the working channel. Due to the maximum decrease in magnetic flux scattering fluxes through shunting ferromagnetic structural elements and a more optimal arrangement of magnetic poles along the length of the working channel, the maximum values of the magnetic field strength and magnetic field gradient in each antinode are obtained, which is the main prerequisite for the effective influence of the magnetic field on the processed fluid. Due to the fact that the magnetic half rings of adjacent magnetic rings are mounted on the inner surface of the ferromagnetic bushings with diametrically opposite, longitudinal slotted perforations and jumpers at least at two points, magnetic modules are formed with the possibility of their free translational and rotational displacement along the central tube, while longitudinal slotted perforations in the sleeve prevents magnetic flux shunting around the central pipe with liquid along the walls of the ferromagnetic sleeve, and The possibility of free translational and rotational movement of the module reduces the complexity of the installation of the device and provides the possibility of optimal placement of the magnetic modules in the central tube during the alignment of the magnetic system.

Благодаря тому, что магнитные модули, разделенные распорными немагнитными втулками, закреплены по центральной немагнитной трубе торцевыми фланцами, имеющими резьбовое соединение с внешней ферромагнитной трубой и герметизирующие уплотнительные кольца между фланцами и контактными поверхностями центральной немагнитной и внешней ферромагнитными трубами, конструкция устройства имеет высокую надежность при работе в условиях скважины, так как постоянные магниты магнитных модулей защищены от коррозионного разрушения при контакте с минерализованной скважинной жидкостью.Due to the fact that the magnetic modules, separated by spacer non-magnetic bushings, are fixed on the central non-magnetic pipe by end flanges having a threaded connection to the external ferromagnetic pipe and sealing sealing rings between the flanges and the contact surfaces of the central non-magnetic and external ferromagnetic pipes, the device design has high reliability during operation in well conditions, since the permanent magnets of the magnetic modules are protected from corrosion damage upon contact with a mine alizovannoy borehole fluid.

Таким образом, цель, поставленная в изобретении, достигается благодаря созданию магнитного поля в рабочем зазоре с регулируемой аксиальной и радиальной составляющими, снижению магнитных потоков рассеяния, получению максимальной напряженности магнитного поля и максимального градиента магнитного поля в каждой пучности, формированию магнитной системы из магнитных модулей с возможностью их свободного поступательного и вращательного перемещения по центральной немагнитной трубе с рабочим каналом; фиксации и герметизации магнитных модулей на центральной трубе торцевыми фланцами, имеющими резьбовое соединение с внешней ферромагнитной трубой, и герметизирующими уплотнительными кольцами между фланцами и контактными поверхностями центральной немагнитной и внешней ферромагнитными трубами.Thus, the goal set in the invention is achieved by creating a magnetic field in the working gap with adjustable axial and radial components, reducing the scattering magnetic fluxes, obtaining the maximum magnetic field strength and maximum magnetic field gradient in each antinode, and the formation of a magnetic system of magnetic modules with the possibility of their free translational and rotational movement along the central non-magnetic pipe with a working channel; fixing and sealing the magnetic modules on the central pipe with end flanges having a threaded connection to the external ferromagnetic pipe, and sealing sealing rings between the flanges and the contact surfaces of the central non-magnetic and external ferromagnetic pipes.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1 представлено заявляемое устройство, продольный разрез; на фиг.2 - сечение по АА на фиг.1; на фиг.3 - схема расположения магнитных полуколец в магнитном трехрядном модуле с чередованием полярности S-N-S, N-S-N; на фиг.4, 5 - схемы расположения магнитных полуколец в двухрядном магнитном модуле с продольным противоположным смещением магнитных пар S-N; на фиг.6 представлено распределение радиальной составляющей напряженности магнитного поля по длине магнитного устройства; на фиг.7 - распределение аксиальной The invention is illustrated by drawings, where figure 1 shows the inventive device, a longitudinal section; figure 2 is a section along AA in figure 1; figure 3 - arrangement of magnetic half rings in a magnetic three-row module with alternating polarity S-N-S, N-S-N; figure 4, 5 - arrangement of magnetic half rings in a two-row magnetic module with a longitudinal opposite offset magnetic pairs S-N; figure 6 shows the distribution of the radial component of the magnetic field along the length of the magnetic device; figure 7 - distribution of axial

составляющей напряженности магнитного поля по длине магнитного устройства, представленного на фиг.1.component of the magnetic field along the length of the magnetic device shown in Fig.1.

Устройство для магнитной обработки жидкости (по фиг.1) содержит немагнитную трубу 1, предназначенную для транспортировки потока обрабатываемой жидкости, и установленные на ее поверхности магнитные модули 2, состоящие из ферромагнитных втулок 3 с установленными на их внутренней поверхности без зазора магнитных полуколец 4. По торцам каждого магнитного модуля установлены диэлектрические распорные втулки 5, состоящие из двух полувтулок. Снаружи магнитные модули охвачены ферромагнитной трубой, на которую с каждого из торцев навинчены фланцы 7, фиксирующие магнитную систему, состоящую из магнитных модулей 2 и герметизирующую ее кольцевыми уплотнениями 8,9 между фланцами и коаксиально расположенными центральной немагнитной с внешней ферромагнитой трубами.The device for magnetic processing of liquid (Fig. 1) contains a non-magnetic pipe 1, designed to transport the flow of the processed liquid, and magnetic modules 2 installed on its surface, consisting of ferromagnetic bushings 3 with magnetic half rings 4 mounted on their inner surface without a gap. The ends of each magnetic module are equipped with dielectric spacer sleeves 5, consisting of two half-sleeves. Outside, the magnetic modules are surrounded by a ferromagnetic pipe, onto which flanges 7 are screwed from each end, fixing the magnetic system consisting of magnetic modules 2 and sealing it with 8.9 ring seals between the flanges and the central non-magnetic pipes coaxially located with the external ferromagnetic pipe.

Осевой сдвиг полукольцевых постоянных магнитов с радиально направленными магнитными полями обеспечивает создание как радиальной, так и аксиальной составляющих напряженности магнитного поля, что является одним из условий эффективного воздействия магнитного поля на обрабатываемую жидкость.The axial shift of semicircular permanent magnets with radially directed magnetic fields ensures the creation of both radial and axial components of the magnetic field strength, which is one of the conditions for the effective influence of the magnetic field on the processed fluid.

Экспериментально исследовано распределение магнитного поля заявляемого устройства в рабочем зазоре, при этом замерялись аксиальная и радиальная составляющая напряженности магнитного поля в центре и у внутренней стенки центральной немагнитной трубы. Как видно из графиков (фиг.6, 7), фактически зарегистрировано сильное магнитное поле как радиального, так и аксиального направлений с ярко выраженными пучностями в подполюсных зонах и максимальными градиентом магнитного поля в каждой пучности. Магнитное поле присутствует во всем сечении рабочего канала, увеличивается по направлению от центра к стенке центральной трубы. Таким образом, магнитное поле меняет величину напряженности как по длине трубы, так и по ее радиусу. Следствием этого является наличие как продольного, так и радиального градиента напряженности магнитного поля. Продольный и радиальный градиенты напряженности магнитного поля достигают максимальных значений в пучностях в подполюсных зонах. Таким образом, заявляемое устройство удовлетворяет условиям, выполнение которых необходимо для эффективной обработки жидкости.The distribution of the magnetic field of the claimed device in the working gap was experimentally studied, while the axial and radial components of the magnetic field strength in the center and near the inner wall of the central non-magnetic pipe were measured. As can be seen from the graphs (Fig.6, 7), in fact, a strong magnetic field of both radial and axial directions with pronounced antinodes in the sub-polar zones and the maximum gradient of the magnetic field in each antinode is recorded. The magnetic field is present in the entire cross section of the working channel, increasing in the direction from the center to the wall of the central pipe. Thus, the magnetic field changes the magnitude of the tension both along the length of the pipe and along its radius. The consequence of this is the presence of both a longitudinal and a radial gradient of the magnetic field strength. The longitudinal and radial gradients of the magnetic field reach maximum values in antinodes in the sub-polar zones. Thus, the claimed device meets the conditions, the fulfillment of which is necessary for the effective processing of the liquid.

Модульная структура магнитной системы устройства упрощает монтаж устройства и его ремонт в случае необходимости, а также облегчает точную юстировку магнитной системы в процессе сборки, при этом юстировка магнитного полумодуля осуществляется смещением магнитных полуколец на внутренней поверхности полувтулки, юстировка магнитного модуля осуществляется продольным смещением верхнего полумодуля относительно нижнего полумодуля, а юстировка магнитной системы осуществляется продольным смещением модулей друг относительно друга и поворотом одного модуля относительно другого.The modular structure of the device’s magnetic system simplifies installation and repair of the device if necessary, as well as facilitates accurate alignment of the magnetic system during assembly, while aligning the magnetic half-module by shifting the magnetic half rings on the inner surface of the half-sleeve, aligning the magnetic module by longitudinally shifting the upper half-module relative to the lower half-module, and the adjustment of the magnetic system is carried out by longitudinal displacement of the modules relative to each other and rotates volume of one module relative to another.

Устройство имеет надежную герметизацию и адаптировано для монтажа в колонну насосно-компрессорных труб в процессе спуско-подъемных операций с использованием стандартного оборудования бригад по подъемному ремонту скважин.The device has reliable sealing and is adapted for installation in a string of tubing during tripping operations using standard equipment of crews for lifting wells.

Устройство работает следующим образом. Для магнитной обработки жидкости, например, нефти, с целью предотвращения отложений АСПВ заявляемой устройство монтируют в колонну НКТ и опускают в скважину на 100-150 метров ниже уровня начала отложений парафина. При прохождении нефти по рабочему зазору немагнитной трубы 1 нефть обрабатывается аксиальными магнитными полями, направленными вдоль и навстречу потоку жидкости, а также радиальными магнитными полями, перпендикулярными потоку жидкости. Поскольку ориентация осей электронных орбит атомов жидкости, движущейся в постоянном магнитном поле, хаотична, для эффективного воздействия магнитного поля на вещество необходимо наличие как радиальной, так и продольной составляющей внешнего магнитного поля во всех точках сечения потока жидкости, что и достигнуто в заявляемом устройстве.The device operates as follows. For magnetic treatment of a liquid, for example, oil, in order to prevent deposits of ASW, the inventive device is mounted in a tubing string and lowered into the well 100-150 meters below the level of the beginning of paraffin deposits. When oil passes through the working gap of the non-magnetic pipe 1, the oil is treated with axial magnetic fields directed along and towards the fluid flow, as well as radial magnetic fields perpendicular to the fluid flow. Since the orientation of the axes of the electronic orbits of the atoms of the liquid moving in a constant magnetic field is chaotic, for the effective action of the magnetic field on the substance, it is necessary to have both the radial and longitudinal components of the external magnetic field at all points of the cross section of the fluid flow, which is achieved in the inventive device.

В результате значительного увеличения числа центров кристаллизации парафинов путем превращения грубодисперсной взвеси кристаллов парафина в тонкодисперсную устойчивую в объеме взвесь, что обусловлено созданием в скважинной жидкости взвешенного слоя гидрофобных частиц - центров кристаллизации парафинов и их выносом потоком жидкости на поверхность.As a result of a significant increase in the number of paraffin crystallization centers by converting coarse suspension of paraffin crystals into a finely dispersed suspension stable in volume, which is caused by the creation of a suspended layer of hydrophobic particles in the well fluid - paraffin crystallization centers and their removal by the fluid flow to the surface.

Вследствие снижения потоков рассеяния через шунтирующие ферромагнитные элементы конструкции повышена напряженность магнитного поля в рабочем зазоре и образована необходимая для эффективной работы устройства аксиальная составляющая напряженности магнитного поля, направленная против потока жидкости и практически отсутствующая в аналоге.Due to the reduction of scattering fluxes through shunting ferromagnetic structural elements, the magnetic field strength in the working gap is increased and the axial component of the magnetic field strength necessary for effective operation of the device is formed, directed against the fluid flow and practically absent in the analogue.

Наблюдается рост амплитуды аксиальной составляющей напряженности магнитного поля в рабочем зазоре в 10 и более раз и резкий рост ее градиентов по сравнению с прототипом.There is an increase in the amplitude of the axial component of the magnetic field in the working gap by a factor of 10 or more and a sharp increase in its gradients compared to the prototype.

Данное устройство можно использовать как в нефтяных скважинах, так и в трубопроводах систем сбора и транспорта нефти для предотвращения отложений АСПВ, снижения вязкости высоковязких эмульсий, снижения коррозионной активности жидкости.This device can be used both in oil wells and in pipelines of oil collection and transport systems to prevent ASW deposits, reduce the viscosity of highly viscous emulsions, and reduce the corrosiveness of liquids.

Лабораторные и промысловые испытания опытных образцов показали их высокую эффективность, заключающейся в повышении межочистного периода скважин в пять раз и более.Laboratory and field tests of the prototypes showed their high efficiency, which consists in increasing the inter-treatment period of wells by five times or more.

Источники информацииSources of information

1. RU, патент 2091323, кл. С 02 F 1/48, 1997.1. RU, patent 2091323, cl. C 02 F 1/48, 1997.

2. RU, патент 2133710, кл. С 02 F 1/48, 1999.2. RU, patent 2133710, cl. C 02 F 1/48, 1999.

3. RU, патент 2085507, кл. С 02 F 1/48, 1997.3. RU, patent 2085507, cl. C 02 F 1/48, 1997.

4. RU, патент 2127708, кл. С 02 F 1/48, 1999.4. RU, patent 2127708, cl. C 02 F 1/48, 1999.

5. RU, патент 2198849, кл. С 02 F 1/48, 2001.5. RU, patent 2198849, class. C 02 F 1/48, 2001.

Claims

1. A device for magnetic fluid treatment, containing an external ferromagnetic pipe and an internal non-magnetic pipe for the flowing fluid with at least two magnets installed on its outer surface in the annular gap, each of which is made of two half rings magnetized radially opposite and made up of adjacent to each other to each other with non-working surfaces of bar permanent magnets forming a common diametrical field in one magnetic ring and a magnetic field of diametrically opposite direction in an adjacent ring, characterized in that the magnetic half rings of adjacent magnetic rings oriented by the south poles to the non-magnetic central pipe are offset from the opposing position along the pipe in the direction opposite to the fluid flow, and the magnetic half rings oriented by the north poles to the non-magnetic pipe are shifted along the pipe in the direction fluid flow, while the shifted magnetic half rings of adjacent magnetic rings are mounted on the inner surface of the ferromagnetic bushings at a distance from each other no less than the inner diameter of these bushings, forming modules with the possibility of their free translational and rotational movement on the central non-magnetic pipe, while the ferromagnetic bushings of the magnetic modules have slotted perforations diametrically opposed and directed along the bushings with jumpers at least at two points located in the plane separating upper and lower magnetic half rings and equal in width to the interval between half rings, and at both ends the magnetic modules are separated by non-magnetic spacers half-rings and fixed on the center of the nonmagnetic pipe end flanges having screw connections to the outer tube and the ferromagnetic sealing rubber rings between the flanges and the contact surfaces of the central nonmagnetic and ferromagnetic outer tubes.

2. The device according to claim 1, characterized in that the magnetic modules are made in three rows with alternating polarity of conditionally upper magnetic half rings SNS, and conditionally lower NSN, with a polarity counting in the direction of fluid flow, while the S - poles of each magnetic ring are displaced in the opposite direction fluid flow, and N - poles are displaced in the direction of fluid flow.

3. The device according to claim 1, characterized in that the magnetic modules are made of two pairs of magnetic half rings S-N, while one of the pairs of magnetic half rings is offset in the longitudinal direction with respect to the other by an amount equal to or less than the distance between the magnetic half rings in the pair.

4. The device according to claim 1, characterized in that the ferromagnetic bushings of each magnetic module are made of two half-cylinders of different lengths equal to the distance between the opposite ends of the magnetic half rings of each magnetic pair and with a longitudinal interval between the half-cylinders equal to the interval between the offset ends of the magnetic half rings.