Исследование эффективности струйного насоса с системой автоматического регулирования подачи при откачке газа из затрубного пространства добывающих скважин

Abstract

Актуальность. Снижение давления накапливающегося газа в затрубном пространстве в процессе откачки нефтегазоводяной смеси является актуальной задачей по причине снижения притока со стороны пласта. Актуальность исследования вызвана необходимостью решения проблемы удаления затрубного газа на приеме погружного электроприводного лопастного насоса. Скапливающийся газ в области между обсадной колонной и насосно-компрессорными трубами ведет к образованию снижения динамического уровня в скважине и гидратных пробок, что может явиться причиной срыва подачи и возможно полной остановки процесса добычи нефти. Одним из предлагаемых решений по автоматическому снижению давления в затрубном пространстве является применение струйного насоса. Известные конструкции струйных насосов обладают ограниченной областью применения, в связи с чем возникает необходимость в модернизации таких устройств. Цель: разработка эффективного струйного насоса для удаления затрубного газа, обеспечивающего перепуск затрубного газа в полость насосно-компрессорных труб. Объект: установки погружные электроприводные лопастного насоса для добычи нефти. Результаты. Предложены конструкции струйных насосов, предназначенных для автоматического перепуска затрубного газа в полость насосно-компрессорных труб за счет регулирования положения суженной части путем перемещения подвижной половины насоса с помощью поршня, оборудованного пружиной сжатия, причем подпоршневая полость сообщается с затрубным пространством. На основе математической модели работы струйного насоса, описывающей перемещение поршня с учетом давления затрубного газа, показано, что применение альтернативных конструкций такого устройства позволяет избежать значительных потерь давления в насосных трубах при эксплуатации электроцентробежных установок

Relevance. Reducing the pressure of accumulating gas in the annular space when pumping oil-gas-water mixture is an urgent task due to the decrease in inflow from the formation. The relevance of the research is caused by the need to solve the problem of removing annular gas at the intake of a submersible electric vane pump. Accumulating gas in the area between the casing and the tubing leads to the formation of a decrease in the dynamic level in the well, hydrate plugs, which can cause a breakdown in supply and possibly a complete stop of oil production. One of the proposed solutions for automatic pressure reduction in the annular space is the use of a jet pump. Known designs of jet pumps have a limited scope of application, which is why there is a need to modernize such devices. Aim. To develop an efficient jet pump for removing annular gas, ensuring the bypass of annular gas into the cavity of the pump and compressor pipes. Methods. Submersible electric vane pump units for oil production. Results. The authors have proposed the designs of jet pumps intended for automatic bypass of annular gas into the cavity of pump-compressor pipes due to regulation of the position of the narrowed part by moving the movable half of the pump using a piston equipped with a compression spring, wherein the sub-piston cavity communicates with the annular space. Based on the mathematical model of the jet pump operation, describing the piston movement taking into account the annular gas pressure, it is shown that the use of alternative designs of such a device allows avoiding significant pressure losses in pump pipes during the operation of electric centrifugal units