1. РЕСПУБЛИКА КАЗАХСТАН
(19) KZ (13) A4 (11) 29855
(51) E02B 15/04 (2006.01)
МИНИСТЕРСТВО ЮСТИЦИИ РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН
ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ
К ИННОВАЦИОННОМУ ПАТЕНТУ
(21) 2013/1233.1
(22) 18.09.2013
(45) 15.05.2015, бюл. №5
(76) Ольшанский Анатолий Петрович
(56) Ковалева Л. А., Зиннатуллин P. Р.,
Миннигалимов Р. З., Благочиннов В. Н., Муллаянов
А. И. Обезвоживание водонефтяных эмульсий и
нефтешламов комплексным воздействием СВЧ
электромагнитного поля в центробежном поле сил.
// Нефтепромысловое дело. 2013. №6. с.45-48
(54) УСТРОЙСТВО ДЛЯ ОЧИСТКИ
АМБАРНОЙ НЕФТИ
(57) Устройство для очистки амбарной нефти
предназначено для подготовки нефти к товарному
виду. Нефть очищается от воды и механических
примесей с помощью природных механических сил
поверхностных электромагнитных полей. Таковыми
силами обладает, в частности, поверхностное
электромагнитное поле типа Н, как и поверхностное
поле типа Е. Поле формируется решеткой из
запредельных волноводов. Поскольку в устройстве
работает реактивная энергия поверхностного поля, а
решетка обеспечивает высокую добротность, то
эффективность преобразования электромагнитной
энергии в механическую энергию оказывается очень
высокой. Высоким получатся и КПД устройства.
Механические силы поверхностного поля совместно
с поверхностными поляритонами на границе сред
создают в нефти мощные вихри, которые
укорачивают длинные молекулы углеводородов до
легких фракций и рождают из обрывков молекул
углеводородные газы.
(19)KZ(13)A4(11)29855

2. 29855
2
Область применения изобретения - подготовка
амбарной нефти к товарному виду.
Нефть, поднятая на поверхность, часто сильно
обводнена и содержит механические примеси.
Особенно загрязнена нефть, находящаяся в
открытых хранилищах, амбарах. Это, как правило,
высоковязкая, тяжелая нефть, содержащая
асфальтены, смолы, соли.
Существующие традиционные устройства с
задачей очистки такой нефти справляются с трудом.
Нефть, не поддающаяся очистке, продолжает
пополнять существующие амбары. Вместе с тем
использование амбарной нефти дело, безусловно,
выгодное. Эту задачу в какой-то степени решили
американские и российские специалисты. Для
разрушения эмульсии они использовали обработку
нефти ультравысокочастотными (УВЧ) и
сверхвысокочастотными (СВЧ) колебаниями
(Королев А.Н., Галдецкий А.В., Бойко П.И.
Использование УВЧ-энергии для деэмульгации
нефти и нефтепродуктов //Электроника: Наука.
Технология. Бизнес. 2001. №3. с.78-79). При этом
потребовалась электромагнитная энергия слишком
большой мощности. Это и понятно, поскольку
электромагнитные колебания в режиме облучения
слабо действуют на диэлектрические среды,
представленные в данном случае водой,
углеводородами, механическими примесями. Нагрев
воды, содержащейся в водных глобулах, также
небольшой. Обычно обратная водонефтяная
эмульсия нагревается с трудом. Так,
электромагнитная мощность американской
установки составила 50 кВт.
Известна разработка «принципиально новой
технологии и мобильной установки обезвоживания
эмульсионных систем» (Ковалева Л.А.,
3иннатуллин Р.Р., Миннигалимов Р.3.,
Благочиннов В.Н., Муллаянов А.И. Обезвоживание
водонефтяных эмульсий и нефтешламов
комплексным воздействием СВЧ
электромагнитного поля в центробежном поле сил.
//Нефтепромысловое дело. 2013. №6. с.45-48). Здесь
также для обработки эмульсии используется поле
излучения. Для получения нужного результата
нефть приводится во вращательное движение.
Данная разработка, представленная авторами в виде
мобильной установки, выбрана нами в качестве
прототипа.
Недостатком прототипа, как и первых двух
устройств, является малая эффективность от
использования поля излучения (объемного поля) и
как следствие, большая требуемая мощность
источника энергии, малый коэффициент полезного
действия.
Предлагаемое устройство для очистки амбарной
нефти, то есть для очистки нефти от воды и
механических примесей, основано на использовании
природных механических сил поверхностных
электромагнитных полей (Ольшанский А.П. Основы
электродинамики пограничных сред //Журнал
проблем эволюции открытых систем. Алматы. 2007.
Т.2. Вып.9. с.28-39).
Именно поверхностные электромагнитные поля
эффективно воздействуют на диэлектрические
среды.
Механические силы имеют две составляющие -
известную поляризационную (градиентную) силу и
практически неизвестную силу Лоренца за счет тока
поляризации. Для поля типа Н сила Лоренца за счет
тока поляризации представляет собой
отталкивающую силу. В устройстве она направлена
вниз, в сторону грязесборника. Механические силы
пропорциональны диэлектрической проницаемости.
Поэтому силы Лоренца, действующие на воду и
механические частицы, превышают силы,
действующие на углеводороды в несколько
десятков и единиц раз соответственно. В результате
вода и механические примеси отделяются от нефти
и направляются в грязесборник. Названные
механические силы пропорциональны не только
диэлектрической проницаемости, но и частоте и
квадрату электрической напряженности поля.
Поэтому рабочая частота выбирается достаточно
высокой. Удобной является частота СВЧ диапазона
- 2450 МГц, для которой имеется развитая
промышленная база (бытовые микроволновые печи
и т.п.). Поверхностное поле типа Н, как и
поверхностное поле типа Е, характеризуется
реактивной энергией. Следовательно,
напряженность электрического поля тем выше, чем
больше добротность системы, формирующей
поверхностное поле. В устройстве используется
специально разработанная система - решетка,
изготовленная из запредельных волноводов,
имеющих предельно высокую добротность. Таким
образом, в устройстве работает реактивная энергия,
прямо пропорциональная добротности решетки.
Добротность решетки обусловливает высокий
коэффициент преобразования электромагнитной
энергии в механическую энергию и, соответственно,
высокий коэффициент полезного действия
устройства в целом. Механические силы
поверхностного поля решётки вместе с
поверхностными поляритонами на границе сред
создают в нефти мощные вихревые образования -
вихри. Вихри, сжимаясь, укорачивают длинные
молекулы углеводородов до легких фракций и
рождают из обрывков молекул углеводородные
газы. Для забора газов в устройстве установлен
газосепаратор, подсоединяемый к верхней точке
устройства.
Все указанные признаки, отличительные от
прототипа, достаточны во всех случаях, на которые
распространяется испрашиваемый объем правовой
защиты.
Блок-схема устройства представлена на Фиг.
Устройство содержит источник электромагнитной
энергии 1, экран 2, узел ввода энергии 3, решетку из
запредельных волноводов 4, грязесборник 5,
перегородку 6, разделяющую вход и выход
устройства, входной патрубок 7, выходной патрубок
8. Нижняя часть экрана 2 выполнена в виде
металлической сетки, показанной пунктирной
линией. Сетка ограничивает объем нефти и, таким
образом, стабилизирует нагрузку для источника

3. 29855
3
энергии. Движение потока нефти в установке
показано стрелками. Газосепаратор обозначен
цифрой 9.
Устройство работает следующим образом.
Поступающая через узел 3 электромагнитная
энергия возбуждает решетку, формирующую
поверхностное электромагнитное поле типа Н,
механические силы поля решетки направляют воду
и механические примеси в грязесборник.
Одновременно поле решетки и поверхностные
поляритоны на границе сред создают вихри в
объеме нефти, укорачивающие длинные молекулы
углеводородов до легких фракций и рождающие из
обрывков молекул углеводородные газы. Поток
эмульсии пронизывает решетку сверху вниз при
входе в устройство и снизу вверх при выходе из
устройства. Выделяющийся газ забирается
газосепаратором.
Устройство вполне реализуемо. Имеются
промышленные источники электромагнитной
энергии (например, магнетронные генераторы
бытовых микроволновых печей). Решетка из
запредельных волноводов легко изготавливаема.
Другие более сложные узлы и детали в устройстве
отсутствуют.
ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ
Устройство для очистки амбарной нефти,
состоящее из источника электромагнитной энергии,
экрана, узла ввода энергии грязесборника
перегородки, входного и выходного патрубка,
отличающееся тем, что содержит решетку из
запредельных волноводов, формирующую
поверхностное электромагнитное поле,
механические силы которого направляют воду и
механические примеси в грязесборник и совместно
с поверхностными поляритонами на границе сред
создают вихри в объеме нефти, укорачивающие
длинные молекулы углеводородов до легких
фракций и рождающие из обрывков молекул
углеводородные газы, при этом поток нефти
пронизывает решетку сверху вниз при входе в
устройство и снизу вверх при выходе из него.
Верстка Ж. Жомартбек
Корректор К. Сакалова