Спосіб підготовки до транспортування в’язкої рідини

Изобретение относится к трубопроводному транспорту вязких нефтей и может быть использовано, например, при пуске магистральных нефтепродуктопроводов. Известен способ подготовки к транспортированию вязкой жидкости, включающий операцию насыщения транспортируемой жидкости газом [Патент США № 3648713, кл. F17D3/02,1972], Изобретение позволяет уменьшить потери на трение транспортируемой жидкости о трубопровод. Недостаток описанного решения состоит в существенном, иногда необратимом, изменении, физикохимических свойств транспортируемой жидкости и, кроме того, технологически сложно насытить, например, вязкую нефть газом, а особенно, удалить его. Наиболее близким к предлагаемому решению по технической сущности и достигаемому результату является способ подготовки к транспортированию вязкой жидкости, включающий операцию соударения двух встречных потоков [Авторское свидетельство СССР № 1164509, кл. F 17 D 1 /16, опублик. 30.06.85]. Указанный способ, кроме того, включает операцию прогрева трубопровода маловязким теплоносителем. Способ направлен на снижение потерь на трение. Недостатки описанного решения: - низкий КПД, обусловленный тепловыми потерями на прогрев трубопровода маловязким теплоносителем; потерн энергии связаны с ее расходом на прогрев большого количества теплоносителя и на излучение тепла в окружающее пространство при транспортировании нефти на дальние расстояния, - поскольку тепловые процессы протекают со скоростями, значительно меньшими скорости звука и малыми давлениями, то подаваемая в поток нефти энергия, пропорциональная квадрату скорости и давлению в первой степени, недостаточна для изменения ее свойств, особенно вязкости. Поэтому оптимальные для прокачки свойства транспортируемой жидкости и, в частности ее вязкость, практически не достигаются. В основу предлагаемого изобретения поставлена задача создания такого способа подготовки к транспортированию вязкой жидкости, который бы позволил изменить ее физические свойства и, в первую очередь, вязкость, таким образом, чтобы облегчить процесс транспортирования жидкости. Эта задача решается за счет создания условий для возникновения в жидкости кавитации путем генерирования стоячей волны, высоких давлений и скоростей. Поставленная задача решается тем, что предлагаемый способ подготовки к транспортированию вязкой жидкости, как и известный, включает операцию соударения двух встречных потоков с разной степенью вязкости. Согласно изобретению, операцию соударения потоков осуществляют в кавитационном-волновом поле, направленном перпендикулярно направлению встречных потоков жидкостей и созданном путем генерирования стоячей волны в резонансном режиме. Изобретение позволяет получить устойчивую маловязкую тонкодисперсную эмульсию за счет преобразования колебательных нагружений в новые виды механических движений, связанных с изменением скорости давления, физических свойств, в частности, вязкости жидкости и пр., и, как следствие, уменьшить гидравлическое сопротивление в трубопроводе, например, при перекачке с местонахождений высоковязкой нефти. Кавитационно-волновое поле создают путем преобразования энергии удара. При трансформации удара излучаемая волна, отражаясь от препятствий, генерирует стоячую волну, способствующую образованию кавитации, повышению давлений и скоростей частиц жидкости, изменению ее физико-механических свойств, в частности, вязкости,- образованию маловязкой эмульсии. Совокупность этих действий накладывается на зону соударения встречных струй. Суммарная энергия всех этих взаимодействий позволяет достичь снижения гидравлического сопротивления, т.е. снижения сопротивления получаемой новой жидкости ее движению. Сущность изобретения поясняется при помощи чертежа, на котором приведено схематическое изображение устройства, в котором реализуется предлагаемый способ. Устройство, реализующее предлагаемый способ, содержит корпус 1. В корпусе 1 установлен дискизлучатель 2. В центральной части диска-излучателя 2 имеется выступ 3. Устройство снабжено импульсным приводом (на чертеже не показано). Боек 4 импульсного привода предназначен для взаимодействия с выступом 3 диска-излучателя 2. В корпусе 1 установлен диск-отражатель 5. Диск-отражатель 5 установлен в корпусе 1 с возможностью его перемещения по высоте с помощью резьбового соединения 6 корпуса 1 и диска-отражателя 5. Резьбовое соединение 6 обеспечивает выявление оптимального расстояния между диском-излучателем 2 и диском-отражателем 5 - позволяет создать между ними резонансную камеру. В диске-излучателе 2 имеются кольцевые проточки 7, предназначенные для регулирования параметров его колебаний под действием ударной нагрузки на выступ 3 от бойка 4. К корпусу 1 подсоединены трубопроводы 8 и 9 для введения в него встречных потоков жидкости. На корпусе 1 установлены упоры 10 для ограничения перемещения бойка 4. Устройство снабжено штуцером 11 для подсоединения корпуса 1 к магистрали с транспортируемой вязкой жидкости. Устройство снабжено иллюминатором для визуального контроля возникновения кавитации (на чертеже не показан). Способ реализуют следующим образом. Предварительно корпус 1 заполняют вязкой нефтью. По трубопроводу 8 в корпус 1 поступает высоковязкая нефть под давлением 40(±2)атм, а по трубопроводу 9 под таким же давлением нефть с меньшей вязкостью. Одновременно включают импульсный привод, боек 4 которого наносит удары по выступу 3 диска-излучателя 2 с частотой 20-300 Гц. При этом диск-излучатель 2, как волновод, передает энергию на зону соударения жидкостей, поступающих по трубопроводам 8 и 9. Перемещая диск-отражатель 5 по резьбе 6, находят оптимальное расстояние между дисками 2 и 5 - расстояние, при котором уровень кавитации оказывается наибольшим при заданной частоте ударов бойка 4 по выступу 3 диска-излучателя 2, что соответствует резонансному режиму для выбранных собственных частот выступа 3 и диска-излучателя 2. В результате трансформации удара в корпусе 1 в зоне соударения потоков жидкостей генерируется стоячая волна, способствующая образованию кавитации, а кавитация приводит к получению маловязкой эмульсии. Изменение направления положения кавитационно-волнового поля, т.е. под углом к направлению потоков, отличным от 90°, а также вынесение указанного поля из зоны соударения потоков, снижает эффективность способа. Так при направлении поля под углом 30° к направлению потоков требуется повышение мощности импульсного привода и, естественно, энергии ударов бойка 4 по выступу 3 примерно на 300%. Вынесение зоны приложения поля на один из трубопроводов 8 или 9 практически не облегчает в дальнейшем процесс транспортирования вязкой жидкости. Образовавшаяся в результате обработки маловязкая эмульсия через штуцер 11 попадает в магистральный трубопровод.