Моделирование рабочих процессов в устройствах защиты нефтяных насосов от засорения с целью повышения их эффективности

• Автор: Антипина, Наталья Анатольевна
• Шифр специальности: 05.13.18
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2012
• Место защиты: Пермь
• Количество страниц: 130 с. : ил.

Содержание
Введение
1 Устройства защиты нефтяного насоса от засорения и математические модели их рабочих процессов

1.1 Проблема засорения нефтяных насосов

1.2 Отложение солей в насосах . . .

1.2.1 Анализ известных способов предотвращения солеотложений

1.2.2 Математические модели дозирования ингибитора погружными контейнерами

1.3 Засорение насосов механическими примесями

1.3.1 Анализ известных способов отделения механических примесей от добываемой жидкости.

1.3.2 Моделирование рабочего процесса сепараторов механических примесей

1.4 Постановка задачи исследования

2 Методики математического моделирования и экспериментальных исследований рабочих
процессов предвключнных устройств
2.1 Математические модели турбулентных течений
однофазных жидкостей
2.2 Модель турбулентного переноса пассивной механической примеси
2.3 Модель вытекания высоковязкой смеси из контейнера
2.4 Диффузия в турбулентных течениях .
2.5 Методика стендовых испытаний гравитационных сепараторов
твердых частиц
2.6 Выводы
3 Моделирование рабочего процесса и оптимизация погружных контейнеров
3.1 Контейнер для тврдого ингибитора.
3.1.1 Моделирование рабочего процесса контейнера.
3.1.2 Сопоставление расчета с эксплуатационными данными .
3.2 Контейнер с капсулированным или жидким реагентом
3.2.1 Выбор геометрических параметров контейнера.
3.2.2 Моделирование растворения внутри контейнера
3.2.3 Сопоставление расчета с эксплуатационными данными .
3.3 Контейнер с постоянной скоростью дозирования
3.3.1 Моделирование рабочего процесса в устройствах различного типа
3.3.2 Описание конструкции .
3.4 Выводы.
4 Моделирование рабочего процесса и выбор рациональных
конструкций гравитационных сепараторов
4.1 Гравитационный сепаратор твердых частиц без
закрутки потока
4.2 Гидроциклонный сепаратор тврдых частиц
4.3 Поисковые стендовые исследования влияния газа на характеристики сепараторов механических примесей
4.4 Незасоряющиеся фильтры механических примесей.
4.5 Выводы.
Основные результаты работы
Список литературы


При использовании акустических методов специальный акустический излучатель создает колебания которые предотвращают образование центров кристаллизации, способствуют срыву мелких кристаллов солей с поверхности. Несмотря на то, что в настоящее время достаточно много работ посвящено этим методам [8], они не получили однозначно положительной оценки_и_не доказали свою эффективность. В первую очередь это связано с тем, что установки для реализации этих методов достаточно сложны, и их необходимо настраивать на каждую скважину отдельно. При широком внедрении устройств магнитной обработки жидкостей отсутствует в полной мере разработанная теория, которая позволяла бы на основе данных о свойствах добываемой жидкости проектировать промыш-~леНБ1е~аппараты-итехнологиит-Поэтому-для-разработки^новых-магнитных-аипаратов проводят лабораторные исследования, на основе которых определяют и выбирают параметры магнитного поля, необходимого для воздействия на ту или иную жидкость [8]. К технологическим относятся методы, основанные на изменении конструкции рабочих деталей насоса или способа добычи, такие как: защитные покрытия, турбулизация потоков, подготовка рабочей жидкости для систем поддержания пластового давления, ограничение водопритока к скважине, изменение режимов работы скважины и насосного оборудования. На защитных покрытиях остановимся поподробнее, а остальные методы либо малоэффективны, либо сложны в реализации. Тема защитных покрытий активно развивается в последнее время. К недостаткам этого метода можно отнести сложность нанесения на поверхности и дополнительные расходы на нанесение покрытия. На данный момент все известные покрытия недолговечны и хрупки. Проблема состоит в разработке наиболее эффективного способа доставки ингибитора к работающей УЭЦН. Применение погружных контейнеров. Закачка в призабойную зону представляет собой задавку раствора с ингибитором в зону пласта вокруг скважины. Данная технология требует большого количества ингибитора. Кроме того, технология достаточно дорогостоящая. Несомненный плюс метода состоит в том, что ингибиторной защите подлежит и призабойная зона, и вся скважина. Периодическая закачка ингибитора в затрубное пространство скважины применима только при высоких динамических столбах, иначе реагент быстро ~выносится потоком:жидкОсТИг[3]. Закачка ингибитора через систему поддержания пластового давления требует количества ингибитора в несколько раз превышающего количество при задавке в призабойную зону пласта. Поэтому этот способ используется редко я связи со значительными расходами на ингибитор. Поверхностные дозаторы осуществляют дозировку ингибитора непосредственно в скважину. При этом установки не защищают погружные электродвигатели от отложения солей, а поскольку осуществляют подачу ингибитора в зону скважины с уже развитым процессом солеотложения, также требуется большое количество ингибитора. Альтернативой является капиллярная трубка, доставляющая ингибитор на прием насоса. Однако при этом значительно осложняется монтаж установки с трубкой. Кроме того, трубки хрупкие и ненадёжные. Погружные контейнеры могут доставлять ингибитор в самый низ установки. В этой области скважины процесс отложения солей только начинается. Скорость дозирования зависит от скважинных условий, поэтому конструкция погружного контейнера должна подбираться индивидуально к каждой скважине. Обычно этого не делается, поэтому время работы контейнеров часто не совпадает с заявленным. Первые конструкции контейнеров были основаны на омывании жидкостью гранул ингибитора, размещённого в виде гранул или брикетов [9|. Схема такого устройства приведена на рис. Рис. Недостатком такого устройства является малое время работы, поскольку большинство ингибиторов быстро растворяются в потоке пластовой жидкости при омывании (продолжительность действия суток). В настоящее время продолжительность дозирования ингибитора должна быть не менее 1 года. С целью замедлить растворение ингибитора пластовой жидкостью возникла идея смешивать ингибитор с вязким веществом (например, битум), при попадании устройства в скважину вязкость смеси значительно понижается при повышенной температуре [], []. Пример такого устройства показан на рисунке 1.