Особенности повышения надежности и эффективности газосепараторов погружных установок электроцентробежных насосов для добычи пластовой жидкости

В нефтедобывающих скважинах с высоким газосодержанием повышение эффективности электроцентробежных насосов достигается путем их комплектации центробежными газосепараторами, в которых до поступления на прием насоса у перекачиваемого флюида отбирается большая часть свободного газа и отводится в затрубное пространство скважины. Эффективность центробежного газосепаратора существенно зависит от дисперсности газожидкостной структуры перекачиваемого флюида, диаметров пузырьков газа, обводненности пластовой жидкости, наличия поверхностно-активных веществ, давления на входе в насос и на выходе из него. На основе анализа конструктивных схем силовой части газосепараторов различных производителей, анализа особенностей течения газожидкостной смеси в сепарационной камере и отводящем устройстве разработаны рекомендации по оптимизации длины сепарационной камеры, конструкции отвода и головки газосепаратора. Даны рекомендации по изменения проточной части с целью повышения эффективности сепарации газа и надежности работы. Обоснована целесообразность новых конструктивных решений на основе эмпирических формул и численного моделирования. Показано, какая информация является наиболее важной, и каким образом ее можно получить при стендовых испытаниях.

Литература

[1] Вахитова Р.И., Сарачева Д.А., Уразаков Д.Р., Думлер Е.Б. Повышение эффективности работы погружных электроцентробежных установок при добыче нефти с высоким газосодержанием. Альметьевск, АГНИ, 2019. 104 с.

[2] 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. 33–39.

[3] Якимов С.Б. О возможностях оптимизации классов износоустойчивости электроцентробежных насосов на месторождениях ПАО «Оренбургнефть». Науч.-техн. вестник. ПАО «НК «Роснефть», 2015, № 3, с. 85–92.

[4] Деньгаев А.В. Повышение эффективности эксплуатации скважин погружными центробежными насосами при откачке газожидкостных смесей. Москва, 2005. 212 с.

[5] Кутателадзе С.С., Стырикович М.А. Гидравлика газожидкостных систем. Москва-Ленинград, Госэнергоиздат, 1958. 231 с.

[6] Тонг Л. Теплоотдача при кипении и двухфазное течение. Москва, Мир, 1963. 342 с.

[7] Агеев Ш.Р., Григорян Е.Е., Макиенко Г.П. Российские установки лопастных насосов для добычи нефти и их применение. Пермь, ООО «Прес-Мастер», 2007. 645 с.

[8] Дроздов А.Н. Технология и техника добычи нефти погружными насосами в осложненных условиях. Москва, МАКС Прес, 2008. 309 с.

[9] Петров В.И., Чебаевский В.Ф. Кавитация в высокооборотных лопастных насосах. Москва, Машиностроение, 1982. 192 с.

[10] Trulev A., Verbitsky V., Timushev S. et al. Electrical submersible centrifugal pump units of the new generation for the operation of marginal and inactive wells with a high content of free gas and mechanical impurities. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2019, vol. 492, art. 012041, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/492/1/012041

[11] Trulev A., Timushev S., Lomakin V. Conceptual features of improving the flow-through parts of gas separators of submersible electric pumps systems for the production of formation fluid in order to improve the separating properties, energy efficiency and reliability. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2020, vol. 779, art. 012036, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/779/1/012036

[12] Трулев А.В., Тимушев С.Ф., Ломакин В.О., Каюда М.С. Проблемы разработки месторождений тяжелых нефтей со сложными геологическими условиями и пути их решения. Нефть газ новации, 2020, №2, с. 55–60.

[13] Трулев А.В., Логинов В.Ф., Горбунов С.И., Тимушев С.Ф., Сабиров А.А., Ломакин В.О. Разработка и опытно-промышленное внедрение погружных УЭЦН концептуально новой конструкции для эксплуатации малодебитных скважин с высоким содержанием свободного газа и механических примесей. Сборник работ лауреатов Международного конкурса научно технических и инновационных разработок направленных на развитие топливно-энергетической и добывающей отрасли 2019 года.

[14] Ляпков П.Д. Движение сферической частицы относительно жидкости в межлопаточном канале рабочего колеса центробежного насоса. Тр. МИНХ и ГП, 1977, вып. 129, с. 3–36.

[15] Исаев Г.А., Калан В.А., Петров В.И. Проектная разработка исследовательского стенда для испытаний газосепараторов погружных насосных установок для добычи нефти. «СИНТ 2009» Разработка, производство и эксплуатация, турбо-электронасосных агрегатов и систем на их основе. Тр. V Междунар. науч.-техн. конференции, Воронеж, 2009, с. 136–147.

[16] Исаев Г.А., Калан В.А., Петров В.И., Трулев А.В. Пат. 2425254 Российская Федерация, МПК51 F04D 13/10. Стенд гидравлических испытаний газосепараторов насосных установок для подачи пластовой жидкости; заявитель и патентообладатель ОАО «Алнас». 2009134863/28, заявл. 18.09.09; опубл. 27,03,11, Бюл. № 21. 11 с.

[17] Трулев А.В., Ситников В.И. Пат. № 2588332 Российская Федерация, МПК51 F04B 51/00, G01F 15/08, F04D 13/10, G01M 99/00. Стенд для испытания газосепараторов к погружным электронасосным агрегатам; заявитель и патентообладатель ЗАО «Римера». 2015129982/06, заявл. 21.07.15; опубл. 27.06.16, Бюл. № 18. 9 с.

[18] Трулев А.В., Леонов В.В. Пат. РФ № 2647175 Российская Федерация, МПК51 F04B 51/00, F04D 13/10, G01F 15/08, G01M 99/00. Способ испытаний газосепараторов на газожидкостных смесях и стенд для его осуществления; заявитель и патентообладатель ЗАО «Римера». 2017121950, заявл. 21.06.17; опубл. 14.03.18, Бюл. № 8. 13 с.

[19] Трулев А.В., Тимушев С.Ф., Шмидт Е.М. Особенности стендовых испытаний газосепараторов установок погружных электроцентробежных насосов для добычи нефти. Нефть газ новации, 2020, №7, с. 62–69.

[20] Трулев А.В., Тимушев С.Ф., Ломакин В.О. Концептуальные особенности методики стендовых испытаний газосепараторов установок погружных электроцентробежных насосов для добычи нефти. Насосы. Турбины. Системы, 2020, № 2(35), с. 11–27.

[21] Овсянников Б.Т., Боровский Б.И. Теория и расчет агрегатов питания жидкостных ракетных двигателей. Москва, Машиностроение, 1986. 376 с.