tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2021-3-120-129tumnig-945Research ArticleПРОЕКТИРОВАНИЕ, СООРУЖЕНИЕ И ЭКСПЛУАТАЦИЯ СИСТЕМ ТРУБОПРОВОДНОГО ТРАНСПОРТАDESIGNING, CONSTRUCTION AND OPERATION OF PIPELINE TRANSPORT SYSTEMЭкспериментальное исследование передачи энергии сверхвысокочастотного электромагнитного поля посредством погружного излучателя в нефтяную средуExperimental study of the transmission of energy of a microwave electromagnetic field into the oil environment employing a submersible emitterСекачёвА. Ф.SekachevA. F.

Секачёв Андрей Федорович, старший преподаватель

Омск

Andrei F. Sekachev, Senior Lecturer

Omsk

Seka4ev_andrei@mail.ruШалайВ. В.ShalaiV. V.

Шалай Виктор Владимирович, доктор технических наук, профессор, заслуженный работник высшей школы РФ, заведующий кафедрой нефтегазового дела, стандартизации и метрологии, президент Омского государственного технического университета

Омск

Viktor V. Shalai, Doctor of Engineering, Professor, Honored Worker of Higher School of the Russian Federation, Head of the Department of Oil and Gas Business, Standardization and Metrology, President of Omsk State Technical University

Omsk

ЗеменковЮ. Д.ZemenkovYu. D.

Земенков Юрий Дмитриевич, доктор технических наук, профессор, заведующий кафедрой транспорта углеводородных ресурсов

Тюмень

Yuri D. Zemenkov, Doctor of Engineering, Professor, Head of the Department of Transportation of Hydrocarbon Resources

Tyumen

ФицнерА. Ф.FitznerA. F.

Фицнер Артём Фёдорович, ведущий специалист

Нягань

Artyom F. Fitzner, Leading Specialist

Nyagan

ЯковлевА. Е.YakovlevA. E.

Яковлев Алексей Евгеньевич, инженер

Тюмень

Aleksey E. Yakovlev, Engineer

Tyumen

Омский государственный технический университетРоссияOmsk State Technical UniversityRussian FederationТюменский индустриальный университетРоссияIndustrial University of TyumenRussian FederationАО «РН-Няганьнефтегаз»РоссияRN-Nyaganneftegaz JSCRussian FederationФилиал ООО «ЛУКОЙЛ-Инжиниринг» «КогалымНИПИнефть»РоссияKogalymNIPIneft Branch of LUKOIL-Engineering LLCRussian Federation20211507202103120129Copyright © Секачёв А.Ф., Шалай В.В., Земенков Ю.Д., Фицнер А.Ф., Яковлев А.Е., 20212021Секачёв А.Ф., Шалай В.В., Земенков Ю.Д., Фицнер А.Ф., Яковлев А.Е.Sekachev A.F., Shalai V.V., Zemenkov Y.D., Fitzner A.F., Yakovlev A.E.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/945

Подведение теплоты в нефтяные среды, перекачиваемые системами трубопроводного транспорта, является одной из ключевых проблем нефтяной отрасли. В статье описан способ подведения теплоты в нефтесодержащие среды посредством энергии электромагнитного поля. Экспериментально показана возможность освобождения контактирующих с нефтешламом поверхностей под действием электромагнитных полей. Описаны конструкция и параметры биконического рупорного излучателя СВЧ электромагнитного поля, работающего на частоте 2 450 МГц. Описаны способ генерации энергии и передача ее в излучатель посредством коаксиального кабеля. Представлены результаты испытания излучателя в нефти, помещенной в оптически прозрачный и радионепроницаемый двухстеночный бак. Конструкция стенда позволяет безопасно для наблюдателя исследовать тепловой процесс при помощи тепловизора. Установка позволила нагреть 7 литров нефти на 15 °С за 12 минут.

The supply of heat to oil media pumped by pipeline transport systems is one of the main problems in the oil industry. The article describes a method for supplying heat to oil-containing media using the energy of an electromagnetic field. The possibility of releasing surfaces in contact with oil sludge under the influence of electromagnetic fields has been shown by experiment. We describe the design and parameters of a biconical horn radiator of a microwave electromagnetic field operating at a frequency of 2 450 MHz. A method for generating energy and transmitting it to the emitter by means of a coaxial cable is shown. Testing the emitter in oil placed in an optically transparent and radio-tight double-walled tank is presented. The design of the stand allows us to safely examine the thermal process using a thermal imager. The installation made it possible to heat 7 liters of oil at 15 °C in 12 minutes.

нефтяные средыэлектромагнитное полебиконический рупорный излучательразжижениеoil environmentselectromagnetic fieldbiconical horn radiatorliquefactionReferencesEffect of frequency on ultrasound-assisted centrifugal dewatering of petroleum sludge / F. Mao, X. Han, Q. Huang [et al.]. – DOI 10.1080/07373937.2016.1144611. – Direct text // Drying Technology. – 2016. – Vol. 34, Issue 16. – P. 1948–1956.Mao, F., Han, X., Huang, Q., Yan, J., & Chi, Y. (2016). Effect of frequency on ultrasoundassisted centrifugal dewatering of petroleum sludge. Drying Technology, 34(16), pp. 1948-1956. (In English). DOI: 10.1080/07373937.2016.1144611Effects of ultrasound on oily sludge deoiling / N. Xu, W. Wang, P. Han, X. Lu. – DOI 10.1016/j.jhazmat.2009.06.091. – Direct text // Journal of Hazardous Materials. – 2009. – Vol. 171, Issue 1–3. – P. 914–917.Xu, N., Wang, W., Han, P., & Lu, X. (2009). Effects of ultrasound on oily sludge deoiling. Journal of Hazardous Materials, 171(1-3), pp. 914-917. (In English). DOI: 10.1016/j.jhazmat.2009.06.091Treatment of Daqing oily sludge by thermochemical cleaning method / M. Duan, X. Wang, S. Fang [et al.]. – DOI 10.1016/j.colsurfa.2018.06.046. – Direct text // Colloids and Surfaces A : Physicochemical and Engineering Aspects. – 2018. – Vol. 554. – P. 272–278.Duan, M., Wang, X., Fang, S., Zhao, B., Li, C., & Xiong, Y. (2018). Treatment of Daqing oily sludge by thermochemical cleaning method. Colloids and Surfaces A: Physicochemical and Engineering Aspects, 554, pp. 272-278. (In English). DOI: 10.1016/j.colsurfa.2018.06.046Integrated interrogation of causes of membrane fouling in a pilot-scale anoxic-oxic membrane bioreactor treating oil refinery wastewater / O. K. Abass, F. Fang, M. Zhuo, K. Zhang. – DOI 10.1016/j.scitotenv.2018.06.049. – Direct text // Science of The Total Environment. – 2018. – Vol. 642. – P. 77–89.Abass, O. K., Fang, F., Zhuo, M., & Zhang, K. (2018). Integrated interrogation of causes of membrane fouling in a pilot-scale anoxic-oxic membrane bioreactor treating oil refinery wastewater. Science of The Total Environment, 642, pp. 77-89. (In English). DOI: 10.1016/j.scitotenv.2018.06.049Oil recovery from tank bottom sludge using rhamnolipids / C. Liu, Y. Zhang, S. Sun [et al.]. – DOI 10.1016/j.petrol.2018.06.031. – Direct text // Journal of Petroleum Science and Engineering. – 2018. – Vol. 170. – P. 14–20.Liu, C., Zhang, Y., Sun, S., Huang, L., Yu, L., Liu, X.,… Zhang, Z. (2018). Oil recovery from tank bottom sludge using rhamnolipids. Journal of Petroleum Science and Engineering, 170, pp. 14-20. (In English). DOI: 10.1016/j.petrol.2018.06.031Taheri-Shakib, J. Experimental investigation of comparing electromagnetic and conventional heating effects on the unconventional oil (heavy oil) properties : Based on heating time and upgrading / J. Taheri-Shakib, A. Shekarifard, H. Naderi. – DOI 10.1016/j.fuel.2018.04.141. – Direct text // Fuel. – 2018. – Vol. 228. – P. 243–253.Taheri-Shakib, J., Shekarifard, A., & Naderi, H. (2018). Experimental investigation of comparing electromagnetic and conventional heating effects on the unconventional oil (heavy oil) properties: Based on heating time and upgrading. Fuel, 228, pp. 243-253. (In English). DOI: 10.1016/j.fuel.2018.04.141Ковалева, Л. А. Об эффективности утилизации нефтяных шламов высокочастотным электромагнитным полем / Л. А. Ковалева, Р. З. Миннигалимов, Р. Р. Зиннатуллин. – Текст : электронный // Нефтегазовое дело : электронный научный журнал. – 2008. – № 1. – URL: http://ogbus.ru/article/view/ob-effektivnosti-utilizacii-neftyanyx-shlamov-vysokochastotnym-elektromagnitnym-polem.Kovaleva, L. A., Minnigalimov, R. R., & Zinnatullin, R. R. (2008). Ob effektivnosti utilizatsii neftyanykh shlamov vysokochastotnym elektromagnitnym polem. Oilfield Engineering, (1). (In Russian). Available at: http://ogbus.ru/article/view/ob-effektivnosti-utilizacii-neftyanyxshlamov-vysokochastotnym-elektromagnitnym-polemЭлектрофизика нефтегазовых систем / Ф. Л. Саяхов, Л. А. Ковалева, А. Д. Галимбеков, А. М. Хайдар. – Текст : непосредственный. – Уфа : Башкирский государственный университет, 2003. – 190 с.Sayakhov, F. L., Kovaleva, L. A, Galimbekov, A. D., & Khaydar, A. M. (2003). Elektrofizika neftegazovykh sistem. Ufa, Bashkir State University Publ., 190 p. (In Russian).Разработка СВЧ модуля для разжижения нефтешлама / А. Ф. Секачев, В. П. Кисмерешкин, А. Е. Яковлев [и др.]. – Текст : непосредственный // Трубопроводный транспорт углеводородов : материалы Всероссийской научно-практической конференции с международным участием, Омск, 28–29 сентября 2017 года. – Омск : Омский государственный технический университет, 2017. – С. 125–128.Sekachev. A. F., Kismereshkin, V. P., Yakovlev, A. E., Ficner, A. F., & Matveev, A. V. (2017). Razrabotka SVCH modulya dlya razzhizheniya nefteshlama. Truboprovodnyy transport uglevodorodov : materialy Vserossiyskoy nauchno-prakticheskoy konferentsii s mezhdunarodnym uchastiem, Omsk, September, 28-29, 2017. Omsk, Omsk State Technical University Publ., pp. 125-128. (In Russian).Абдуллина, В. А. Расплавление твердых отложений в трубопроводах движущимся источником электромагнитного поля / В. А. Абдуллина, М. А. Фатыхов. – Текст : электронный // Нефтегазовое дело : электронный научный журнал. – 2012. – № 6. – С. 60–68. – URL: http://ogbus.ru/article/view/rasplavlenie-tverdyx-otlozhenij-v-truboprovodax-dvizhushhimsya-istochnikom-elektromagnitnogo-polya.Abdullina, V. A., & Fatykhov, M. A. (2012). Fusion of firm depositions in pipelines by the electromagnetic field moving source. Oilfield Engineering, (6), pp. 60-68. (In Russian). Available at: http://ogbus.ru/article/view/rasplavlenie-tverdyx-otlozhenij-v-truboprovodax-dvizhushhimsya-istochnikom-elektromagnitnogo-polyaНагрев и плавление асфальтопарафиновых пробок в оборудовании нефтяных скважин при периодическом режиме работы высокочастотного источника электромагнитного излучения / В. А. Балакирев, Г. В. Сотников, Ю. В. Ткач, Т. Ю. Яценко. – Текст : непосредственный // Прикладная механика и техническая физика. – 2001. – Т. 42. – № 4 (248). – С. 136–144.Balakirev, V. A., Sotnikov, G. V., Tkach, Yu. V., & Yatsenko, T. Yu. (2001). Nagrev i plavlenie asfal'toparafinovykh probok v oborudovanii neftyanykh skvazhin pri periodicheskom rezhime raboty vysokochastotnogo istochnika elektromagnitnogo izlucheniya. Journal of Applied Mechanics and Technical Physics, 42(4(248)), p. 136-144. (In Russian).ВЧ метод устранения парафиновых пробок в оборудовании нефтяных скважин и нефтепроводах / В. А. Балакирев, Г. В. Сотников, Ю. В. Ткач, Т. Ю. Яценко. – Текст : непосредственный // Электромагнитные явления. – 1998. – Т. 4. – С. 552–560.Balakirev, V. A., Sotnikov, G. V., Tkach, Yu. V., & Yatsenko, T. Yu. (1998). VCh metod ustraneniya parafinovykh probok v oborudovanii neftyanykh skvazhin i nefteprovodakh. Elektromagnitnye yavleniya, 4, pp. 552-560. (In Russian).Regulation of the rheological properties of paraffin-base crudes with a high-frequency electromagnetic field / R. N. Shiryaeva, F. L. Sayakhov, F. K. Kudasheva [et al.]. – DOI 10.1023/A:1014262610098. – Direct text // Chemistry and Technology of Fuels and Oils. – 2001. – Vol. 37, Issue 6. – P. 407–409.Shiryaeva, R. N., Sayakhov, F. L., Kudasheva, F. K., Kovaleva, L. A., & Gimaev, R. N. (2001). Regulation of the Rheological Properties of Paraffin-Base Crudes with A High-Frequency Electromagnetic Field. Chemistry and Technology of Fuels and Oils, 37(6), pp. 407-409. (In Russian). DOI: 10.1023/A:1014262610098Морозов, Н. Н. Разработка СВЧ-технологии защиты трубопровода от закупорок при транспортировке вязких жидкостей / Н. Н. Морозов. – Текст : непосредственный // Вестник МГТУ. Труды Мурманского государственного технического университета. – 2013. – Т. 16. – № 1. – С. 135–136.Morozov, N. N. (2013). Razrabotka SVCH-tekhnologii zashchity truboprovoda ot zakuporok pri transportirovke vyazkikh zhidkostey. Vestnik of MSTU, 16(1), pp. 135-136. (In Russian).Ковалева, Л. А. К исследованию влияния температуры обработки на конечную вязкость нефтяных сред / Л. А. Ковалева, Р. Р. Зиннатуллин, Р. Р. Шайхисламов. – Текст : непосредственный // Теплофизика высоких температур. – 2010. – Т. 48, № 5. – С. 796–798.Kovaleva, L. A., Zinnatullin, R. R., & Shaykhislamov, R. R. (2010). K issledovaniyu vliyaniya temperatury obrabotki na konechnuyu vyazkost' neftyanykh sred. High Temperature, 48(5), pp. 796-798. (In Russian).Влияние СВЧ-воздействия на изменение вязкости высоковязких тяжелых нефтей / А. Ю. Леонтьев, О. Ю. Полетаева, Э. Р. Бабаев, П. Ш. Мамедова. – Текст : непосредственный // Нефтегазохимия. – 2018. – № 2. – С. 25–27.Leontyev, A. Yu., Poletaeva, O. Yu., Babayev, E. R., & Mamedova, P. Sh. (2018). Influence of microwave exposure on the change of the viscosity of highly viscous heavy oil. Oil & Gas Chemistry, (2), pp. 25-27. (In Russian).Рачевский, Б. С. Высоковязкая тяжелая нефть — альтернатива традиционной нефти / Б. С. Рачевский, Цао Бо. – Текст : непосредственный // Транспорт на альтернативном топливе. – 2015. – № 6 (48). – С. 40–45.Rachevsky, B., & Tsao, B. (2015). Extra-heavy crude oil is an alternative to conventional oil. Transport na al'ternativnom toplive, 6(48)), pp. 40-45. (In Russian).Применение СВЧ- и ИК-излучения для повышения эффективности слива тяжелых нефтей / Е. К. Галанов, Е. К. Яковенко, М. К. Филатов, Ю. А. Кытин. – Текст : непосредственный // Известия Петербургского университета путей сообщения. – 2006. – № 2 (7). – С. 118–123.Galanov, E. K., Yakovenko, E. K., Filatov, M. K., & Kytin, Yu. A. (2006). Primenenie SVCH- i IK-izlucheniya dlya povysheniya effektivnosti sliva tyazhelykh neftey. Proceedings of Petersburg Transport University, (2(7)), pp. 118-123. (In Russian).Методы и средства управления и контроля процессами СВЧ нагрева в нефтяной отрасли / Г. А. Морозов, В. И. Анфиногентов, О. Г. Морозов [и др.]. – Текст : непосредственный // 26-я Международная Крымская конференция «СВЧ-техника и телекоммуникационные технологии» (КрыМиКо'2016) : материалы конференции в 13 томах, Севастополь, 04–10 сентября 2016 года. – Севастополь : Севастопольский государственный университет, 2016. – С. 59–69.Morozov, G. A., Anfinogentov, V. I., Morozov, O. G., Nasybullin, A. R., Samigullin, R. R., & Smirnov, S. V. (2016). Methods and tools for control and monitoring of microwave heating processes in the oil industry. 26th Mezhdunarodnaya Krymskaya konferentsiya " SVCH-tekhnika i telekommunikatsionnye tekhnologii " (KryMiKo'2016) (September, 4-10, 2016, Sevastopol). Sevastopol, Sevastopol State University Publ., pp. 59-69. (In Russian).Юдина, В. О. Применение СВЧ энергии для нагрева жидкости в потоке / В. О. Юдина, Ю. С. Архангельский. – Текст : непосредственный // Вопросы электротехнологии. – 2019. – № 1 (22). – С. 22–34.Yudina, V. O., & Arkhangelskyi, Yu. S. (2019). Using the microwave energy for heating the fluid flow. Voprosy elektrotekhnologii, (1(22)), pp. 22-34. (In Russian).Архангельский, Ю. С. Проектирование методической СВЧ электротермической установки для нагрева жидкости в потоке при ламинарном течении / Ю. С. Архангельский, В. О. Юдина. – Текст : непосредственный // Вопросы электротехнологии. – 2019. – № 2 (23). – С. 5–12.Arkhangelskyi, Yu. S., Yudina, V. O. (2019). Designing a continuous UHF of electrothermic installation for heating fluids at laminar flow. Voprosy elektrotekhnologii, (2(23)), pp. 5-12. (In Russian).Лабораторные исследования нагрева высоковязких нефтей в трубопроводах высокочастотным электромагнитным полем / Л. А. Ковалева, Р. Р. Зиннатуллин, М. Д. Валеев [и др.]. – Текст : непосредственный // Нефтяное хозяйство. – 2019. – № 2. – С. 82–85. – DOI 10.24887/0028-2448-2019-2-82-85.Kovaleva, L. A., Zinnatullin, R. R., Valeev, M. D., Minnigalimov, R. Z., & Fassahov, R. H. (2019). Laboratory investigations of the heating of high-viscosity oil in pipelines by a high frequency electromagnetic field. Neftyanoe Khozyaystvo - Oil Industry, (2), pp. 82-85. (In Russian). DOI: 10.24887/0028-2448-2019-2-82-85

The authors declare that there are no conflicts of interest present.