ОПТИМИЗАЦИЯ КОНСТРУКЦИИ ВИХРЕВЫХ ГАЗОСЕПАРАТОРОВ

А. Н. Мусинский, М. О. Перельман, С. Н. Пещеренко

Аннотация


В настоящее время одним из способов интенсификации добычи нефти является увеличение депрессии на пласт путем снижения забойного давления, обычно до значений ниже давления насыщения. Поэтому в скважине образуется газожидкостная смесь, и в состав установок электроцентробежных насосов включают газосепараторы. Однако, при увеличении дебита, во-первых, уменьшается время нахождения газожидкостной смеси в поле центробежных сил сепаратора и снижается эффективность сепарации. Во-вторых, возрастает вынос частиц породы, особенно в скважинах после гидроразрыва пласта, которые под действием центробежных сил скапливаются у стенок корпуса газосепараторов, что приводит к их гидроабразивному разрушению. Возможным решением данной проблемы является применение вихревых газосепараторов, в которых используется укороченный сепарационный узел (шнек), после которого, вниз по течению, находится вихревая камера, где жидкость по инерции продолжает вращение. Первоначально, вихревые сепараторы разрабатывали с целью уменьшения гидроабразивного воздействия частиц породы на корпус за счет применения более коротких шнеков. Целью данной работы является решение задачи об оптимизации конструкции вихревых газосепараторов. Нами предложен безразмерный критерий, определяющий величину коэффициента сепарации газосепараторов в зависимости от геометрических размеров вихревой камеры, условий эксплуатации: концентрации газа и частоты вращения вала. Проведены стендовые испытания трех новых конструкций вихревых газосепараторов в 5, 5А и 6 габаритах, показавшие, что зависимость имеет сравнительно узкий максимум, что позволяет подобрать оптимальные размеры вихревой камеры для заданных условий эксплуатации.

Ключевые слова


вихревой газосепаратор;коэффициент сепарации;оптимизация;безразмерный параметр;vortex gas separator;separation coefficient;optimization;dimensionless parameter;

Полный текст:

PDF

Литература


Перельман М.О., Пещеренко М.П., Пещеренко С.Н. Особенности многофазных течений в газосепараторах, определяющие их гидроабразивную стойкость // Бурение и нефть. 2013. № 5. С. 42-44.

Пат. 2363842 РФ, МПК E 21 B 43/48. Абразивостойкий газосепаратор / С.Н. Пещеренко, М.П. Пещеренко, А.И. Рабинович, М.О. Перельман, Г.Л. Дорогокупец, О.Е. Иванов, П.Б. Куприн, М.Ю. Мельников. 2008108255/03, Заявлено 03.03.2008, Опубл. 10.08.2009. Бюл. 22.

Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика: учеб. пособие: в 10 т. 3-е изд., перераб. М.: Наука, 1986. Т. VI: Гидродинамика. 736 с.

Andereck C.D., Liu S., Swinney H.L. Flow Regimes in a Circular Couette System with Independently Rotating Cylinders // Journal of Fluid Mechanics. 1986. Vol. 164. P. 155-183.

Wilson B.L. Gas Separation: A New Generation, A New Twist // Gulf Coast Section Electric Submersible Pump Workshop held in Houston, Texas, 27-29 April 2005.

Product Sheets of Vortex Gas Separator Assembly. Schlumberger, 2016.

Якимов С.Б., Шпортко А.А., Шалагин Ю.Ю. О путях повышения надежности газосепараторов ЭЦН на месторождениях ПАО «НК «Роснефть» // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. 2017. № 1. С. 33-40.

Пат. 161892 РФ, МПК E 21 B 43/38. Вихревой газосепаратор / А.Н. Мусинский, М.П. Пещеренко, С.Н. Пещеренко. 2015100464/03, Заявлено 12.01.2015, Опубл. 10.05.2016. Бюл. 13.

Пещеренко М.П., Перельман М.О., Пещеренко С.Н. Универсальная сепарационная характеристика центробежного газосепаратора // Нефтяное хозяйство. 2015. № 1. С. 105-108.

Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти: учебное пособие для вузов. М.: Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. 816 с.

Пат. 2531090 РФ, МПК E 21 B 43/38. Способ испытания газосепараторов на газожидкостных смесях и стенд для его осуществления / А.Н. Мусинский, М.П. Пещеренко, С.Н. Пещеренко. 2013140877/06, Заявлено 04.09.2013, Опубл. 20.10.2014. Бюл. 29.

Деньгаев А.В. Повышение эффективности эксплуатации скважин погружными центробежными насосами при откачке газожидкостных смесей: дисс. … канд. техн. наук. М., 2005. 194 с.




DOI: http://dx.doi.org/10.17122/ngdelo-2019-4-100-105

Ссылки

  • На текущий момент ссылки отсутствуют.


(c) 2019 А. Н. Мусинский, М. О. Перельман, С. Н. Пещеренко

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons «Attribution» («Атрибуция») 4.0 Всемирная.

УФА, УГНТУ, 2017