Расчет основных элементов проточной части десендеров циклонного типа с использованием локального мультифазного коэффициента сепарации

В нефтедобывающих скважинах с высоким содержанием механических примесей повышение надежности работы погружных установок с электроцентробежным насосом достигается путем установки на входе десендера циклонного типа. Десендер защищает погружной насос от попадания в него механических примесей путем сепарации и сбора их в специальном контейнере. Предложена уточненная методика, позволяющая определять основные геометрические размеры деталей десендера. Выведены формулы для определения скорости, расхода и давления запирания, которые представляют собой минимальные значения скорости потока на выходе из шнека, расхода и гидравлических потерь в шнеке, при которых для мультифазных смесей с определенными физико-химическими свойствами достигается полная сепарация твердых частиц, их сбор и удержание в штатном контейнере.
EDN: EVLDEI, https://elibrary/evldei

Литература

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

[2] Деньгаев А.В. Повышение эффективности эксплуатации скважин погружными центробежными насосами при откачке газожидкостных смесей. Дисс. … канд. тех. наук. Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2005. 212 с.

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

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

[5] Трулев А.В., Логинов В.Ф., Горбунов С.И. и др. Разработка и опытно-промышленное внедрение погружных УЭЦН концептуально новой конструкции для эксплуатации малодебитных скважин с высоким содержанием свободного газа и механических примесей. В: Сборник работ лауреатов Международного конкурса научно-технических и инновационных разработок, направленных на развитие топливно-энергетической и добывающей отрасли. Москва, Формат, 2019, с. 307–310.

[6] Мусинский А.Н. Разработка и исследование вихревых газосепараторов для высокодебитных скважин. Дисс. … канд. тех. наук. Пермь, ПНИПУ, 2021. 172 с.

[7] 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

[8] 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

[9] Trulev A., Kayuda M., Timushev S. et al. Conceptual features for improving the flow part of the multiphase stages of ESP submersible plants for small and medium feeds for extracting stratal liquid with a high free gas content. IOP Conf. Ser.: Mater. Sci. Eng., 2020, vol. 779, art. 012042, doi: https://doi.org/10.1088/1757-899X/779/1/012042

[10] Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти. Москва, Нефть и газ, 2003. 816 с.

[11] Трулев А.В., Жукова Т.В., Кагиров Р.А. и др. Исследования нового способа работы погружной установки со скважинным сепаратором механических примесей. Российская отраслевая энергетическая конференция. URL: https://libgeo.ru/library/roek?product_id=25411&filter=303 (дата обращения: 21.02.2025).

[12] Achour L., Speclin M., Belaidi I. et al. Numerical study of the performance loss of a centrifugal pump carrying emulsion. E3S Web Conf., 2021, vol. 321, art. 01010, doi: https://doi.org/10.1051/e3sconf/202132101010

[13] Achour L., Speclin M., Belaidi I. et al. Numerical assessment of the hydrodynamic behavior of a volute centrifugal pump handling emulsion. Entropy, 2022, vol. 24, no. 2, art. 221, doi: https://doi.org/10.3390/e24020221

[14] Трулев А.В., Тимушев С.Ф., Ломакин В.О. и др. Совершенствование проточной части десендеров циклонного типа с использованием мультифазного коэффициента относительной скорости движения дискретных частиц. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2023, № 7, с. 93–106, doi: https://doi.org/10.18698/0536-1044-2023-7-93-106

[15] Banjar H., Zhang H.Q. Experiments and emulsion rheology modeling in an electric submersible pump. Proc. Int. Petroleum Technology Conf., 2019, art. IPTC-19463-MS, doi: https://doi.org/10.2523/iptc-19463-ms

[16] Zharkovskii A., Svoboda D., Borshchev I. et al. Axial-flow pump with enhanced cavitation erosion resistance. Energies, 2023, vol. 16, art. 1344, doi: https://doi.org/10.3390/en16031344

[17] Анпина Н.А., Каплан А.Л., Пещеренко С.Н. Погружные сепараторы механических примесей. Бурение и нефть, 2011, № 12, с. 40–43.

[18] Сабиров А.А. Стендовые испытания скважинных сепараторов механических примесей. Инженерная практика, 2011, № 5, с. 150–155.

[19] Сабиров А.А., Булат А.В., Зуев А.С. и др. Уточнение методики стендовых испытаний скважинных сепараторов механических примесей. Территория нефтегаз, 2011, № 2, с. 22–25.

[20] Булат А.В. Повышение эффективности работы скважинного насосного оборудования за счет применения сепараторов механических примесей. Дисс. … канд. тех. наук. Москва, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2013. 139 с.

[21] Анпина Н.А., Пещеренко С.Н. Математическое моделирование движения твердых частиц в погружных сепараторах. Научно-технические ведомости СПбГПУ. Физико-математические науки, 2012, № 2, с. 62–68.

[22] Новокрещенных Д.В. Оценка эффективности применения сепараторов механических примесей. Мат. конф. Эксплуатация осложненного фонда скважин. Сургут. 2022.

[23] Ивановский В.Н., Сабиров А.А., Булат А.В. и др. Стенд для проведения испытаний скважинных газопесочных сепараторов. Патент РФ 124497. Заявл. 08.08.2012, опубл. 27.01.2013.

[24] Трулев А.В., Жуков Т.Ю. Способ испытания сепаратора механических примесей-укрупнителя газовой фазы и стенд для его осуществления (варианты). Патент РФ 2825819. Заявл. 27.02.2024, опубл. 30.08.2024.

[25] Соу С. Гидродинамика многофазных систем. Москва, Мир, 1971. 536 с.

[26] Ляпков П.Д. Движение сферической частицы относительно жидкости в межлопаточном канале рабочего колеса центробежного насоса. Труды МИНХ и ГП, 1977, № 129, с. 3–36.