我国出产的原油大多是含蜡量多的高粘、高凝稠油,当原油随着集油管输送到地面,原油中蜡晶不断析出,沉积在管壁上,阻塞管道,减小有效管径,降低输油量,即形成“蜡沉积”。管输原油中的蜡沉积现象是长期困扰石油生产和运输的一个难题,尤其是在寒冷地带和海底输油管路中。常用的清防蜡方法缺点在于作业成本高,或作业次数频繁,或需停井作业,尤其是防蜡效果不明显,易回复,不能从根本上消除蜡沉积。而超声波可以改变蜡晶形态,抑制蜡晶生长,分散蜡晶颗粒,有效地降低原油的粘度,在不污染地层的前提下降低原油管输过程中的能耗。在理论分析石蜡沉积特性的基础上,分别从超声的机械作用,空化作用,乳化作用和热效应作用四个方面探讨了超声防蜡降粘的作用机理。并模拟了超声声参数对单一空化泡运动的影响,为超声换能器设计参数的选择提供了理论依据。基于一维变截面杆纵振波动方程,采用边界条件法和传输矩阵法分别设计了半波长换能器振子以及半波长变幅杆,二者通过螺钉连接组成全波长聚能型压电换能器。并通过仿真和实验,验证了各参数满足设计要求,为超声防蜡降粘装置的研制奠定基础。原油超声波防蜡降粘的效果与声场分布的均匀性和声强度有密切关系,而换能器阵能够兼顾声场均匀性和声强度。因此根据Huygens积分定理,推导了圆形辐射面换能器及其组成的组合平面线列阵的指向性和声场声压分布函数,并对其进行了数值计算,确定了换能器阵的有效声场范围,设计了原油超声波防蜡降粘实验装置,为下一步实验提供了条件。实验研究了超声处理时间、换能器工作电流、原油的含水率、含蜡量、流速、油温等参数对防蜡降粘效果的影响,探寻适合原油超声处理的参数。实验还采用扫描电镜和气相色谱分析了超声处理前后蜡结晶微观形态结构和组成成分。实验结果表明:超声波能够打断蜡分子链,改变蜡晶形态,降低原油的粘度和凝点,增加其低温流动性,同时得出了适合原油超声处理的参数,对油田超声防蜡降粘产品的研制具有一定的指导意义。?