Обгрунтування раціональних режимів роботи свердловинних струминних насосів

Abstract

Дисертацію присвячено проблемі підвищення ефективності застосування ежекційних технологій при розробці нафтогазових родовищ. У дисертації розроблена узагальнена математична модель роботи струминного насоса у складі системи циркуляції свердловини з прямим місцевим промиванням вибою на основі моделювання гідравлічних зв’язків між елементами ежекційної системи, яка дозволила розробити гідравлічну модель змішування потоків у вигляді системи потенціальних струменів протилежного спрямування, що дає можливість розширити область аналітичного визначення характеристик струминного насоса на діапазон зміни коефіцієнта інжекції від і = 0 до і = -1. Встановлено взаємозв’язок між тиском промивальної рідини на вході в свердловину та витратою потоку у привибійному контурі циркуляції у вигляді нелінійної екстремальної залежності, який дозволяє здійснювати дистанційний контроль та оперативне регулювання режиму роботи струминного насоса. Розроблено пристрій для буріння свердловин, який за рахунок встановлення оптимального за даних умов типу промивання вибою (пряме або комбіноване) дозволяє підвищити швидкість буріння на 20% і проходження на долото - на 15%.

Диссертация посвящена вопросам повышения эффективности использования эжекционных технологий при разработке нефтегазовых месторождений путем усовершенствования методов управления и конструкций скважинных струйных насосов. Разработана классификация основных методов управления, систематизировано конструкции и условия использования скважинных струйных насосов с последующим их обобщением. Все это позволило впервые теоретически подтвердить возможность работы струйного насоса в области граничных напоров и отрицательных значений коэффициента инжекции, исследовать процесс смешивания потоков и определить эмпирические коэффициенты неравномерности профиля скоростей встречных струй и гидравлического сопротивления камеры смешения, усовершенствовать математическую модель гидравлических связей между элементами эжекционной системы с учетом возможности работы струйного насоса в обратном режиме. В диссертации разработана обобщенная математическая модель работы струйного насоса в системе циркуляции скважины с прямым местным промыванием забоя, на основе моделирования гидравлических связей между элементами эжекционной системы, которая позволяет разработать гидравлическую модель смешивания потоков в виде системы потенциальных струй противоположного направления, что дает возможность расширить область аналитического определения характеристик струйного насоса на диапазон изменения коэффициента инжекции от і = 0 до і = -1. Установлено взаимосвязь между давлением промывочной жидкости на входе в скважину и расходом потока в призабойном контуре циркуляции в виде нелинейной экстремальной зависимости, которая позволяет осуществлять дистанционный контроль и оперативное регулирование режим работы струйного насоса. Разработан единый подход к регулированию скважинных эжекционных систем, который состоит в сопоставлении фактических и граничных характеристик с последующим изменением гидродинамических параметров рабочего или смешанного потоков, что позволит повысить КПД струйного насоса на 17- 63%. Разработано приспособление для бурения скважин, которое за счет автоматического выбора оптимального для данных условий типа промывания забоя (прямой или комбинированный) позволяет повысить скорость бурения на 20% и проходку на долото - на 15%. Результаты изложенных в диссертации исследований реализованных в разработке комплекса методического обеспечения и технических решений, направленных на повышение эффективности создания и использования эжекционного оборудования и интенсификации процессов строительства и эксплуатации скважин.

The thesis is devoted to questions of a heightening efficiency of use jet techniques at mining oil-and-gas deposits. In a thesis the generalized mathematical model of operation of the jet pump in system of circulation of well with direct local flushing out of working face designed on the basis simulation hydraulic links between devices jet systems which allows to develop a hydraulic analog of blending streams as system of potential jets an opposite direction that enables to expand field of analytical definition performances of jet pump on a gamut change of coefficient injection from і = 0 up to і = - 1. It is established correlation between pressure of wash liquid on an input in well and expenditure of stream in a face contour of circulation as nonlinear extreme dependence which allows to realize a remote monitoring and operative regulation an operating mode of the jet pump. Accommodating for drilling wells designed, which at the expense of a self-acting select optimum for datas of requirements such as flushing out of working face (direct or combined) allows to raise a drilling rate on 20 % and passing on the chisel - on 15 %.