Повышение энергетической эффективности использования нефтяных струйных насосов

. Приведено обоснование выбора конструктивных параметров, характеризующих взаимную ориентацию смешиваемых потоков, и соотношения геометрических размеров элементов проточной части струйного насоса, обеспечивающих повышение энергетических показателей скважинных эжекционных систем. В зависимости от взаимной ориентации смешиваемых потоков возможны три варианта конструктивного исполнения струйного насоса: с параллельной ориентацией рабочего и эжектируемого потоков; входом эжектируемого потока под острым углом; с перпендикулярной ориентацией рабочего и эжектируемого потоков. Величина угла между векторами скоростей смешиваемых потоков непосредственно влияет на интенсивность вихреобразований в камере смешивания, величину потерь энергии и коэффициент полезного действия струйного насоса, однако определяющим условием для выбора варианта конструкции элементов эжекционных систем остается простота их изготовления. На основе использования законов сохранения энергии, количества движения и неразрывности потока установлено, что уровень потерь энергии при смешивании потоков прямо пропорционален величине угла вхождения эжектируемой среды. В ходе компьютерного моделирования рабочего процесса струйного насоса получено асимметричное распределение гидродинамических параметров для непараллельной ориентации смешиваемых потоков. С целью уменьшения потерь энергии при смешивании потоков величину угла вхождения эжектируемого потока необходимо принимать в диапазоне от 0 до 15°. В случае реализации режима нулевого напора и максимального коэффициента эжекции минимальные потери энергии при смешивании потоков обеспечиваются для основного геометрического параметра струйного насоса, равного 2,375. В процессе экспериментальных исследований установлена обратная зависимость максимального значения коэффициента полезного действия скважинного струйного насоса от величины его основного геометрического параметра, представленная в виде степенной функции. При использовании эжекционных систем, реализующих длительные технологические процессы (например, при добыче нефти), необходимо принимать минимально возможную для заданных условий эксплуатации величину основного геометрического параметра струйного насоса

1. . Syed, M. P. Surface Jet Pumps Enhance Production and Processing / M. P. Syed, B. Najam, S. Sacha // Journal of Petroleum Technology. 2014. Vol. 66, Iss. 11. P. 134–136. https://doi.org/10.2118/1114-0134-jpt.

2. Faustinelli, J. Gas Lift Jet-Pump Applications Offshore Lake Maracaibo / J. Faustinelli, W. Briceno, A. Padron // Journal of Petroleum Technology. 1999. Vol. 51, Iss. 5. P. 30–32. https://doi.org/10.2118/0599-0030-jpt.

3. Carvalho, P. M. An Electrical Submersible Jet Pump for Gassy Oil Wells / P. M. Carvalho, A. L. Podio, K. Sepehrnoori // Journal of Petroleum Technology. 1999. Vol. 51, Iss. 5. Р. 34–35. https://doi.org/10.2118/0599-0034-jpt.

4. Shen, J. Application of Composite Jet-Rod Pumping System in a Deep Heavy-Oil Field in Tarim China / J. Shen, X. Wu, J. Wang // Proceeding of the SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Florence, 19–22 Sept. 2010. Florence, 2010. https://doi.org/10.2118/134068-MS.

5. Технология увеличения добычи нефти из малопродуктивных скважин / К. Р. Уразаков [и др.] // Нефтегазовое дело. 2013. № 4. С. 201–211.

6. Крыжанивский, Е. И. Повышение эффективности использования наддолотных струйных насосов / Е. И. Крыжанивский, Д. А. Паневник // Socar Proceedings. 2020. № 2. С. 112–118.

7. An Integrated Sand Cleanout System by Employing Jet Pumps / S. Chen [et al.] // Journal of Canadian Petroleum Technology. 2009. Vol. 48, Iss. 5. P. 17–23. https://doi.org/10.2118/09-05-17-TN.

8. Паневник, Д. А. Исследование совместной работы струйного и плунжерного насосов с балансирным кривошипно-шатунным приводом / Д. А. Паневник, А. В. Паневник // Нефтяное хозяйство. 2020. № 2. С. 58–61. https://doi.org/10.24887/0028-2448-2020-2-58-61.

9. Методика анализа фактического технического состояния скважинного насосного оборудования / В. В. Ивашечкин [и др.] // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2021. Т. 64, № 3. С. 275–286. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2021-64-3-275-286.

10. Efficiency Maximization of a Jet Pump for an Hydraulic Artificial Lift System / R. J. Portillo-Vélez [et al.] // Revista Internacional de Métodos Numéricos Para Cálculo y Diseño en Ingeniería. 2019. Vol. 35, Iss. 1. 12 p. https://doi.org/10.23967/j.rimni.2018.11.002.

11. Паневник, Д. А. Повышение энергоэффективности использования скважинных струйных насосов / Д. А. Паневник, А. В. Паневник // Энергетика. Изв. высш. учеб. заведений и энерг. объединений СНГ. 2020. Т. 63, № 5. С. 462–471. https://doi.org/10.21122/1029-7448-2020-63-5-462-471.

12. Каменев, П. Н. Гидроэлеваторы в строительстве / П. Н. Каменев. М.: Стройиздат, 1970. 415 с.

13. Соколов, Е. Я. Струйные аппараты / Е. Я. Соколов, Н. М. Зингер. М.: Энергоатомиздат, 1989. 352 с.

14. Сазонов, Ю. А. Разработка устройства, снижающего дифференциальное давление на забое скважины и повышающего скорость бурения / Ю. А.Сазонов. М., 1989. 176 с.

15. Mikhail, S. Two-Phase Flow in Jet Pumps for Different Liquids / S. Mikhail, A. Hesham, M. Abdou // Journal of Fluids Engineering. 2005. Vol. 127, Iss. 5. P. 1038–1042. https://doi.org/10.1115/1.2160104.

16. Коснырев, Б. А. Повышение показателей работы долота за счет снижения гидродинамического давления на забой скважины / Б. А. Коснырев. Уфа, 1984. 189 с.

17. Паневник, Д. А. Повышение эффективности использования скважинных наддолотных струйных насосов / Д. А. Паневник. Ивано-Франковск, 2020. 228 с.