Дослідження перспектив розвитку нафтових струминних насосів

Abstract

Проаналізовано тенденції розвитку свердловинних струминних насосів, призначених для експлуатації нафтових родовищ. Намагання оптимізувати процес змішування потоків викликало появу численних конструкцій струминних насосів, в яких замість прямотічних використовують закручені потоки. Створення в протічній частині струминного насоса циркуляційних течій сприяє вирівнюванню швидкостей коаксіальних потоків, інтенсифікує процес обміну енергіями в рідині та підвищує ефективність процесу змішування. Поєднання прямотічного та циркуляційного характеру руху змішуваних потоків дозволяє покращити технічні характеристики струминних насосів до 30 %.Геометричні розміри та взаємна орієнтація елементів протічної частини струминного насоса мають визначальний вплив на енергетичну ефективність реалізації ежекційних технологій, а їх оптимізація вимагає проведення багатофакторних експериментальних досліджень, під час яких, окрім конструкторських факторів, повинні враховуватись і режим роботи ежекційної системи в свердловині. Задача оптимізації конструкторських та режимних параметрів свердловинної ежекційної системи може бути вирішена шляхом моделювання робочого процесу струминного насоса із залученням сучасних програмних комплексів SolidWorks та ANSYS, які забезпечують необхідну точність розрахункових операцій. Величина ККД ежекційної системи залежить також від глибини її розміщення в свердловині. Визначення оптимальної глибини розміщення ежекційної системи в свердловині передбачає використання ітераційних методів розрахунку із застосуванням відповідних комп’ютерних програм (наприклад Matchad). Розвиток гідроструминного способу експлуатації нафтових свердловин відзначається появою тенденції до спільного компонування ежекційної системи та традиційних видів глибинного насосного обладнання. В конструкції комбінованої нафтовидобувної системи струминний насос створює зону низького тиску на вибої свердловини та інтенсифікує приплив вуглеводнів з продуктивного горизонту, а традиційний вибійний насос здійснює їх транспортування на поверхню. Наявність в свердловині додаткового (струминного) насоса оптимізує умови використання основного насоса, внаслідок чого покращуються енергетичні характеристики вибійної компоновки та підвищується ефективність нафтовидобутку. Аналіз використання гібридних ежекційних технологій свідчить про перспективність даного напрямку розвитку нафтогазовидобувного обладнання.

The development trends of hydraulic jet pumps used for the oil-fields exploitation are analyzed. The ambition to optimize the process of mixing flows has led to the emergence of numerous designs of jet pumps, in which swirling flows are used instead of direct flows. The creation of circulation flows in the pump wet end promotes alignment of coaxial flows velocities, intensifies the process of energies exchange in the liquid, and increases the efficiency of the mixing process. The combination of direct and circulation flows gives a possibility to improve the technical characteristics of jet pumps up to 30%. The dimensions and the mutual orientation of the elements of the pump wet end have a decisive influence on the energy efficiency of the ejection technologies implementation. The optimization of dimensions and orientation of the components of the jet pump necessitates multifactorial experimental studies, which, in addition to the design factors, should also take into account the working mode of the ejection system in the well. The task of optimizing the design and mode parameters of a well ejection system can be solved by simulating the work process of the jet pump using modern software complexes Solid Works and ANSYS, which provide the necessary accuracy of the calculation operations. The efficiency of the ejection system also depends on the depth of its location in the well. Determining the optimum depth of installation of the ejection system in the well presupposes the use of iterative calculation methods with the aid of appropriate computer programmes (for example, Matchad). The development of the hydro-jet operation of oil wells is characterized by the tendency of a joint arrangement of the ejection system and traditional types of downhole pumping equipment. In the design of the combined oil-producing system the jet pump creates a low pressure zone in the bottom and intensifies the inflow of hydrocarbons from the production horizon, while the traditional downhole pump transports them to the surface. The presence of an additional (jet) pump in the well optimizes the conditions of the main pump use. It improves the energy characteristics of the bottom-hole assembly and increases the efficiency of oil production. The analysis of the hybrid ejection technologies application indicates the prospects of this trend of oil and gas equipment.