«Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса»

Использование CFD и аддитивных технологий в рамках развития газодинамических исследований и гидродинамических процессов в газовых сепараторах

УДК: 622.276.53
DOI: -

Авторы:

¹ РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина, РГУ нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина

Ключевые слова: газосепаратор, установка электроприводного лопастного насоса, рециркуляция, газовые отверстия, стендовые испытания, численные испытания, работа газосепаратора в "насосном режиме" и в "двухпоточном насосном режиме", гидрогазодинамические процессы в газовых сепараторах

Аннотация:

В данной статье приведены основные результаты стендовых и численных испытаний газосепараторов, применяемых при добыче углеводородов с помощью установок электроприводных лопастных насосов (УЭЛН). Газосепараторы широко применяются в составе УЭЛН, однако имеют невысокие наработки до отказа. На данный момент нет точных методик, описывающих принцип работы сепаратора в скважинных условиях, и методик подбора сепаратора, работающего в составе всей установки. Одна из исследуемых конструкций сепаратора – серийно выпускаемая заводом-изготовителем, вторая – экспериментальная. Испытания газосепараторов проведены в двух режимах – в однопоточном насосном и двухпоточном насосном. Физические испытания проводились на разработанном вертикальном стенде с сообщающимися линиями выкидных отверстий и линией входа в газосепаратор; численные исследования выполнялись в программном пакете SolidWorks Flow Simulation. Экспериментально показана возможность рециркуляции жидкости из газовых отверстий обратно на прием газосепаратора и с линии приема газосепаратора на выход из газовых отверстий. Для обеих конструкций сепараторов установлены значения подачи по жидкости, при которых жидкость со входа газовых отверстий поступает снова на прием газосепаратора и также в обратном направлении. Результаты компьютерных исследований, проведенных в программном пакете SolidWorks Flow Simulation, показали хорошую сходимость с результатами стендовых испытаний. Показана принципиальная схема стенда для проведения натурных испытаний газосепараторов различных конструкций с возможностью рециркуляции потока жидкости, а также 3D-визуализация расчета в программном пакете. Сделаны выводы о дальнейших перспективах испытаний газосепараторов на модельной газожидкостной смеси с возможностью рециркуляции потока. Это позволит адекватно подбирать газосепаратор для работы в составе УЭЛН.

Список литературы:

1. Исследование влияния осложняющих факторов на деградацию комплексной характеристики электроприводных лопастных насосов: учеб.-метод. пособие / В.Н. Ивановский, И.Ю. Бабакин, Т.Р. Долов [и др.]. – М.: РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина, 2022. – 44 с.
2. Ушаков Е.А. Особенности эксплуатации скважин, оборудованных установками электроцентробежных насосов, на примере Конитлорского месторождения // Вестн. науки. – 2020. – Т. 4, № 6(27). – С. 253–255.
3. Мусинский А.Н. Разработка и исследование вихревых газосепараторов для высокодебитных скважин: дис. … канд. техн. наук: 05.02.13. – Уфа, 2021. – 172 с.
4. Пашали А.А., Зейгман Ю.В. К вопросу повышения эффективности естественной сепарации газа в нефтяных скважинах, оборудованных установками электроцентробежных насосов // Нефт. хоз-во. – 2022. – № 5. – С. 94–97. – DOI: 10.24887/0028-2448-2022-5-94-97
5. Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти: учеб. пособие для вузов. – М.: Изд-во "Нефть и газ" РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. – 816 с.
6. Волков М.Г. Расчётная методика получения рабочих характеристик роторного центробежного газосепаратора // Нефтепромысловое дело. – 2017. – № 12. – С. 57–62.
7. Сальманов Р.Г. Разработка газосепараторов высокой пропускной способности для УЭЦН и определение области их эффективного применения: дис. … канд. техн. наук: 05.15.06. – М., 1990. – 181 с.
8. Использование CFD и аддитивных технологий для проведения поисковых исследований при разработке газовых сепараторов / Т.Р. Долов, В.В. Муленко, Р.М. Шайхулов [и др.] // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2025. – № 3(147). – С. 5–10.
9. Расчет рабочих параметров центробежной ступени с использованием различных программных пакетов: учеб.-метод. пособие / В.В. Муленко, Т.Р. Долов, Е.И. Конюшков [и др.]. – М.: РГУ нефти и газа (НИУ) им. И.М. Губкина, 2023. – 127 с.