Аппараты для воздействия на водонефтяные эмульсии магнитным полем (стр. 4 из 5)
Таблица 4
Зависимость сечения кабеля от расстояния индукторvблок управления
| Расстояние от индуктора до блока управления, метров | Сечение каждой жилы кабеля, мм2 |
| 1-10 | 3 |
| 10-25 | 4 |
| 25-50 | 6 |
| 50-100 | 8 |
Установка питается от трехфазной четырехпроводной электрической сети (подключается идущим в комплекте кабелем РПШ-4х2,5). Хотя работоспособность сохраняется и при питании от однофазной сети, подобный режим работы ведет к перегреву цепей гальванической развязки и выходу установки из строя.
Техническая характеристика индуктора
Индуктор электромагнитной установки с изменяемыми параметрами должен соответствовать следующим требованиям:
1 Основные параметры и размеры
1.1 Тип- электромагнитный;
1.2 Исполнение взрывозащиты 2ExsIIaT4 по ГОСТ 12.1.020-76;
1) уровень защиты - 2 (электрооборудование повышенной надежности против взрыва);
2) вид исполнения защиты "m" (заливка компаундом);
3) категория смеси "IIa" (БЭМЗ>0,9мм);
4) группа смеси "Т3" (температура самовоспламенения 200-3000С);
1.3 Область применения - обработка потоков жидкостей.
1.4 Место установки - трубопроводы систем нефтесбора и поддержания пластового давления.
1.5 Максимальное давление перекачиваемой жидкости в трубопроводе, МПа- 1,6;
1.6 Скорость движения перекачиваемой жидкости до 1,1 м/с,
1.7 Плотность перекачиваемой жидкости до 970 кг/м3.
1.8 Вид климатического исполнения -Хл по ГОСТ15150-69.
1.9 Температура перекачиваемой жидкости - до 20
10 оС;1.10 рН перекачиваемой жидкости- 4,0 - 9,5;
1.11 Присоединение - фланцевое;
1.12 Ориентировочные размеры в соответствии с рис. 8.
1.13 Величина магнитной индукции - максимальное - 0,1 Т;
- минимальное - 0,001 Т ;
1.14 Частота переменного магнитного поля - от 10 до 50 Гц;
1.15 Форма изменения напряженности магнитного поля- импульсная, затухающая.
1.16 Максимальная мощность установки- 2100 Вт;
1.17 Напряжение питания установки - 220 В
10 % (380 10 %)1.18 Частота тока питания установки - 50 Гц
10 %;1.19 Число витков намагничивающей катушки- 200.
1.20 Сечение медного провода- мин. 12 мм2.
1.21 Пиковое значение тока- 37 А.
1.22 Среднее значение тока - 2 А
4. Сравнительный анализ электромагнитных установок УМП
Разработаные электромагнитные установки УМП (ТУ 39-80400-008-99), которые отличаются различным исполнением индуктора и управляющей станции. Рассмотрим задачу анализа установок УМП по их техническим характеристикам и параметрам с использованием теории нечетких множеств. Основные технические характеристики, параметры трудоемкости и металлоемкости изготовления установок представлены в табл. 5. и 6.
Таблица 5.
Технические характеристики и параметры установок УМП
| Марка УМППараметры установок УМП | УМП-108 | УМП-159 | УМП-325 |
| 1 Условный диаметр трубы, мм | 108 | 159 | 325 |
| 2 Перекрытие проходного сечения, % | 50 | 10 | 10 |
| 3 Давление перекачиваемой жидкости, МПа | 6,4 | 1,0 | 1,0 |
| 4 Длина индуктора, мм | 700 | 1200 | 1400 |
| 5 Масса индуктора, кг | 40 | 60 | 900 |
| 6 Регулируемая величина магнитной индукции, Т | 0-0,13 | 0-0,10 | 0-0,06 |
| 7 Изменение режимов | Дискрет. | Дискрет. | Плавное |
| 8 Рабочая частота, Гц | 10-100 | 10-30 | 10-60 |
| 9 Форма изменения сигнала | |||
| 9.1 Синусоидальная | Есть | Есть | Есть |
| 9.2 Импульсный режим | Нет | Нет | Есть |
| 10 Наличие компенсатора | Не треб. | Необходим | Не треб. |
Таблица 6
Трудоемкость и металлоемкость изготовления установок УМП
| Параметры установок УМП | УМП-108 | УМП-159 | УМП-325 |
| 1 Трудоемкость индуктора, час | 85 | 40 | 785 |
| 2 Трудоемкость станции управления, час | 215 | 215 | 230 |
| 3 Материалоемкость индуктора, тыс. руб. | |||
| 3.1 Нержавеющая сталь | 1600 | нет | 3200 |
| 3.2 Электротехническая сталь | 200 | 200 | 32000 |
| 3.3 Конструкционная сталь | 100 | 150 | 6000 |
| 3.4 Обмотка | 100 | 300 | 6000 |
| 3.5 Антикоррозионная композиция | 50 | 600 | 2100 |
| 3.6 Полимерные материалы | нет | 300 | 2700 |
| 4 Материалоемкость станции управления, тыс. руб. | 4500 | 4500 | 6000 |
| 5 Приспособления, тыс. руб. | нет | 500 | 5200 |
Суммарные вероятности альтернатив
| А1(УМП-108) | А2 (УМП-159) | А3 (УМП-325) |
| 0,9300 | 1,2000 | 0,9048 |
По сравниваемым параметрам лучшей установкой является УМП-159, так как имеет наибольшую суммарную вероятность принадлежности.
5. Обоснование совместного использования деэмульгаторов с установками магнитной обработки
При испытаниях деэмульгаторов на Ватьеганском месторождении получены данные по деэмульгирующему эффекту (табл. 7).
Таблица 7
Эффективность применения деэмульгаторов
| Деэмульгатор | Безмагнитнойобработки | Форма изменения напряженности магнитного поля при магнитной обработке | |||
| треугольная | прямоугольная | синусои-дальная | импульсная | ||
| ХПД-005 | 55,0 | 70,5 | 68,9 | 68,7 | 78,9 |
| СТХ-2 | 58,8 | 58,8 | 61,2 | 67,4 | 70,2 |
| СТХ-5 | 52,9 | 54,1 | 64,2 | 64,2 | 70,5 |
| Союз-А | 66,1 | 70,0 | 75,6 | 75,6 | 89,5 |
Анализировались эмульсии с обводненностью 68 %. Лабораторные испытания проводились без магнитной обработки и при обработке магнитным полем, напряженность во времени изменялась знакопеременно по закону треугольника, прямоугольника, синусоидально, импульсно. Дозировка деэмульгатора v 40 мг/л.
Проанализируем эффективность использования различных деэмульгаторов, используя статистические методы теории принятия решений. По оптимистичному критерию, выбрав максимальные значения по строкам (78,5; 70,2; 70,5; 89,5) лучшее значение имеет деэмульгатор Союз-А.
По пессимистическому критерию Вальда лучшим из деэмульгаторов считается тот, у которого деэмульгирующий эффект из всех минимальных по строкам значений максимален. Выберем по строкам минимальные значения (55,0; 58,8; 52,9; 66,1). Лучшим также является деэмульгатор Союз-А.
Отойдем от крайних оптимистичных и крайних пессимистичных значений, используя критерий Гурвица. Для его использования необходимо выбрать величину 1£ С £0. При С=1 это критерий "пессимизма" Вальда, а при С=0 это критерий крайнего пессимизма. Для нашей задачи примем С=0,6. Рассчитаем значения критерия для каждой строки:
ZHW1= 0,6 х 55,0 +(1-0,6) х78,9=64,56
ZHW2= 0,6 х 55,8 +(1-0,6) х70,2=61,56
ZHW3= 0,6 х 52,9 +(1-0,6) х70,5=59,94
ZHW4= 0,6 х 66,1 +(1-0,6) х89,5=72,4
Лучшим также остается деэмульгатор Союз-А. Далее воспользуемся критерием Севиджа, который позволяет выбрать деэмульгатор с наименьшим риском в самой неблагоприятной ситуации.
Выберем в каждом столбце максимальное значение max(eij). Составим разницу max(eij)-eij =rij. Эта разность является риском при использовании деэмульгатора по определенной технологии. Построим матрицу рисков (табл. 8).
Выберем в каждой строке максимальное значение (11,1; 19,7; 19,0; 0,05). Минимальное значение риска присуще деэмульгатору Союз-А. На втором месте находится деэмульгатор ХПД-005. Риск при использовании деэмульгаторов СТХ значительно выше. Таким образом, можно заключить, что при выборе деэмульгатора предпочтение по деэмульгирующему эффекту имеют
Таблица 8
Матрица рисков
| Деэмульгатор | Безмагнитной обработки | Форма изменения напряженности магнитного поля при магнитной обработке | |||
| Треугольная | Прямоугольная | Синусоидальная | Импульсная | ||
| ХПД-005 | 11,1 | 0 | 6,7 | 6,9 | 10,6 |
| СТХ-2 | 7,3 | 11,7 | 14,4 | 8,2 | 19,3 |
| СТХ-5 | 13,2 | 16,4 | 11,4 | 11,4 | 19 |
| Союз-А | 0 | 0,05 | 0 | 0 | 0 |
реагенты Союз-А и ХПД-005. Окончательное решение о выборе приемлемого деэмульгатора следует принять, анализируя химреагенты по всему комплексу показателей, хотя основными остаются деэмульгирующая способность и стоимость.
Анализируемые деэмульгаторы наиболее эффективно будут работать совместно с магнитной обработкой. Причем предпочтительно импульсное изменение напряженности магнитного поля. Проанализируем влияние формы изменения напряженности магнитного поля (треугольное, прямоугольное, синусоидальное) на эффективность действия деэмульгаторов. Для этого из матрицы табл. 8 исключим столбцы 2 и 6 и получим новую матрицу (табл. 9).
Таблица 9
Эффективность применения деэмульгаторов
| Деэмульгатор | Форма изменения напряженности | ||
| Треугольная | Прямоугольная | Синусоидальная | |
| ХПД-005 | 70,5 | 68,9 | 68,7 |
| СТХ-2 | 58,8 | 61,2 | 67,4 |
| СТХ-5 | 54,1 | 64,2 | 64,2 |
| Союз-А | 70,0 | 75,6 | 75,6 |
Анализируя матрицу по критерию Вальда, (54,1; 61,2; 64,2) мы видим, что незначительное преимущество имеет синусоидальная форма изменения напряженности магнитного поля. По "оптимистичному" критерию, (70,5; 75,6; 75,6) несколько лучшие значения имеют прямоугольная и синусоидальная форма изменения сигнала напряженности магнитного поля.
По критерию Гурвица, (60,8; 67,0; 68,8), рассчитанному при С=0,6, также небольшое преимущество имеет синусоидальная форма изменения напряженности.