Влияние геометрии струйного эжектора на подачу насосной установки, предупреждающей асфальтосмолопарафиновые отложения

Abstract

Актуальность. Добыча нефти установками электроприводных центробежных насосов является на сегодняшний день одним из ведущих способов механизированной добычи нефти. Механизированная эксплуатация скважин, вскрывающих запасы трудноизвлекаемой нефти, в значительной степени осложняется высокой вязкостью пластовой нефти, отложением в стволе скважины асфальтенов, смолистых веществ, парафинов. Это приводит к увеличению гидравлических сопротивлений вследствие снижения проходного сечения труб и других узлов насосного оборудования, к снижению производительности скважин и эффективности насосной добычи. В этой связи актуальной задачей является разработка и совершенствование способов и устройств предотвращения отложений асфальтенов, смолистых веществ, парафинов в скважинах. Объект: скважинная дозирующая насосная установка для непрерывной подачи реагента (ингибитора отложения парафинов) в скважину, представляющая собой комбинацию из двух технических устройств - насоса, дозирующего реагент, и струйного насоса. Цель: анализ влияния конструктивных параметров дозирующей насосной установки на эффективность ее работы (расход реагента, коэффициент кавитации жидкости в струйном насосе). Методы: математическое моделирование работы скважинной дозирующей установки для подачи реагента, основанное на применении законов сохранения массы и количества движения, а также закона Бернулли для движущегося потока в струйном насосе. Результаты. На основе результатов моделирования установлен характер влияния конструктивных параметров разработанной установки на расход реагента. Установлено, что максимальный расход реагента достигается при диаметре камеры смешения порядка 0,022 м, увеличение диаметра относительно указанной величины приводит к снижению степени местного понижения давления, снижение диаметра камеры смешения - к падению расхода вследствие увеличения скорости потока в камере и возрастания гидравлических сопротивлений. Установлено, что увеличение подачи установки электроприводных центробежных насосов в рассмотренном диапазоне 100-200 м3 в сутки практически не оказывает влияния на расход реагента при значении диаметра камеры смешения более 0,03 м. Установлено, что при значениях длины конфузора, превышающих 0,21 м, коэффициент кавитации вне зависимости от диаметра камеры смешения превышает единицу, что говорит о плавном и равномерном снижении давления в корпусе устройства. В целом показано, что регулированием конструктивных параметров скважинной дозирующей установки можно обеспечить требуемый расход реагента при известной подаче установки электроприводных центробежных насосов (дебите скважины)

Relevance. Today oil production by installations of electric centrifugal pumps is one of the leading methods of mechanized oil production. The mechanized operation of hard-to-recover oil objects is complicated by the high viscosity of reservoir oil, the formation of wax-deposits in the wellbore. This leads to an increase in hydraulic resistances due to a decrease in the flow section of pipes and other pumping equipment components, a decrease in the productivity of wells and the efficiency of pumping production. In this regard, an urgent task is to develop and improve methods and devices for preventing deposits of waxdeposits in wells. Object. Downhole pumping unit for dosing reagent (inhibitor of wax-deposits) into the well, which is a combination of two technical devices - a pump dosing the reagent and a jet pump. Aim. To analyze the influence of the design parameters of the dosing unit on the efficiency of its operation (reagent consumption, liquid cavitation coefficient in the jet pump). Methods. Mathematical modeling of the operation of a downhole dosing unit for the supply of reagent, based on the application of the laws of conservation of mass and quantity of motion, as well as Bernoulli's law for a moving flow in a jet pump. Results. Based on the simulation results, the nature of the influence of the design parameters of the developed installation on the reagent consumption is defined. It is established that the maximum flow rate of the reagent is achieved with a mixing chamber diameter of about 22 mm; an increase in diameter relative to the specified value leads to a decrease in the degree of local pressure reduction, a decrease in the diameter of the mixing chamber - a drop in flow due to an increase in the flow rate in the chamber and an increase in hydraulic resistance. It was found that an increase in the supply of electric centrifugal pumps in the considered range of 100-200 m3 per day has practically no effect on the reagent consumption when the mixing chamber diameter is more than 30 mm. It was found that at confuser length values exceeding 210 mm, the cavitation coefficient, regardless of the mixing chamber diameter, exceeds one, which indicates a smooth and uniform pressure reduction in the device body. In general, it is shown that by regulating the design parameters of a downhole metering unit, it is possible to ensure the required reagent consumption at a known electric centrifugal pump supply (well flow rate)