Вход
  1. Главная
  2. Журналы
  3. Территория "Нефтегаз"
  4. Территория "Нефтегаз" 9-10.2021
Территория Нефтегаз 9-10.2021

Научная статья

УДК 533.9.082.74+622.692
(UDK 533.9.082.74+622.692)

Для получения доступа к статьям

Авторизуйтесь

ТРАНСПОРТ И ХРАНЕНИЕ НЕФТИ И ГАЗА (OIL AND GAS TRANSPORTATION)

АНАЛИЗ ЭФФЕКТИВНОСТИ ПЕРЕДАЧИ В НЕФТЯНЫЕ СРЕДЫ ЭНЕРГИИ СВЧ ЭЛЕКТРОМАГНИТНОГО ПОЛЯ, СОЗДАВАЕМОГО ПОГРУЖНЫМ ИЗЛУЧАТЕЛЕМ

(ANALYSIS OF THE EFFICIENCY OF TRANSMISSION OF MICROWAVE ELECTROMAGNETIC FIELD ENERGY GENERATED BY A SUBMERGED EMITTER INTO OIL ENVIRONMENTS)

В статье рассмотрен процесс передачи энергии сверхвысокочастотного электромагнитного поля от погружного излучателя в нефтяные среды различного фракционного состава (товарную нефть, а также выделенные из нее перегонкой тяжелую и легкую фракции). Отмечено, что эффективность данного технического решения обусловлена высокой способностью электромагнитной волны проникать в нагреваемую нефтяную среду на большую глубину, причем процесс передачи энергии, характеризующийся объемным тепловыделением, может в значительной степени повысить эффективность теплопередачи в нефтяные среды, имеющие низкий коэффициент теплопроводности.
Представлены результаты экспериментального определения параметров работы установки с биконическим рупорным излучателем для передачи энергии сверхвысокочастотного электромагнитного поля в нефтяные среды. В ходе экспериментов установлено, что значительное влияние на характер согласованности режима работы излучателя (и, как следствие, на коэффициент полезного действия) в нефтяных средах оказывает наличие или отсутствие непосредственного контакта излучателя с нагреваемой средой. В целях исключения непосредственного контакта биконического рупорного излучателя и нагреваемой среды использовался разделитель сред из фторопласта.
Экспериментально определены частоты, на которых коэффициент полезного действия передачи энергии сверхвысокочастотного электромагнитного поля достигал максимальных значений. Установлено, что спектр поглощения нефтяной среды главным образом определяется содержанием легких фракций. Для тяжелой фракции нефти наиболее эффективен нагрев на частотах 2,25 и 2,73 ГГц, тогда как для товарной нефти и легкой фракции значение данного показателя составляет 2,3 ГГц. Для излучателя, передающего энергию сверхвысокочастотного электромагнитного поля и имеющего непосредственный контакт с нефтяной средой, целесообразно производить нагрев тяжелой фракции нефти на частоте 2,08 ГГц, а легкой фракции и товарной нефти – на частоте 2,1 ГГц.
В целом по результатам исследования сделан вывод о перспективности направления нагрева нефтяных сред в технологических емкостях для хранения жидких высоковязких углеводородов с помощью передачи энергии сверхвысокочастотного электромагнитного поля.

The paper considers the process of transmission of ultrahigh-frequency electromagnetic field energy from a submersible radiator into oil media of different fractional composition (commercial oil, as well as heavy and light fractions separated from it by distillation). It is noted that the effectiveness of this technical solution is due to the high capability of electromagnetic waves to penetrate into the heated oil medium to a greater depth, and the process of energy transfer characterized by volumetric heat transfer can significantly improve the efficiency of heat transfer into oil mediums having a low coefficient of thermal conductivity. We present the results of experimental determination of operating parameters of the installation with a biconical horn radiator for transmission of ultrahigh-frequency electromagnetic field energy into petroleum media. In the course of the experiments it was found that the presence or absence of direct contact of the radiator with the heated medium has a significant impact on the nature of the mode consistency of the radiator (and, consequently, on the coefficient of performance) in the oil environments. In order to eliminate the direct contact of the biconical horn radiator with the heated medium we used a separation medium made of fluoroplastic. Experimentally determined the frequencies at which the coefficient of efficiency of the ultrahigh-frequency electromagnetic field energy transfer reached its maximum values. It was found that the absorption spectrum of the oil medium is mainly determined by the content of light fractions. For the heavy oil fraction, the heating at frequencies 2.25 and 2.73 GHz is the most effective, whereas for the commercial oil and light fractions the value of this parameter is 2.3 GHz. For the radiator transmitting energy of ultrahigh frequency electromagnetic field and having direct contact with oil medium, it is expedient to heat up heavy oil fraction at frequency 2.08 GHz, and light fraction and commercial oil – at frequency 2.1 GHz.
In general, according to the results of the study, it is concluded that the direction of oil medium heating in technological tanks for storing liquid high-viscosity hydrocarbons by means of energy transfer of ultrahigh-frequency electromagnetic field is promising.

НЕФТЯНАЯ СРЕДА, ТЯЖЕЛАЯ ФРАКЦИЯ, ЛЕГКАЯ ФРАКЦИЯ, ЭНЕРГИЯ, НАГРЕВ ДИЭЛЕКТРИКА, ЭЛЕКТРОМАГНИТНОЕ ПОЛЕ, СВЧ

OIL MEDIUM, HEAVY FRACTION, LIGHT FRACTION, ENERGY, DIELECTRIC HEATING, ELECTROMAGNETIC FIELD, MICROWAVE

А.Ф. Секачев1, e-mail: Seka4ev_andrei@mail.ru;

В.В. Шалай1;

Р.Н. Иванов1;

А.В. Сеченова1;

А.А. Слептарев1

1 Федеральное государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования «Омский государственный технический университет» (Омск, Россия).

A.F. Sekachev1, e-mail: Seka4ev_andrei@mail.ru;

V.V. Shalay1;

R.N. Ivanov1;

A.V. Sechenova1;

A.A. Sleptarev1

1 Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Omsk State Technical University” (Omsk, Russia).

Секачев А.Ф., Шалай В.В., Иванов Р.Н., Сеченова А.В., Слептарев А.А. Анализ эффективности передачи в нефтяные среды энергии СВЧ электромагнитного поля, создаваемого погружным излучателем // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2021. № 9–10. С. 74–79.

Sekachev A.F., Shalay V.V., Ivanov R.N., Sechenova A.V., Sleptarev A.A. Analysis of the Efficiency of Transmission of Microwave Electromagnetic Field Energy Generated by a Submerged Emitter into Oil Environments. Territorija “NEFTEGAS” [Oil and Gas Territory]. 2021;(9–10):74–79. (In Russ.)

Цао Бо. Исследование воздействия микроволнового излучения на свойства высоковязких нефтей с целью повышения эффективности их транспортировки: автореф. дис… канд. техн. наук. М.: Издательский центр РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, 2017. 24 с.

Ковалева Л.А., Зиннатуллин Р.Р., Шайхисламов Р.Р. К исследованию влияния температуры обработки на конечную вязкость нефтяных сред // Теплофизика высоких температур. 2010. Т. 48. № 5. С. 796–798.

Kappe C.O., Pieber B., Dallinger D. Microwave Effects in Organic Synthesis: Myth or Reality? // Angewandte Chemie (International Edition). 2013. Vol. 52. No. 4. P. 1088–1094.

Lv X., Zhanlong S., Yu J. et al. Study on the Demulsification of Refinery Oily Sludge Enhanced by Microwave Irradiation // Fuel. 2020. Vol. 279. No. 7. P. 118417.

Ковалева Л.А., Зиннатуллин Р.Р., Муллаянов А.И. и др. Эволюция микроструктуры водонефтяных эмульсий в высокочастотных и сверхвысокочастотных электромагнитных полях // Теплофизика высоких температур. 2013. Т. 51. № 6. С. 952–955.

Балакирев В.А., Сотников Г.В., Ткач Ю.В., Яценко Т.Ю. ВЧ метод устранения парафиновых пробок в оборудовании нефтяных скважин и нефтепроводах // Электромагнитные явления. 1998. Т. 1. № 4. С. 552–570.

Юдина В.О., Архангельский Ю.С. Применение СВЧ-энергии для нагрева жидкости в потоке // Вопросы электротехнологии. 2019. № 1 (22). С. 22–34.

Ковалева Л.А., Миннигалимов Р.Р., Зиннатуллин Р.Р. Разрушение водонефтяных и нефтешламовых эмульсий электромагнитными полями. Уфа: БашГУ, 2013. 164 c.

Анфиногенов В.И. Математическое моделирование СВЧ-нагрева диэлектриков: дис. … докт. техн. наук. Казань, 2006. 340 с.

Способ и устройство разжижения нефтяных шламов внутри резервуаров и закрытых емкостей СВЧ-полем: пат. 2681619 РФ; МПК В08В 9/08, В08В 3/10 / В.П. Кисмерешкин, А.Ф. Секачев, А.Е. Яковлев, А.Ф. Фицнер; патентообладатель – ФГБОУ ВО «Омский государственный технический университет»; № 2017147175, заявл. 29.12.2017, опубл. 11.03.2019.

Секачев А.Ф., Шалай В.В., Земенков Ю.Д. и др. Экспериментальное исследование передачи энергии сверхвысокочастотного электромагнитного поля в нефтяную среду посредством погружного излучателя // Известия высших учебных заведений. Нефть и газ. 2021. № 3. С. 120–129.

Иванов В.А., Прямоносов О.В., Кисмерешкин В.П., Секачев А.Ф. Анализ возможности применения электромагнитного излучения в трубопроводном транспорте высоковязкой нефти // Материалы II Всероссийской научно-практической конференции «Трубопроводный транспорт углеводородов». Омск, 2018. C. 7–12.

Лавров А.С., Резников Г.Б. Антенно-фидерные устройства: учеб. пособие для вузов. М.: Советское радио, 1974. 368 c.

Cao Bo. Study of Microwave Radiation Impact on the Properties of High-Viscosity Oils in Order to Improve their Transportation Efficiency. The abstract of the thesis of the Candidate of Engineering Science. Moscow: Gubkin Russian State University of Oil and Gas (NRU) Publishing Center; 2017. (In Russ.)

Kovaleva L.A., Zinnatullin R.R., Shaikhislamov R.R. On Studying the Influence of Treatment Temperature on Finite Viscosity of Oil Media. High Temperature. 2010;48(5):759–760.

Kappe C.O., Pieber B., Dallinger D. Microwave Effects in Organic Synthesis: Myth or Reality? Angewandte Chemie (International Edition). 2013;52(4):1088–1094.

Lv X., Zhanlong S., Yu J. et al. Study on the Demulsification of Refinery Oily Sludge Enhanced by Microwave Irradiation. Fuel. 2020;279(7):118417.

Kovaleva L.A., Zinnatullin R.R., Mullayanov A.I. et al. Microstructure Evolution of Water-Oil Emulsions in High-Frequency and Microwave Electromagnetic Fields. High Temperature. 2013;51(6):870–872.

Balakirev V.A., Sotnikov G.V., Tkach Y.V., Yatsenko T.Y. High-Frequency Method of Elimination of Paraffin Plugs in Oil Well Equipment and Oil Pipelines. Elektromagnitnye yavleniya [Electromagnetic Phenomena]. 1998;1(4):552–570. (In Russ.)

Yudina V.O., Arkhangelskyi Yu.S. Using the Microwave Energy for Heating the Fluid Flow. Voprosy elektrotekhnologii [Journal of Electrotechnics]. 2019;1(22):22–34. (In Russ.)

Kovaleva L.A., Minnigalimov R.R., Zinnatullin R.R. Destruction of Water-Oil and Oil-Slime Emulsions by Electromagnetic Fields. Ufa: Bashkir State University; 2013. (In Russ.)

Anfinogenov V.I. Mathematical Modelling of the Microwave Heating of Dielectrics. Thesis of the Candidate of Engineering Science. Kazan; 2006. (In Russ.)

Kismereshkin V.P., Sekachev A.F., Yakovlev A.E., Fitsner A.F. Method and Device for Diluting Oil Sludge Inside Tanks and Closed Capacities with Microwave-Field: patent 2681619 RU; IPC В08В 9/08, В08В 3/10. Patent holder – Federal State Budgetary Educational Institution of Higher Education “Omsk State Technical University”; No. 2017147175, appl. 29.12.2017, publ. 11.03.2019. (In Russ.)

Sekachev A.F., Shalai V.V., Zemenkov Yu.D. et al. Experimental Study of the Transmission of Energy of a Microwave Electromagnetic Field into the Oil Environment Employing a Submersible Emitter. Izvestiya vysshikh uchebnykh zavedeniy. Neft' i gaz [Oil and Gas Studies]. 2021;(3):120–129. (In Russ.)

Ivanov V.A., Prytanosov O.V., Kismereshkin V.P., Sekachev A.F. Analysis of Electromagnetic Radiation Application Possibility in Pipeline Transport of High-Viscosity Oil. In: Materials of II All-Russian Scientific-Practical Conference “Pipeline Transport of Hydrocarbons”. Omsk; 2018. P. 7–12. (In Russ.)

Lavrov A.S., Reznikov G.B. Antenna-Feeder Devices: textbook for higher education institutions. Moscow: Sovetskoye radio [Soviet Radio]; 1974. 368 p. (In Russ.)

Назад к журналу
NEFTEGAS.info

Внимание к деталям — от идеи
до воплощения! Только актуальная информация и свежие новости.

О нас

 

 

Контакты

108811, г. Москва, Киевское ш.,
Бизнес-парк «Румянцево», корп. Б,
подъезд 5, офис 506 Б

+7 (495) 240-54-57