專利名稱：減少石油管道中的沉積物的方法和裝置的制作方法
減少石油管道中的沉積物的方法和裝置
相關(guān)申請的交叉引用本申請是2008年3月20日提交的、名稱為“MAGNETIC FIELD PROCESS FOR PREVENTING WAX SEPARATION IN PETROLEUM"、申請?zhí)枮?12/052,沘7 的美國專利 申請的部分繼續(xù)申請，并要求于2007年3月20日提交的申請?zhí)枮?007100382^.X的中國 專利申請的利益。通過引用的方式將之前的各個申請整體并入作為該說明書的一部分。技術(shù)領(lǐng)域
本專利申請主要涉及采油，更具體而言，是涉及防止、減少或者消除石油管道 或者抽油機的抽油桿中的沉積物的方法和裝置。
相關(guān)技術(shù)的說明全球的石油提煉工業(yè)總是被蠟(例如鏈烷烴，也被稱作石蠟)和油井管中的污垢沉 積物所困擾。蠟沉積造成對抽油桿的侵蝕和阻礙，而污垢沉積導(dǎo)致抽油桿的加速磨損， 從而導(dǎo)致石油減產(chǎn)甚至停產(chǎn)，而采用化學(xué)品來消除蠟又會造成對環(huán)境的化學(xué)污染。嚴重 的污垢沉積物甚至可能需要用熱水來清洗油井。而且，現(xiàn)存的機械刮刀需耗時耗力，也 耗費材料和能量，而結(jié)果總是低于理想值。
為了增加石油產(chǎn)量，現(xiàn)有的技術(shù)利用物理的和化學(xué)原理，例如電磁場和超聲 波，通過利用相應(yīng)的感應(yīng)器來激活容易被分離的污垢分子來減少污垢累積，但是效果一 般都不令人滿意。例如，申請?zhí)枮?9250279.9、名稱為“油井清蠟裝置”的中國實用新 型專利采用卷揚機將連接脈沖信號發(fā)送機的電纜置于井下，并利用換能器將脈沖信號轉(zhuǎn) 換為超聲波以消除油井中的蠟沉積。然而，這種設(shè)備需要被置于原油管道的內(nèi)部才能運 行。發(fā)明內(nèi)容
在一個實施例中，提供了一種用來消除輸油管線上的沉積物的裝置。該裝置可 包括可被連接到輸油管線的管道，該管道可具有為輸油管線中的流體流動限定方向的管 軸。該裝置還可包括環(huán)繞地設(shè)置在所述管道周圍的第一和第二勵磁繞組，和適于將電波 電氣地傳送至所述第一勵磁繞組和所述第二勵磁繞組的電波發(fā)生器。響應(yīng)于所述電波， 所述第一勵磁繞組適于產(chǎn)生具有第一磁軸的第一磁場，所述第二勵磁繞組適于產(chǎn)生具有 第二磁軸的第二磁場。所述第一磁軸與所述第二磁軸可不共線，至少所述第一磁軸與所 述管軸可以不共線。
一種用來減少石油管道中的沉積物的裝置的實施例可包括接近石油管道設(shè)置的 勵磁繞組，石油管道具有適于石油流體的流動的通道。勵磁繞組適于產(chǎn)生延伸進入所述 管道的通道的磁場。該裝置可包括適于將電波傳送至所述勵磁繞組以使勵磁繞組響應(yīng)于 所述電波而產(chǎn)生所述磁場的電波發(fā)生器。所述電波包括高頻分量、低頻分量和超低頻分 量，所述高頻分量可包括頻率范圍為大約25 kHz至大約65kHz的高頻，所述低頻分量可 包括頻率范圍為大約25Hz至大約MOHz的低頻，所述超低頻分量可包括頻率范圍為大約0.1 Hz至大約IOHz的超低頻。在某些實施例中，所述高頻、所述低頻和所述超低頻中的 至少一個至少部分地基于能夠在所述石油管道中流動的石油流體的特性來選擇。在一實施例中提供了一種減少石油管道中的沉積物的方法。該方法包括產(chǎn)生 包含高頻分量、低頻分量和超低頻分量的電波，所述高頻分量可包括頻率范圍為大約25 kHz至大約65kHz的高頻，所述低頻分量可包括頻率范圍為大約25Hz至大約240Hz的低 頻，所述超低頻分量包括頻率范圍為大約0.1 Hz至大約IOHz的超低頻。該方法還包括 在石油流體流過所述管道時將所述電波施加至多個環(huán)繞地設(shè)置在石油管道周圍的勵磁繞 組。在某些實施例中，阻止蠟和污垢在油井中堆積的裝置包括含有多個分段式勵磁 繞組的激勵器和適于產(chǎn)生電波并將電波提供給該多個勵磁繞組的電波發(fā)生器。激勵器可 外安裝在位于油井的井口上的采油樹處的非磁性管道周圍，對所述多個勵磁繞組施加電 波，多個勵磁繞組就可適于產(chǎn)生多個串聯(lián)的且連續(xù)反向的磁極。電波發(fā)生器可適于接收 交流輸入，對交流輸入進行整流，并輸出具有寬頻譜高次諧波的脈沖電流和在0.5-lOHz 的超低頻率范圍內(nèi)周期性地變化的脈沖激勵波，形作為電波。在某些實施例中，激勵器包括50個分段勵磁繞組或者更少一些。在一些其它 實施例中，該多個勵磁繞組以串聯(lián)、并聯(lián)和相控陣連接中的任意一種方式相互連接，以 產(chǎn)生相應(yīng)的具有不同強度和頻率的電磁場。在某些實施例中，電波發(fā)生器包括至少一個 適于對交流輸入進行整流的橋式晶閘管。在這些實施例中，至少一個橋式晶閘管的導(dǎo)通 角是由在0.5-10HZ的超低頻率范圍內(nèi)周期性地變化的觸發(fā)電位所控制。在另外的實施例 中，由所述至少一個橋式晶間管輸出的脈沖激勵波形包括近似的方波前沿。在某些實施例中，阻止蠟和污垢在油井中堆積的裝置還另外包括適于基于來自 激勵器的溫度反饋的表征來控制電波發(fā)生器的溫度反饋控制器。在某些實施例中，阻止 蠟和污垢在油井中堆積的裝置還另外包括適于設(shè)定由激勵器產(chǎn)生的磁場強度、電波發(fā)生 器的初始值和超低頻率中的至少一個的控制器。 本發(fā)明的實施例可降低石油粘度，并防止固體石蠟和污垢在油管中沉積，這樣 消除或者減少了清洗油井的必要性。而且，本發(fā)明的實施例可減少油管中的抽油阻力， 減少抽油機的驅(qū)動電流，并增加油管內(nèi)石油的流速。所有的這些可提高石油產(chǎn)量和運輸 效力。


下面的附圖和相關(guān)的描述被提供來說明本公開的實施例，并不會限制權(quán)利要求 的范圍。圖1原理性地說明了其中的激勵器被安裝在油井的采油樹的出口支管上的減少 沉積物的裝置的實施例；
圖2原理性地說明了激勵器實施例中的繞組布局的示例；
圖3，4和5原理性地說明了圖2中的一勵磁繞組和管道之間的關(guān)系的示例；
圖6，7，8和9原理性地說明了在激勵器實施例中的其它的可能的繞組布局的示
例；
圖10為原理性地說明用來環(huán)繞管道安裝勵磁繞組的繞組架的實施例的截面圖；圖11為說明電波發(fā)生器的示例的示意圖； 圖IlA原理性地說明了電波實例的示例性包絡(luò)線；圖IlB原理性地說明了包含5個繞組的激勵器的實施例的相控陣的開關(guān)和時序圖的示例；圖12為說明減少或者防止石油管道中的沉積物的方法的實例的流程圖。
具體實施方式
下面的詳細說明是針對本文公開的特定實施例。然而，本文公開的各種實施例 可以多種不同的方式實現(xiàn)，例如，正如由權(quán)利要求定義和覆蓋的。在這里描述的實施例 可能以各種形式來實現(xiàn)，本文公開的任何具體的結(jié)構(gòu)、或者功能或者結(jié)構(gòu)和功能僅僅是 代表性的?；诒疚牡慕虒?dǎo)，所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當理解一個實施例可能獨立于 任何其它實施例來實施，這些實施例中的兩個或者更多個可以以各種方式相結(jié)合。例 如，可利用本文說明的任意數(shù)量的實施例來實現(xiàn)裝置或者實踐方法。另外，除了或者不 同于本文提出的一個或更多的實施例，可利用其它的結(jié)構(gòu)、功能或者結(jié)構(gòu)和功能來實施 這樣的裝置或?qū)嵺`這樣的方法。
盡管特定的實施例被示例性地描述為減少石油管道中的沉積物，但是，本領(lǐng)域 技術(shù)的普通技術(shù)人員會認識到本文公開的裝置和方法可被用于減少和消除適于運送其它 液體(例如，水)的管道中的沉積物和污染物。例如，在某些實施例中，所公開的系統(tǒng) 和方法可被用于除銹管、出油管線、冷卻器、熱交換器等等。
用于減少管道(例如石油管道)中的沉積物的裝置的一個實施例包括激勵器和 電波發(fā)生器。激勵器包括多個可外安裝于一段管道的勵磁繞組(在某些實施例中葉被稱 為分段勵磁繞組)。例如，勵磁繞組可大體上圍繞石油管道的一段。例如，石油管道可 以為用于輸出來自油井的原油的油管的一部分，或者為運送原油的油管的一部分。在某 些實施例中，激勵器由外部安裝于實質(zhì)上為非磁性的一段管道。所公開的裝置的某些實 施例的可能的優(yōu)勢在于該裝置可由外部安裝在易接近的管道的一部分上(例如，高于地 面)°
電波發(fā)生器包括用于產(chǎn)生電波的電路。電波發(fā)生器將產(chǎn)生的電波提供至激勵器 的勵磁繞組。在某些實施例中，電波包括數(shù)個波分量，例如高頻交流波、低頻脈沖波、 和/或具有大致為方波前沿的超低頻率矩形脈沖波。
在一個實施例中，一旦應(yīng)用電波，勵磁繞組就至少在管道的一部分的內(nèi)部產(chǎn)生 磁場。所產(chǎn)生的磁場相對于石油管道的軸線可能具有連續(xù)改變的、不穩(wěn)定的、扭曲的軸 向角。在一個實施例中，所產(chǎn)生的磁場包括高頻交流磁場。正如從Maxwell (麥克斯韋) 方程可知，管道中的時變磁場可感應(yīng)出電場(例如，通過Faraday (法拉第)定律)。在 這類的實施例中，電場和/或磁場(電磁場的成分)可向管道(例如，石油和泥水)中 的液體中的微粒提供共振激發(fā)能量。共振激發(fā)能量使微粒在被從石油管道內(nèi)部的流體中 分離之前需要更長的時間降低至較低的能量水平是可能的(盡管不是必需的)。在一個 實施例中，所產(chǎn)生的磁場包括低頻磁場，低頻磁場可向已經(jīng)從石油和泥水中分離出的獨 立的蠟分子或者污垢團提供能量，以使蠟微?；蛘呶酃笀F附著于石油管道的內(nèi)表面或者 抽油桿的外表面的可能性較低。在一個實施例中，所產(chǎn)生的磁場包括超低頻率磁場可產(chǎn)生微-浪涌(micro-surge)水力效應(yīng)，來溶解已經(jīng)附著在石油管道的內(nèi)表面或者抽油桿 的外表面上的蠟微?；蛘呶酃笀F。在其他的實施例中，其他的效應(yīng)可有助于減少或者放 置管道中的沉積物。圖1原理性地示例說明了減少(或者防止)管道中的沉積物的裝置的實施例。 正如圖1中所示的實施例所說明的，激勵器1被外置在管道7周圍。在該示例中，管道 7在其一端同采油樹4的出口支管連接。管道7還在其另一端同輸油管9連接。法蘭5 和6可被用來分別將采油樹4的出口支管和輸油管9連接至管道7的兩端。在其他的示 例中，管道7可被連接至其他的液體連接器、流體裝置、泵等等。在其他的實施例中， 激勵器1可被設(shè)置于不同于圖1中所示的管道7的其他管道的一部分的周圍。例如，激 勵器1可被設(shè)置在輸油管9、油管8或者另一些管道或者裝置的一部分的周圍。采油樹4是包括閥門、線軸和用于將油管8固定在油井內(nèi)部的裝置的組件。采 油樹4的功能為防止油從油管8流出至外界，并指引和控制來自油井的地層流體的流動。 正如圖1中所示，原油通過地下壓力由油管8內(nèi)部被運送至底面，并為采油樹4收集。 這樣，由采油樹4產(chǎn)生的原油隨后流過管道7并進入輸油管9而被運送，例如，運送至油 罐、提煉廠或者其他油設(shè)施。盡管圖1說明了利用采油樹4來從油井中產(chǎn)生油，但是，任何提升機構(gòu)可被用來 在油井中的壓力耗盡之后產(chǎn)生原油，例如抽油機、人工提升方法、水注射等等。在圖1所示的實施例中，激勵器1通過插頭2被電連接至電波發(fā)生器3。在一個 實施例中，插頭2包括一個或者更多個(例如，20)的芯，用以為激勵器1的元件提供電 連接。電波發(fā)生器3產(chǎn)生電波并將電波通過插頭2傳送至激勵器1。圖2原理性地示出了激勵器1的實施例中的繞組布局的例子。激勵器1包括至 少兩個勵磁繞組。在某些實施例中，勵磁繞組的數(shù)量為2至50。在其他的實施例中，勵 磁繞組的數(shù)量可大于50。在圖2所示的實施例中，激勵器1包括5個勵磁繞組10,11,12,13,14。勵磁繞組 10,11,12,13,14中的一個或者更多個在管道7的長度方向上可相互隔開。激勵器1還包括 包住管道7的一段、勵磁繞組10,11,12,13,14和相應(yīng)的電纜和連接(未示出)的保護外殼 la。保護外殼Ia可包括磁物質(zhì)(例如，高導(dǎo)磁率金屬)，以將激勵器1的外部區(qū)域從繞 組10-14中產(chǎn)生的磁場中屏蔽。在一個實施例中，管道7在地面之上并由非磁性材料制 成。在一個實施例中，管道7具有大約50至100厘米的長度，并大體上纏繞有2個至50 個勵磁繞組。在一個實施例中，使用了 7個繞組。在一個實施例中，管道7的長度為80厘米，并由非磁性材料制成?？衫秒娎| 來將勵磁繞組10,11,12,13,14連接至插頭2，插頭2可拆除地連接至外殼Ia的外部表面。
在圖2所示的實施例中，勵磁繞組10,11,12,13,14被外置圍繞在管道7的一段， 管道7具有管軸15。在某些實施例中，一旦應(yīng)用了由電波發(fā)生器3產(chǎn)生的電波，勵磁繞 組可適于產(chǎn)生兩個磁極(例如，北極(N)和南極(S))。每個勵磁繞組可產(chǎn)生具有磁 軸的磁場。例如，正如圖2中的點劃線所示，勵磁繞組10,11,12,13和14每個都具有各自 的磁軸10a,11a,12a,13a和14a。因此，該多個勵磁繞組包括多個磁軸。激勵器1的勵磁繞組可以被調(diào)整，以使它們各自的磁軸形成多種磁場形態(tài)。例 如，在一個實施例中，一個勵磁繞組的磁軸同至少一個其他的勵磁繞組的磁軸不共線。相對于管軸5，勵磁繞組的一個或者更多個的磁軸可能不共線。在另一實施例中，一個勵 磁繞組的磁軸和另一勵磁繞組的磁軸基本上相互平行，但是在空間上相互間隔。在另一 實施例中，一個勵磁繞組的磁軸和另一勵磁繞組(或者管軸5)的磁軸基本上處于同一平 面，但是相交形成夾角。在另一實施例中，一個勵磁繞組的磁軸和另一勵磁繞組的磁軸 相互間隔，并相互之間形成角度(例如，各個磁軸可位于不同的平面上)。勵磁繞組的 磁軸之間形成的角度可包括0度(例如，兩個磁軸相互平行)。在另一實施例中，一個 勵磁繞組的磁軸與另一勵磁繞組的磁軸處于不同的平面。參照圖3至9，示出和說明了激 勵器1中的勵磁繞組的可能的布局的示例。
圖3為原理性地說明一個勵磁繞組和管道7之間的關(guān)系的示例的俯視圖，例如勵 磁繞組11。勵磁繞組11的磁軸Ila由點劃線說明，管道7的軸15由虛線說明。在圖3 的俯視圖的示例中，勵磁繞組11相對于管軸15旋轉(zhuǎn)形成有角θ 1(相對于圖3所示的平 面)，在某些實施例中，角θ 1大約為0至30度。在其他實施例中，角θ 1大約大于30度。
圖4為原理性地說明勵磁繞組12同磁軸12a以及管道7之間的關(guān)系的另一示例 的俯視圖。相對于圖3中所示的例子，在該示例中，角θ 1的旋轉(zhuǎn)方向相反。在圖4所 示的例子的某些實施例中，角θ 1大約為0度至30度。在其他的實施例中，角Θ1大約 大于30度。
圖5為示例說明一個勵磁繞組和管道7之間的關(guān)系的另一例子的俯視圖，例如勵 磁繞組21 (在圖2中未示出)。在該例子中，勵磁繞組21呈傾斜(相對于圖4的平面) 形成角θ 2。因此，勵磁繞組21的磁軸相對于管道7的軸15形成角θ 2。在某些實施 例中，角θ 2大約為0度至30度。在其他的實施例中，角θ 2大約大于30度。通過比 較圖3、4和5可以看出，勵磁繞組11的旋轉(zhuǎn)軸垂直于勵磁繞組21的傾斜軸。在某些實 施例中，勵磁繞組可在第一方向周圍(about)繞旋轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)角Θ1 (例如，參見圖3， 4)，同時在第二方向周圍(about)(例如，參見圖5)繞傾斜軸傾斜角θ 2。第一方 向可垂直于(例如，正交于)第二方向。在不同的實施例中，角Θ1和θ 2中的一個或 者兩個都大約為0度至30度。在其他的實施例中可使用其他的角度。
圖6，7和8是原理性地說明激勵器1中的可能的繞組布局的三個其他示例的俯 視圖。在圖6中，勵磁繞組22,23和M分別具有磁軸2 ,23a和Ma。在該示例中，磁 軸22a-24a基本上相互平行，并基本上平行于管軸15。勵磁繞組22-24中每個勵磁繞組 的旋轉(zhuǎn)和傾斜角Θ1和θ 2都很小(接近于0度)。磁軸22a-24a與管軸15間隔不同的 距離，例如，磁軸2 較磁軸2 距離管軸15的間隔更少。在該示例中，磁軸23a位于 管軸15的上方(在圖6的平面中)，磁軸2 和24a位于管軸15的下方(在圖6的平面 中)。在其它的實施例中可采用其他的間隔量(以及相對于管軸15的方向)。
圖7和8為原理性地說明勵磁繞組25,沈和27 (分別具有磁軸25a, 26a和27a) 和勵磁繞組觀，四和30 (分別具有磁軸^a, 29a和30a)的俯視圖。在這些示例的每個 例子中，磁軸基本上都相互平行，但是相對于管軸15形成角度。在圖7所示的示例中， 磁軸25a-27a相對于管軸15逆時針旋轉(zhuǎn)，在圖8所示的示例中，磁軸^a_30a相對于管軸 15順時針旋轉(zhuǎn)。
圖9為原理性地說明激勵器1的可能的繞組布局的另一示例的俯視圖。激勵器1包括磁軸分別為31a, 32a, 33a和34a的勵磁繞組31, 32, 33和34。在該示例中，磁軸31a 順時針旋轉(zhuǎn)并同管軸15偏移。在該示例中，磁軸32a傾斜于管軸15 (并可能偏移)。 在該示例中，磁軸33a從管軸15逆時針旋轉(zhuǎn)。在該示例中，磁軸34a基本上平行于管軸 15，但與管軸15偏移。圖3-9所示的勵磁 繞組和磁軸的形態(tài)的示例旨在示例說明，而不是限制本文描 述的激勵器中可采用的磁場布局的類型。例如，可采用不同于圖3-9中說明的數(shù)量的勵 磁繞組。勵磁繞組之間的空間隔離度可與所示的不同。任意勵磁繞組的磁軸可具有不同 于圖3-9中所示的旋轉(zhuǎn)角、傾斜角和/或同管軸15的位移。許多變形都是可能的。激勵器的勵磁繞組可以任意適當?shù)碾姎馀渲帽浑姎膺B接。例如，繞組可以串 聯(lián)、并聯(lián)或者相位陣列的方式被連接，以為不同的原油混合物提供不同的場效應(yīng)。在某 些實施例中，相位陣列連接可能類似于相控陣雷達或者相控陣天線的連接。例如，圖9 中示出的勵磁繞組可被連接為相控陣。被連接為相控陣的五繞組激勵器的實施例的開關(guān) 和時序圖的示例將參照圖IlB在下文說明。在某些實施例中，應(yīng)用由電波發(fā)生器3提供的電波后，勵磁繞組就產(chǎn)生兩個磁 極。因此，激勵器的1的勵磁繞組如果被施加由電波發(fā)生器3產(chǎn)生的電波，其就共同產(chǎn) 生能夠有利地至少延伸進入管道7的復(fù)合磁場。正如下面將關(guān)于圖11和ΙΙΑ,ΙΙΒ描述 的，由電波發(fā)生器3產(chǎn)生的電波可能包括交流分量。在一些這類的實施例中，由勵磁繞 組產(chǎn)生的磁極可響應(yīng)于由產(chǎn)生器3提供的電波而交替。因此，在某些這類實施例中，當 流體(例如，油和/或泥水)流過管道7時，流體經(jīng)受磁極已連續(xù)變化的復(fù)合磁場幾何體 和其中一部分的場線基本上不平行于和/或基本上不垂直于管軸15的場線。例如，圖9 原理性地說明了勵磁繞組31-34的各個繞組在特定時刻的可能的北(N)和南(S)磁極 的序列。在該示例中，流過管道7的流體將經(jīng)歷一連串的NSNSNSNS磁極。在其他實 施例中，磁軸31a-34a的中一個或更多個的極性可能與圖9中所示的不同。例如，通過 改變勵磁繞組的線路連接和/或改變施加至特定的勵磁繞組的電流(和/電壓)的方向可 改變磁軸的極性。在某些實施例中，電波為幅值為時間的函數(shù)而變化的直流電流。在某 些實施例中，電波可能包括交流電流成分。圖9中所示的由繞組31-34產(chǎn)生的復(fù)合磁場具有幾何磁場(field geometry)，幾 何磁場(field geometry)可包括基本上不平行于和/或基本上不垂直于管軸15的磁場線。 例如，在一些激勵器實施例中，其中包括旋轉(zhuǎn)的、傾斜的和/或移位的勵磁繞組，復(fù)合 磁場線包括相對于管軸15彎曲或者波動起伏的部分。在一些這類實施例中，至少一個勵 磁繞組的磁軸和管軸15不共線。而且，在某些實施例中，第一繞組的磁軸和第二繞組的 磁軸不共線。因此，流過這樣的激勵器的實施例的流體可能經(jīng)歷磁場，磁場強度和/或 方向(相對于流體)似乎隨流體通過激勵器1而在空間上改變和/或短時地變化。在某些實施例中，電波被作為直流(DC)傳送至激勵器的勵磁繞組，其中電流 的方向不會隨時間改變。DC電流的幅值可以如下面所討論的而隨時間變化。在應(yīng)用直 流電流時，由一個或者更多個勵磁繞組產(chǎn)生的磁極(被叫做DC磁極)可能被選擇為在激 勵器的位置同地球的磁場相一致。例如，對于位于北半球的油井，更靠近于采油樹4的 一個DC磁極為北磁極；另一距采油樹4較遠的DC磁極是南磁極。對于位于南半球的 油井，更靠近采油樹4的一個DC磁極為南磁極，另一距采油樹4較遠的DC磁極為北磁極。在勵磁繞組的這樣的DC磁極布局中，如果管道是由磁性材料(例如，諸如鐵、鈷 等的鐵磁體)形成的，由勵磁繞組產(chǎn)生的磁場就可能沿著系統(tǒng)中的其它管道被傳送。例 如，如圖1中所示，由激勵器1產(chǎn)生的磁場可傳送至管道8，進入油井的更深的部位，這 樣可能有利地減少(或者防止)或者消除油管8的更深位置的沉積物。在其他的實施例 中，由激勵器產(chǎn)生的磁場可能傳送至其他的由合適的磁性材料形成的管道、連接件、裝且寸寸。
圖10為原理性地說明圍繞在管道7外側(cè)的用來安裝勵磁繞組31的繞組架32的 橫截面圖。正如圖10中所示，勵磁繞組31可被盤繞在繞組架32中。管道7穿過繞組 架32的開口 33。繞組架32可被旋轉(zhuǎn)、傾斜、和/或偏移于管道7以提供勵磁繞組和磁 軸的期望的布局。繞組架32可被牢固地連接到管道7的外表面。在某些實施例中，繞 組架32相對于管道7是可調(diào)整的，以使架32和管道7的布局可以自由地改變。在某些 實施例中，第一內(nèi)側(cè)繞組架可被嵌入至少一個第二外側(cè)繞組架的內(nèi)部。
圖11為說明電波發(fā)生器3的示例的原理圖。在該實施例中，電波發(fā)生器3包 括微處理器1101、波形信號發(fā)生器1102、整流電路1103、搖擺式振蕩器1104、整流器 1105、振蕩器1106、放大器1107和電容器1108。在其他的實施例中，可采用另外的和 /或不同的組件，并且圖11中所示的組件的一些或者所有的功能都可以被集成。許多的 變形都是可能的。
在圖11所示的實施例中，整流器1105接收交流電(AC)。在一個實施例中， 交流電為50 Hz, 220 VAC。在另一實施例中，交流電為60 Hz, 110 VAC。在其他的實施 例中采用其他頻率的交流電流和其他電壓。例如，在一個實施例中采用的是660 VAC。
整流器1105將交流轉(zhuǎn)換為直流。整流器1105可包括允許在一個方向上較其它 方向上有更多電流流過的非線性電路部件。在一個示例中，利用了全波整流器1105。在 另一實施例中，利用了半波整流器1105。
振蕩器1106可包括將來自直流源的能量轉(zhuǎn)換為周期性地變化的電輸出。在一個 實施例中，由振蕩器1106輸出的高頻交流波形包括正弦波。在某些實施例中，振蕩器 1106將來自整流器1105的直流轉(zhuǎn)換為高頻交流波形。在一個實施例中，該高頻的范圍為 大約25 kHz到65 kHz。高頻的選擇可基于不同油田的蠟可能具有不同的地質(zhì)(geology) 這一事實來選擇。例如，可根據(jù)在油田的實驗和/或來自油田的統(tǒng)計數(shù)據(jù)來選擇高頻的 值，以更好地與特定油田中的蠟地質(zhì)(geology)相符合。
放大器1107可包括能增大隨時間變化的物理量的能量等級的器件，而基本上不 扭曲該量的波形。在圖11所示的實施例中，放大器1107將由振蕩器1106輸出的高頻 交流波形的能量等級放大。在某些實施例中，高頻波形的幅值(無負載)的范圍為大約 15V至大約25V。當連接有負載(例如，勵磁繞組)時，高頻波形的幅值可能位于大約 2V至大約4V的范圍(在具有5個串聯(lián)連接的繞組的示例激勵器中)。在某些情形中， 勵磁繞組的電感可能影響材料屬性，這可能修改電波的參數(shù)(例如，電壓和/或電流)。
在某些實施例中，利用電容器1108將放大器1107的輸出端耦接到電波發(fā)生器3 的輸出端。在某些實施例中，電容器1108向電波發(fā)生器3的輸出端輸出高頻交流波作為 由電波發(fā)生器3產(chǎn)生的電波的第一分量。如下所述，在某些實施例中，電波還可能包括 其他的分量并被稱為復(fù)合波。
在某些實施例中，當高頻交流波被施加至激勵器1的勵磁繞組時，就使得勵磁 繞組產(chǎn)生高頻交變電磁場。在某些情況下，該高頻交變電磁場可能向管道7 (或者其他 的流通性地連接至其中的管道)中的石油和泥水中的微粒提供共振激發(fā)能量。無需遵守 或者要求任何特定的理論，被提供給微粒的共振激發(fā)能量可抑制(或者阻止)石油(和/ 或泥水)中的蠟微粒和/或污垢的層化和沉積。例如，在從油井中生產(chǎn)石油的過程中， 石油的壓力和溫度隨著石油被抽運到表面而下降。石油中的蠟微?；蛘呶酃傅募ぐl(fā)能級 一般隨著溫度和/或壓力的下降而降低。當處于較低的激發(fā)能級時，蠟(和/或污垢) 可能形成蠟微粒(和/或污垢團)。通過施加由激勵器產(chǎn)生的高頻交流磁場，石油和/ 或泥水中的微?？山邮占ぐl(fā)能量，相對于不施加高頻交流磁場的情形，激發(fā)能量趨于增 加微粒的激發(fā)能級。因此，所公開的裝置和方法的功效的一個可能(但不是必需的)原 因是蠟微粒和/或污垢可被抑制從石油和/或泥水中分離。因此，利用實施例的激勵器 的油井在管道表面上和其他與石油接觸的部件上可遭受更少的沉積物。盡管在某些情形 中這是一個可能的物理機制，但是，利用所公開的裝置和方法的實施例，另外的和/或 不同的物理機制可負責(zé)(至少在某種程度上)減少管道中的沉積物。除了第一高頻組件外，電波發(fā)生器3的實施例可包括另外的組件。例如，一個 或者更多的額外的組件可被用來調(diào)制高頻交流波和/或產(chǎn)生較低頻率的頻率分量。例 如，在某些實施例中，發(fā)生器3還包括搖擺式振蕩器1104，其可被用來產(chǎn)生可被輸出至 振蕩器1106的低頻時變波形。在某些實施例中，低頻時變波形包括正弦波或者三角波。 響應(yīng)于來自搖擺式振蕩器1104的低頻時變波形的調(diào)制，振蕩器1106交替地增加和降低高 頻交流波的頻率，頻率增加和降低的量與低頻時變波形的頻率對應(yīng)。在一個實施例中， 低頻時變波形的頻率是頻率范圍為大約0 Hz至大約10 kHz的正弦曲線。在一個實施例 中，振蕩器1106以大約為士5 kHz的量交替地增加和降低(例如，調(diào)節(jié))高頻交流波
(在一種情形中為40 kHz)的頻率。因為確定高頻而讓高頻交流波實質(zhì)上符合特定油田 的蠟地質(zhì)(geology)是不切實際的，所以，通過交替地增加和降低高頻交流波的高頻，向 特定油田的石油和/或泥水中的蠟微粒(和/或污垢)施加合適的頻率的可能性可增加。在某些實施例中，電波發(fā)生器3可包括整流電路1103。在某些這樣的實施例 中，整流電路1103可包括至少一個晶閘管。在某些實施例中，整流電路1103可包括一 個或更多的晶體管、金屬氧化物半導(dǎo)體場效應(yīng)晶體管
(MOSFET)、絕緣柵雙極型晶體管(IGBT)、雙向晶閘管(TRIAC)、可控硅整流器 (SCR)、二極管等等。在某些實施例中，整流電路1103可被用來將AC輸入轉(zhuǎn)換為低 頻脈沖波，低頻脈沖波被傳送至電波發(fā)生器3的輸出端而作為電波的第二分量。在一個 實施例中，晶閘管由光束(例如，光觸發(fā)晶閘管或者光敏可控硅整流器)所控制。在一 個實施例中，整流電路1103包括全波雙向晶閘管。在某些實施例中，低頻的范圍為大約 25 Hz至大約240 Hz。例如，在一個實施例中，如果AC輸入為50Hz，由整流電路1103 輸出的低頻脈沖波可能大約為100Hz。在某些實施例中，對于50Hz的220VAC的輸入 電壓，低頻波(無負載)的幅值可能為大約50V至大約100V。在另一實施例中，如果 AC輸入大約為60Hz，那么由整流電路1103輸出的低頻脈沖波可能大約為120Hz。對 于240VAC的輸入電壓，在某些情形中低頻波的幅值可能為大約55V至大約IlOV (無負 載)。在帶負載的情況下(例如，當被連接至勵磁繞組時)，低頻波的幅值范圍可能為大約20V至大約60V (在具有5個串聯(lián)連接的繞組的示例中)。在其他的實施例中，分 頻器和/或倍頻器分別被用來降低和/或增加AC交流輸入的頻率和/或低頻脈沖波的頻 率。在某些實施方式中，根據(jù)特定油田的蠟的特性，可利用變壓器來將輸入電壓增大至 幾百或者幾千伏。
在圖11所示的實施例中，整流電路1103的輸出端和放大器1107的輸出端被電 容器1108電氣隔離。因此，整流電路1103的輸出中的直流分量不能通過電容器1108。 所以，在該實施例中，整流器1105、振蕩器1106、放大器1107和搖擺式振蕩器1104實 質(zhì)上被保護不受整流電路1103輸出的強電流損害。整流電路1103輸出的直流可能為幾 個安培至高達幾百安培，這取決于例如不同的勵磁繞組的布局。
電波的第二低頻分量能夠使得激勵器中的勵磁繞組產(chǎn)生低頻磁場。無需遵循或 者需要特定的理論，在某些情形中這些低頻磁場就可能向已經(jīng)從石油和泥水中分離的蠟 微粒或者污垢團提供能量，從而減小(或者阻止)較小的蠟微粒或者污垢團發(fā)展為較大 的蠟微?；蛘呶酃笀F。在某些情況下，低頻磁場也可能擠壓和/或摩擦那些正在流體中 漂浮而沒有沉積在石油管道的內(nèi)表面或者抽油桿的外表面上的蠟微?；蛘呶酃笀F(或者 其它的微?；蛘咄箟K)。這種擠壓和摩擦可溶解和/或減少蠟微?；蛘呶酃笀F的大小。 因此，那些已經(jīng)從石油和泥水中分離的蠟微粒或者污垢團增大為較大的污團或者凸塊以 及沉積到石油管道的內(nèi)表面或者抽油桿的外表面的可能性較小。在其它情形中，另外的 和/或不同的物理過程可(至少在某種程度上)減少沉淀物。
在一些是實施例中，電波發(fā)生器3還包括矩形波發(fā)生器1102。矩形波發(fā)生器 1102可被用來產(chǎn)生超低頻率矩形波并將該超低頻率矩形波傳送至整流電路1103中的晶閘 管。在某些實施例中，超低脈沖頻率的范圍被選擇在大約0.1Hz至大約IOHz之間。超低 頻率矩形波可被用來調(diào)制晶閘管，例如借助開關(guān)調(diào)制，其中晶閘管的導(dǎo)通角被控制。因 此，在這類的實施例中，晶閘管在低頻脈沖的不同的相角處被開通和關(guān)斷，這取決于超 低頻矩形波的幅值(和/或相位)。因此，在某些這類實施例中，晶閘管輸出近似方波 前沿的超低頻脈沖作為電波的第三分量。在其他的實施例中，波形發(fā)生器1102可產(chǎn)生不 同于矩形的波形，例如，三角波、鋸齒波、正弦波、脈沖序列等等。由波形發(fā)生器1102 產(chǎn)生的波形可能為但不必然是周期性的。在其它的實施例中，可利用其它的方法來調(diào)制 晶閘管，例如，相位調(diào)制和/或幅值調(diào)制。
電波的第三超低頻率分量可使得激勵器中的勵磁繞組產(chǎn)生超低頻率脈沖磁場。 無需遵循或者需要特定的理論，在某些情形中超低頻率脈沖磁場可能向石油和泥水流體 中已磁化的微粒提供微一浪涌(micro-surge)水力效應(yīng)。流體中的磁化微粒可能不是均 勻的，這可能導(dǎo)致流體中的磁化微粒的扭動，從而達到流體中的磁力均衡。磁化微粒的 扭動可有助于溶解那些已經(jīng)沉積在石油管道的內(nèi)表面或者抽油桿的外表面上的蠟微?；?者污垢團。這些效應(yīng)在這里共同被稱為“超低頻微一浪涌水力效應(yīng)(ultralow frequency micro-surge hydraulic effect)，，。在某些情形中，石油流體的粘性可能阻礙流體中的磁 化微粒的快速重組來達到磁力均衡，這樣可能增加磁化微粒的混亂的扭動。磁化微粒的 扭動還可能導(dǎo)致磁化微粒的涌動。在一些實施方式中，順著石油和泥水的流動，超低頻 微一浪涌水力效應(yīng)在石油管道中可傳播一定的距離。在某些情形中，超低頻微一浪涌水 力效應(yīng)可經(jīng)由液壓機傳播，其能夠有效地推動、摩擦、和/或溶解那些已經(jīng)沉積在石油管道的內(nèi)表面或者抽油桿的外表面上的蠟微粒、污垢團和/或凸塊。采用超低頻率的超 低頻微一浪涌水力效應(yīng)相對于采用較高頻率的可能更有效，因為石油和泥水的流體中的 微粒的高頻率運動可能在沿著管道的相對短的距離內(nèi)減弱。另外的和/或不同的物理過 程可能(至少部分地)出現(xiàn)在其它情形中。在一個實施例中，矩形波的占空比是動態(tài)調(diào)整的。因此，由整流電路1103輸出 的超低頻率脈沖具有不斷變化的接近方波前沿的前沿。在某些實施方式中，不斷變化的 前沿可加強超低頻微一浪涌水力效應(yīng)。 如上所述，在一些實施方式中電波的第三超低頻率分量可包括具有大體上為方 波前沿的波形。從方波前沿的傅里葉分析中可以得知，第三分量相應(yīng)地可包括相對多的 高次諧波。實驗已經(jīng)表明在某些實施例中這些高次諧波的頻率可超過大約100kHz。在 某些情形中，這些高次諧波可增加提供給石油和泥水流體中的微粒的共振激發(fā)能量。在某些實施例中，電波發(fā)生器3可包括微處理器1101。在某些這類的實施例 中，微處理器1101可包括單片機，單片機可作為單一集成電路芯片上的中央處理器。在 某些實施例中，可包含更多的處理器。在某些實施例中，微處理器1101提供為激勵器 1和電波發(fā)生器3設(shè)置初始值的功能，根據(jù)電氣反饋監(jiān)控和動態(tài)地控制激勵器1和電波3 的工作狀況。例如，微處理器1101可為振蕩器1106建立基本的輸出頻率，以使振蕩器 1106輸出具有該基本輸出頻率的高頻交流波。在某些情形中，該基本輸出頻率大約為 36kHz。微處理器1101還可以為搖擺式振蕩器1104設(shè)定擺動頻率，以使搖擺式振蕩器 1104輸出具有該擺動頻率的低頻率正弦波，并且因此振蕩器1106以與該擺動頻率對應(yīng)的 量擺動高頻交流波的頻率。微處理器1101可設(shè)定占空比，以使矩形波發(fā)生器1102輸出 具有該占空比的超低頻率波形。例如，在一個實施例中，矩形波的占空比為20:80。在 另一實施例中，矩形波的占空比為90:10。在另一實施例中，占空比為50:50 (例如，方 波)。在另一實施例中，矩形波的占空比隨時間不斷變化。在某些實施例中，微處理器1101可接收一個或者更多的來自激勵器1的反饋。 例如，微處理器1101可接收一個或者更多的指示勵磁繞組的導(dǎo)線溫度的溫度反饋，指示 勵磁繞組的導(dǎo)線中的電流值的電流反饋，和指示油井內(nèi)壓力的壓力反饋。至少部分地基 于這些反饋(和/或其它可能的反饋)，微處理器1101可動態(tài)地調(diào)整由電波發(fā)生器3產(chǎn) 生的部分或者所有的電波分量的工作狀況。例如，微處理器1101可動態(tài)地為勵磁繞組設(shè) 定勵磁電流值，動態(tài)地設(shè)定復(fù)合電波的高頻率、低頻率和/或超低頻率，以適應(yīng)不同油 田的地質(zhì)，防止勵磁繞組過熱和/或過負載，防止抽油機在實質(zhì)上沒有出油的情況下工 作，等等。在石油應(yīng)用中，管道中的流體通常包括石油和泥水。在某些油田中石油更像蠟 狀，而在其它的油田中石油更像膠狀。而且，泥水的量隨地點而變化。激勵器1的特性 可部分地基于特定地點的石油的特性被調(diào)整。在某些情形中，激勵器1可被使用一段時 間來形成使用統(tǒng)計，幫助確定該位置的最適當?shù)募钇魈匦浴＠?，不同的電流可被?加到勵磁繞組，使用統(tǒng)計可表明哪個電流對減少沉積物是最有效的。如上所述，激勵器1的實施例可包括多個勵磁繞組，勵磁繞組包括多匝電線。 在特定的實施方式中，勵磁繞組中的電線的匝數(shù)、勵磁繞組的數(shù)量、和/或施加至繞組 的電流可根據(jù)特定油田處的使用統(tǒng)計適當?shù)馗淖儭＠?，在生產(chǎn)蠟油的油田中，可使用包含5個繞組的激勵器，每個繞組具有1240匝(一共為6200匝)。在一個示例油井中， 可采用5安培的電流，激勵器可產(chǎn)生31000安一匝(6200匝乘以5安培)。在另一示例 中，在生產(chǎn)膠油的油田中，可使用包括5個繞組的激勵器，每個繞組帶有1240匝(一共 6200匝)。在一個示例油井中，可采用6安培的電流，激勵器可產(chǎn)生37200安一匝(6200 匝乘以6安培)。
在某些實施例中，激勵器1的一個或者更多的勵磁繞組可超過成千上萬的安一 匝。為了減少或者防止脈沖波所導(dǎo)致的強反電動勢的損害，微處理器1101可被配置來控 制電波發(fā)生器3的相關(guān)器件慢慢地開通、慢慢地關(guān)斷、和/或慢慢地調(diào)制脈沖。另外， 由于整流電路1103實質(zhì)上可能持續(xù)地在熱和/或潮濕的環(huán)境條件中工作，因此微處理器 1101可被配置來控制整流電路1103 (和/或圖11中所示的其它元件)的冷卻、限流等寸。
如上所述，在某些實施例中，電波發(fā)生器3產(chǎn)生包括一個或更多個分量的電 波。圖IlA原理性地示例說明了由電波發(fā)生器3的一個實施例產(chǎn)生的電波的幅值的包絡(luò) 線。正如會由所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員理解的，電波的幅值在圖IlA所示的包絡(luò)線內(nèi) 部隨時間振蕩。在該示例中，電波包括3個分量(1)高頻分量1501， (2)低頻分 量1502，和(3)超低頻分量1503,1504。例如，高頻分量1501可包括頻率范圍為大約 25kHz至65kHz的正弦振蕩；低頻分量1502可包括頻率范圍為大約25Hz至MOHz的正弦 振蕩；超低頻分量1503，1504可包括頻率為大約0.1Hz至IOHz的矩形脈沖序列。在圖 IlA所示的示例中，晶閘管的開關(guān)調(diào)制被用來調(diào)制低頻分量。例如，在對應(yīng)于超低頻分 量的前沿1503的時刻晶閘管被導(dǎo)通，在對應(yīng)于超低頻分量的后沿的時刻晶閘管被關(guān)斷。 在該示例中，低頻波形和高頻波形的幅值比大約為10比1。
在某些實施例中，電波包括這三種分量中的一部分，但不是全部，例如，低頻 分量和超低頻分量，或者高頻分量和低頻分量等等。在某些實施例中，如果存在高頻分 量的話，其頻率可最佳地被調(diào)制為大約OPiz和大約IOkHz之間(例如，大約為5kHz)。 在某些實施例中，低頻分量和高頻分量的幅值之比的范圍為從大約10比1到大約15比 1?？刹捎闷渌姆当?。例如，特定油田的使用統(tǒng)計可被用來選擇波形分量的幅值、 頻率和/或相位，以為該油田的地質(zhì)提供最佳的沉積物的減少。
電波發(fā)生器3將電波傳送至激勵器1的勵磁繞組。在某些實施例中，電波被傳 送至激勵器的各個勵磁繞組。在其它的實施例中，包含不同頻率選擇的分量的電波被應(yīng) 用至激勵器的不同的勵磁繞組。例如，第一勵磁繞組可接收高頻分量，第二勵磁繞組可 接收低頻和超低頻分量。許多變形都是可能的。
在激勵器1的某些實施例中采用了勵磁繞組的相控陣，其中每個繞組都包括允 許微處理器1101來控制將電波施加至該繞組的時間的開關(guān)。圖IlB原理性地說明了包含 5個勵磁繞組(被標識為編號1至編號5)的激勵器1550的示例的開關(guān)時間示意圖。在該 實施例中，可采用一個或者更多的晶體管作為開關(guān)15M。在某些實施例中，開關(guān)15M被 配置來向繞組傳送直流(例如，具有時變的幅值)。在其它的實施例中，開關(guān)15M可被 配置來向繞組傳送交流。激勵器1550接收來自微處理器1101的一連串開關(guān)脈沖，并響應(yīng) 于此，每個繞組的開關(guān)允許電流傳遞至該繞組。在這類實施例中可產(chǎn)生各種相位效應(yīng)。 例如，如該圖的插圖(A)中所示，被傳送至繞組2和4的電流脈沖的DC極性同傳送至繞組1，3和5的脈沖的極性符號相反。因此，該示例中的磁極的排列為NSSNNSSNNS。 插圖(B)和(C)原理性地示出了動態(tài)相位(分別被稱為前送(forwarding)和躍變 (jumping))的示例，其中開關(guān)脈沖一時間序列被傳送至繞組。例如，在(B)中， 在任意給定時間只有一個繞組為“開通”(例如，接收電流)，并且各個繞組依順序開 通。在實例(C)中，當繞組2和4 “斷開”(例如，不接收電流)時，繞組1，3和 5為“開通”，反之亦然。在激勵器的不同實施例中可采用許多不同的時序圖。響應(yīng)于所接收的電波，勵磁繞組產(chǎn)生包含相應(yīng)的高頻、低頻、和/或超低頻分 量的電磁場。所產(chǎn)生的電磁場(從麥斯威爾(Maxwell)定律可知包括電場和/或磁場) 可有益于減少或者防止石油管道中的沉積物。例如，在某些實施方式中，沉積物可能在 一個或者更多的階段內(nèi)產(chǎn)生或者形成，其可能包括(1)蠟微?；蛘呶酃割w粒從石油 和泥水流中分離之前；(2)蠟微?；蛘呶酃笀F或者凸塊從流體中分離后但在石油管道 的內(nèi)表面或者抽油桿的外表面上沉積之前；和(3)蠟微粒或者污垢團或者凸塊沉積在 石油管道的內(nèi)表面或者抽油桿的外表面上之后。本文描述的裝置和方法可在這些階段的 部分或者全部以及其它階段中減少(或者防止)沉積物。在某些情形中，采用參照圖2至9所示出和說明的勵磁繞組的布局中的一種或多 種，可增強利用高頻、低頻和/或超低頻率電磁場的優(yōu)勢。例如，激勵器的勵磁繞組可 被設(shè)置來共同產(chǎn)生具有連續(xù)變化的磁極和場線的復(fù)合磁場幾何體，磁極和場線基本上不 平行于和/或基本上不垂直于管軸15。這樣產(chǎn)生的磁場可具有不固定的磁極、不固定的 頻率、不固定的磁場強度、不純粹的正弦波和/或脈沖激勵、和/或不共線且不對稱的磁 場。在某些實施方式中，這樣的磁場可增加所公開的裝置和方法的功效，例如，通過增 加微一浪涌水力效應(yīng)。

圖12為說明防止石油管道中的沉積物的方法的實例的流程圖。在模塊1201中， 產(chǎn)生出電波。電波可包括高頻分量、低頻分量和/或超低頻分量。利用參照圖11所示 出和說明的電波發(fā)神奇的實施例，可產(chǎn)生這些分量的部分或者所有分量。例如，高頻分 量可包括頻率范圍為大約25kHz至大約65kHz的高頻，低頻分量可包括頻率范圍為大約 25Hz至大約240Hz的低頻，超低頻分量可包括頻率范圍為大約0.1Hz至大約IOHz的超 低頻。在模塊1202中，電波被施加到環(huán)繞設(shè)置在石油管道周圍的一個或者更多個勵磁繞 組。例如，勵磁繞組可被配置為圖2 — 9中所示的示例。如上所述，施加至勵磁繞組的 電波產(chǎn)生伸展進入在管道中流動的石油流體(例如，石油和泥水)中的磁(和/或電磁) 場。所施加的磁(和/或電磁)場如上述那樣減少或者防止管道中的沉積物。在某些 方法實施例中，在可選模塊1203中，改變施加的電波的特性來確定與哪種特性的電波在 減少沉積物方面最有效相關(guān)聯(lián)的使用統(tǒng)計。例如，可改變波形(或者單個的波形分量) 的電流和/或電壓。在某些情形中，波形分量的頻率可被改變或調(diào)節(jié)。在某些實施方式 中，勵磁繞組的數(shù)量和/或特定勵磁繞組中的匝數(shù)被改變。本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到可 收集與系統(tǒng)的性能相關(guān)的各種使用統(tǒng)計。在可選模塊1204中，系統(tǒng)的特性至少可部分地 基于使用統(tǒng)計來調(diào)整，以增強或者最大化沉積物的減少。因此，對于減少特定油田的特 定石油管道的沉積物，某些方法實施例被用來“調(diào)整”系統(tǒng)以增強或者最優(yōu)化該系統(tǒng)的 性能。圖12中示例說明的方法實施例可被應(yīng)用在油井的采油樹的出口支管或者輸油站的出口支管上。以上說明的實施例可被用于各種類型的油田，包括自流油田，和利用人 工提升機構(gòu)的油井，例如泵提升機構(gòu)、鏈泵，和/或桿式泵。在某些油井實現(xiàn)的實施例 中，激勵器1包括二至十二個勵磁繞組。以上說明的實施例也可被用于沿著具有成千上 萬英里的長度的石油管道的輸油站。在輸油站實施的某些實施例中，激勵器1包括十至 五十個勵磁繞組。
上面說明的任何方法都可在包含一個或者更多的通用和/或?qū)Ｓ糜嬎銠C的計算 機系統(tǒng)中實現(xiàn)。這些方法的實現(xiàn)方式可能以硬件、軟件、固件或者它們的結(jié)合的方式來 實現(xiàn)。以上已經(jīng)根據(jù)其功能說明了各種示例性的部件、單元、模塊、電路和步驟。這類 功能示以硬件、固件還是以軟件的方式來實現(xiàn)取決于特定應(yīng)用和總體系統(tǒng)的設(shè)計約束條 件。對于各類特定的應(yīng)用，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以各種方式來實現(xiàn)所描述的功能，但是這 種實施方案不應(yīng)當被解釋為脫離本文公開的范圍。
任何示例性的邏輯單元、模塊、以及連同本文公開的實施例說明的電路的都 可在集成電路(IC)、訪問終端或者存取點(access point)中實現(xiàn)，或者由集成電路(IC)、訪問終端或者入口點執(zhí)行。IC可包括通用處理器、數(shù)字信號處理器(DSP)、 專用集成電路(ASIC)、現(xiàn)場可編程陣列(FPGA)或者其它可編程邏輯器件、分立門 電路或者晶體管邏輯電路、分離硬件元件、電器元件、光學(xué)元件、機械元件，或者被設(shè)計 來執(zhí)行本文所描述的功能的這些元件的組合，并可執(zhí)行存儲在IC內(nèi)部、外部或者在IC內(nèi) 部、外部都有存儲的代碼或者指令。通用處理器可能為微處理器，但是作為選擇，處理 器可為任何傳統(tǒng)的處理器、控制器、微控制器或者狀態(tài)機。處理器也可實現(xiàn)為計算設(shè)備 的組合，例如，DSP和微處理器的組合、多個微處理器、一個或者多個與DSP核相結(jié)合 的微處理器、或者任何其它的那樣的構(gòu)造。
連同本文公開的實施例說明的方法或者算法的步驟可直接在硬件、由處理器執(zhí) 行的軟件模塊或者二者的結(jié)合中實現(xiàn)。軟件模塊可存儲于RAM存儲器、閃存、ROM 存儲器、EPROM存儲器、EEPROM存儲器、寄存器、硬盤、移動硬盤、CD-ROM、 DVD、或者任何技術(shù)中已知的其它形式的存儲介質(zhì)中。示例的存儲介質(zhì)可被耦接至處理 器，以使處理器能夠從存儲介質(zhì)讀取信息和向其中寫入信息?；蛘?，存儲介質(zhì)可為處理 器的必要組成部分。處理器和存儲介質(zhì)可位于ASIC中。ASIC可位于用戶終端中。在 一個替代性實施例中，處理器和存儲介質(zhì)可作為分離元件存在于用戶終端中。
本文描述的實施例可具有多個特征，其中沒有一個是絕對必要的或者獨自負責(zé) 它們的期望屬性。在本文公開的任何方法或者程序中，方法或者程序的執(zhí)行或者操作 可以任何適當?shù)捻樞驁?zhí)行，并不必局限于所公開的任何特定順序。另外，本文描述的結(jié) 構(gòu)、系統(tǒng)、裝置和/或設(shè)備可實現(xiàn)為集成元件或者分離元件。為了比較不同的實施例， 說明了這些實施例的某些特征和優(yōu)勢。不是所有的這類的特征或者優(yōu)勢都需要通過任意 特定的實施例來達到。因而，各種實施例可被執(zhí)行，達到或者優(yōu)化本文教導(dǎo)的一個優(yōu)勢 或者一組優(yōu)勢，而不必同時達到本文所教導(dǎo)或者建議的其它特征或者優(yōu)勢。
通篇說明書所提及的“某些實施例”或者“實施例”意思為連同實施例說明的 特定特性、結(jié)構(gòu)或者特征被包含在至少某些實施例中。因而，在整個說明書中不同地方 出現(xiàn)的短語“在某些實施例中”或者“在實施例中”不必然都指相同的實施例，可指 向一個或者多個相同的或者不同的實施例。而且，正如所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員從本文可顯然得知的，這些特定的特性、結(jié)構(gòu)或者特征可以任何適當?shù)姆绞浇M合在一個或者更 多的實施例中。另外，盡管在示例的上下文中說明了某些優(yōu)選的實施例和示例，但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解本發(fā)明可超過所具體說明的實施例延伸至其它的替代實施例，和/ 或采用各種修正方式和等同方式。因此，跟隨著的權(quán)利要求的范圍不應(yīng)該被以上說明的 特定的實施例所限制。
權(quán)利要求
1.一種用來消除輸油管線中的沉積物的裝置，該裝置包括用來連接到輸油管線的管道，該管道具有為輸油管線中的流體的流動限定方向的管軸；環(huán)繞地設(shè)置在所述管道周圍的第一勵磁繞組；環(huán)繞地設(shè)置在所述管道周圍的第二勵磁繞組；和電波發(fā)生器，適于將電波電氣地傳送至所述第一勵磁繞組和所述第二勵磁繞組，其 中響應(yīng)于所述電波，所述第一勵磁繞組適于產(chǎn)生具有第一磁軸的第一磁場，所述第二勵 磁繞組適于產(chǎn)生具有第二磁軸的第二磁場，所述第一磁軸與所述第二磁軸不共線，并且 至少所述第一磁軸與所述管軸不共線。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一磁軸和所述第二磁軸之間的角度大于0度 而小于大約30度。
3.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一磁軸基本上平行于且偏移于所述管軸。
4.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一磁軸和所述管軸之間的角度大于0度而小 于大約30度。
5.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第一磁軸相對于所述管軸在第一方向周圍旋轉(zhuǎn) 第一角度，并相對于所述管軸在第二方向周圍傾斜第二角度，所述第一方向同所述第二 方向正交。
6.如權(quán)利要求5所述的裝置，其中所述第一角度大于0度而小于大約30度。
7.如權(quán)利要求6所述的裝置，其中所述第二角度大于0度而小于大約30度。
8.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述第二磁軸與所述管軸不共線。
9.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述電波包括高頻分量，高頻分量包括頻率范圍為 大約25kHz至大約65kHz的高頻。
10.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述電波發(fā)生器適于在調(diào)制頻率處調(diào)制所述高頻 分量。
11.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述調(diào)制頻率小于大約10kHz。
12.如權(quán)利要求10所述的裝置，其中所述高頻、所述調(diào)制頻率或者二者都基于輸油管 線中的流體的特性來選擇。
13.如權(quán)利要求9所述的裝置，其中所述電波還包括低頻分量和超低頻分量，所述低 頻分量包括頻率范圍為大約25Hz至大約240Hz的低頻，所述超低頻分量包括頻率范圍為 大約0.1Hz至大約IOHz的超低頻。
14.如權(quán)利要求13所述的裝置，其中所述電波發(fā)生器包括適于將輸入交流電流轉(zhuǎn)換為 所述低頻分量的整流電路，和適于產(chǎn)生超低頻率的矩形波的矩形波發(fā)生器。
15.如權(quán)利要求14所述的裝置，其中所述整流電路包括晶閘管，并且所述矩形波適于 控制所述晶閘管的導(dǎo)通角。
16.一種用來減少石油管道中的沉積物的裝置，該裝置包括接近石油管道設(shè)置的勵磁繞組，該石油管道具有適于石油流體的流動的通道，所述 勵磁繞組適于產(chǎn)生延伸進入所述通道的磁場；和電波發(fā)生器，適于將電波傳送至所述勵磁繞組以使勵磁繞組響應(yīng)于所述電波而產(chǎn)生 所述磁場，所述電波包括高頻分量、低頻分量和超低頻分量，所述高頻分量包括頻率范圍為大約25kHz至大約65kHz的高頻，所述低頻分量包括頻率范圍為大約25Hz至大約 240Hz的低頻，所述超低頻分量包括頻率范圍為大約0.1Hz至大約IOHz的超低頻，其中 所述高頻、所述低頻和所述超低頻中的至少一個至少部分地基于能夠在所述石油管道中 流動的石油流體的特性來選擇。
17.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述電波發(fā)生器包括適于將輸入交流電流轉(zhuǎn)換為 所述低頻分量的整流電路，和適于產(chǎn)生超低頻率的矩形波的矩形波發(fā)生器。
18.如權(quán)利要求17所述的裝置，其中所述整流電路包括晶閘管，并且所述矩形波適于 控制所述晶閘管的導(dǎo)通角。
19.如權(quán)利要求16所述的裝置，其中所述高頻、所述低頻和所述超低頻中的至少一個 的所述選擇至少部分地基于在所述裝置于特定油田運行過程中產(chǎn)生的使用統(tǒng)計。
20.一種減少石油管道中的沉積物的方法，該方法包括產(chǎn)生包含高頻分量、低頻分量和超低頻分量的電波，所述高頻分量包括頻率范圍為 大約25kHz至大約65kHz的高頻，所述低頻分量包括頻率范圍為大約25Hz至大約240Hz 的低頻，所述超低頻分量包括頻率范圍為大約0.1Hz至大約IOHz的超低頻；和在石油流體流過所述管道時將所述電波施加至多個環(huán)繞地設(shè)置在石油管道周圍的勵 磁繞組。
21.如權(quán)利要求20所述的方法，還包括至少部分地基于流過所述管道的石油流體的特 性來選擇所述高頻、所述低頻和所述超低頻中的至少一個。
22.如權(quán)利要求21所述的方法，還包括為不同的電波的特性確定針對沉積物減少功效 的使用統(tǒng)計，并且其中的選擇包括至少部分地基于所述使用統(tǒng)計的選擇。
全文摘要
用于消除輸油管線的沉積物的裝置的實施例可包括能夠被連接到輸油管線上的管道。該管道可具有為輸油管線中的流體的流動限定方向的管軸。該裝置還包括環(huán)繞地設(shè)置在管道周圍的第一和第二勵磁繞組，和適于將電波電氣地傳送至第一勵磁繞組和第二勵磁繞組的電波發(fā)生器。響應(yīng)于該電波，第一勵磁繞組適于產(chǎn)生具有第一磁軸的第一磁場，第二勵磁繞組適于產(chǎn)生具有第二磁軸的第二磁場。所述第一磁軸與所述第二磁軸可不共線，至少所述第一磁軸與所述管軸可不共線。
文檔編號F16L55/24GK102027192SQ200880130584
公開日2011年4月20日 申請日期2008年8月4日 優(yōu)先權(quán)日2008年8月4日
發(fā)明者麥啟寧 申請人:麥啟寧