«Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса»

Использование CFD и аддитивных технологий для проведения поисковых исследований при разработке газовых сепараторов

УДК: 622.276.53
DOI: -

Авторы:

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

Ключевые слова: газосепаратор, установка электроприводного лопастного насоса, дисперсность потока, многозаходный шнек, стендовые испытания, газосодержание, сепарационная характеристика

Аннотация:

В статье анализируется эффективность работы газосепараторов в составе установок электроприводных лопастных насосов (УЭЛН). Выполнен анализ научно-технической литературы в рамках темы исследования. Сформулированы основные критерии оценки эффективности работы газосепараторов в составе установок электроприводных центробежных насосов. Определены основные недостатки гравитационных, вихревых и центробежных газосепараторов. На основании проведенного анализа была разработана собственная конструкция газосепаратора в габаритной группе 5. В состав конструкции газосепаратора включены рабочие колеса шнекового типа. Шнек представлен в виде многозаходного осевого рабочего колеса с диском верхней части, в котором выполнены отверстия для увеличения диспергирования газожидкостного потока. Данная конструкция помимо сепарационных свойств обеспечивает разрушение крупных пузырьков газовой фазы. Были выполнены стендовые испытания разработанной конструкции и стандартного газосепаратора. По результатам стендовых испытаний проведены сравнения двух газостабилизирующих устройств.

Список литературы:

1. Якимов С.Б., Шпортко А.А., Шалагин Ю.Ю. О путях повышения надежности газосепараторов ЭЦН на месторождениях ПАО "НК "Роснефть" // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2017. – № 1. – С. 33–40.
2. Перельман М.О., Пещеренко М.П., Пещеренко С.Н. Особенности многофазных течений в газосепараторах, определяющие их гидроабразивную стойкость // Бурение и нефть. – 2013. – № 5. – С. 44–47.
3. Лунев Н.В. Опыт эксплуатации ВЭД, ЭЦН 5-й группы, фазопреобразователей и вихревых газосепараторов в условиях месторождений ТНК-BP // Инженерная практика. – 2011. – № 5. – С. 12–23.
4. Герасимов В.В. Высоконадежное оборудование для работы в осложненных условиях // Инженерная практика. – 2012. – № 2. – С. 18–25.
5. SPE-117415-MS. Rotary gas separators in high GOR wells, field and lab tests comparison / A.N. Drozdov, V.S. Verbitckiy, A.V. Dengaev [et al.] // SPE Russian Oil and Gas Technical Conf. and Exhibition: Moscow, Russia, Oct. 28–30, 2008. – Society of Petroleum Engineers, 2008. – Vol. 2. – P. 1394–1404.
6. 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.
7. Lea J.F., Bearden J.L. Gas Separator Performance for Submersible Pump Operation // J. of Petroleum Technology. – 1982. – Vol 34, Issue 06. – P. 1327–1333. – DOI: 10.2118/9219-PA
8. Сокорев В.Н. Исследование процесса сепарации газа в условиях искусственной кавитации с целью создания газосепараторов к погружным центробежным насосам с учетом структуры нефтегазовых смесей: дис. … канд. техн. наук: 05.15.06. – М., 1992. – 150 с.
9. Деньгаев А.В. Повышение эффективности эксплуатации скважин погружными центробежными насосами при откачке газожидкостных смесей: дис. … канд. техн. наук: 25.00.17. – М., 2005. – 213 с.
10. Игревский Л.В. Повышение эффективности эксплуатации погружных насосно-эжекторных систем для добычи нефти: дис. … канд. техн. наук: 25.00.17. – М., 2002. – 217 с.
11. Проект внедрения газосепараторов электроцентробежных насосов с меньшей потребляемой мощностью: подготовка и начало реализации / Д.А. Минченко, С.Б. Якимов, А.Б. Носков [и др.] // Нефт. хоз-во. – 2019. – № 11. – С. 64–67. – DOI: 10.24887/0028-2448-2019-11-64-67
12. A Simple Model for the Efficiency of Rotary Separators / F.J.S. Alhanati, S.R. Sambangi, D.R. Doty, Z. Schmidt // SPE Annual Technical Conf. and Exhibition, New Orleans, Louisiana, Sept. 25–28, 1994. – DOI: 10.2523/28525-ms
13. Мусинский А.Н. Сепарационная характеристика современных центробежных погружных газосепараторов // Актуальные проблемы повышения эффективности и безопасности эксплуатации горношахтного и нефтепромыслового оборудования. – 2018. – Т. 1. – С. 282–287.
14. Harun A.F., Prado M.G., Doty D.R. Design Optimization of a Rotary Gas Separator in ESP Systems // SPE Production and Operations Symposium, Oklahoma City, Oklahoma, March 23–25, 2003. – DOI: 10.2523/80890-MS
15. An improved model for predicting separation efficiency of a rotary gas separator in ESP systems / A.F. Harun, M.G. Prado, S.A. Shirazi, D.R. Doty // SPE Annual Technical Conf. and Exhibition, Dallas, Texas, Oct. 1–4, 2000. – DOI: 10.2523/63044-MS
16. Волков М.Г., Михайлов В.Г., Петров П.В. Исследование влияния структуры газожидкостной смеси на эффективность процесса сепарации газа в центробежном газосепараторе // Вестн. УГАТУ. – 2012. – Т. 16, № 5(50). – С. 93–99.
17. Михайлов В.Г., Петров П.В. Математическая модель сепарации газа в рабочей камере роторного газосепаратора // Вестн. УГАТУ. – 2008. – Т. 10, № 1(26). – С. 21–29.
18. Abbariki G., Riasi A., Rezghi A. Surrogate-Based Optimization for the Design of Rotary Gas Separator in ESP Systems // SPE Production & Operations. – 2020. – Vol 35, Issue 03. – P. 497–509. – DOI: 10.2118/201188-PA
19. Derakhshan S., Riahi F., Bashiri M. Efficiency Improvement of a Rotary Gas Separator by Parametric Study and Gas/Liquid-Flow Analysis // SPE Production & Operations. – 2018. – Vol. 33, Issue 02. – P. 320–335. – DOI: 10.2118/187966-PA
20. Мусинский А.Н. Разработка и исследование вихревых газосепараторов для высокодебитных скважин: дис. … канд. техн. наук: 05.02.13. – Уфа, 2021. – 172 с.
21. Сазонов Ю.А. Основы расчета и конструирования насосно-эжекторных установок: учеб. пособие. – М.: РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2012. – 300 с.
22. Исследование работы диспергатора в составе установок электроприводных лопастных насосов при малых значениях давления на приеме / Т.Р. Долов, А.В. Ивановский, Р.М. Шайхулов, Э.Т. Харисов // Оборудование и технологии для нефтегазового комплекса. – 2023. – № 4(136). – С. 16–21. – DOI: 10.33285/1999-6934-2023-4(136)-16-21