Моделирование рабочих процессов в устройствах защиты нефтяных насосов от засорения с целью повышения их эффективности
Диссертация
Во второй главе описаны методики математического моделирования и экспериментальных исследований рабочих процессов предвключённых устройств, защищающих установку от засорения. В устройствах, предназначенных для защиты УЭЦН от солей и механических примесей, основными физическими процессами являются растворение ингибитора, а также перенос частиц песка турбулентным потоком. Рассмотрены основные… Читать ещё >
Содержание
- 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 солеотло-жений
- 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 предвключённых 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 твёрдого 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
- 3. 1. Контейнер для твёрдого ингибитора
- 4. Моделирование рабочего процесса и выбор рациональных конструкций гравитационных сепараторов
- 4. 1. Гравитационный сепаратор твердых частиц без закрутки потока
- 4. 2. Гидроциклонный сепаратор твёрдых 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
- Кудрявцев И.А. Совершенствование технологии добычи нефти в условиях интенсивного выноса мехпримесей (на примере самотлорского месторождения) // Автореферат диссертации на соискание учёной степени кандидата технических наук
- Агеев Ш. Р., Григорян Е. Е., Макиенко Г. П. Российские установки лопастных насосов для добычи нефти и их применение. Энциклопедический справочник. Пермь: ООО «Пресс-Мастер», 2007, 645 с.
- Кащавцев В.Е., Мищенко И. Т. Солеобразование при добыче нефти. -М., Орбита-М, 2004, 432 стр.
- Материалы конференции «Эксплуатация осложнённого фонда скважин 2010» /'/' Инженерная практика, № 2, 2011.
- Наговицын Э.А. Оборудование для снижения влияния механических примесей при добыче нефти механизированным способом // Инженерная практика, № 2, 2010, стр. 6−13.
- Материалы семинара «Осложнённые условия эксплуатации нефтепромыслового оборудования. Способы прогнозирования и предупреждениясолеотложений» // Инженерная практика, № 1, 2009. ~
- Кудряшов С. И. Менеджмент солеотложения на меторождениях «НК «Роснефть»// Нефтегазовое дело, 2006 г.
- Ким В.К., Модестов В. Н., Сергеев В. Н. Способ предотвращения отложения солей в нефтепромысловом оборудовании. Авторское свидетельство СССР № 1 167 307 Е21 В 43/00. Опубл. 15.07.85, Бюл. № 26.
- Данченко Ю.В., Дорогокупец Г. Л., Иванов O.E. и др. Устройство для обработки скважинной жидкости. Патент РФ № 2 292 448. Опубликовано 27.01.2007 Бюл. № 3.
- Рунец С.А., Фофанов Б. В., Белоусова Н. В. и др. Способ подачи твердого реагента в скважину и устройство для его осуществления. Патент РФ Xs 2 227 206. Опубликовано 20.04.2004.
- Лялин С.В. Способ подачи жидких и твёрдых реагентов в скважину и устройство для его осуществления. Патент РФ № 2 342 519. Опубликовано 20.04.2008 Бюл. № 16.
- Райченко А.И. Математическая теория диффузии в приложениях. Киев: Наук, думка, 1981. — 396 с.
- Попов Д. Н., Панаиотти С. С., Рябинин М. В. Гидромеханика. М., Издательство МГТУ им. Баумана, 2002, 384 стр.
- Маслов И.И. Методы борьбы с выносом песка из нефтяных скважин. М.: ВНИИОЭНГ. Серия «Нефтепромысловое дело», 1980. 64 с.
- Финкельштейн 3.JI. Применение и очистка рабочих жидкостей для горных машин. М.: Недра, 1986. — 232 с.
- Афанасьев A.B. Обзор технологий, применяемых для увеличения наработки на отказ // Материалы семинара «Осложненные условия нефтепромыслового оборудования. Способы борьбы с мехпримесями» 9−10 февраля 2010 г, г. Нижневартовск. ~
- Афанасьев A.B. Использование технологии крепления призабойной зоны скважины «ЛИНК» для ограничения выноса песка // Инженерная практика, № 2, 2010, стр. 38−48.
- Данченко Ю.В., Рабинович А. И., Перельман О. М. и др. Скважинный фильтр. Патент РФ № 2 258 131. Опубл. 10.08.2005 Бюл. № 22.
- Захаров Б.С., Чигряй В. А., Ильюхин В. В. Фильтр спирально-щелевой скважинного глубинного насоса (варианты). Патент на полезную модель РФ № 56 947.Опубликовано 27.09.2006 Бюл. № 27.
- Кучурин А.Е., Ленский A.B., Горбунов В. В. и др. Погружная насосная установка для добычи нефти. Патент РФ № 2 386 860. Опубликовано 20.04.2010 Бюл. Ml.
- Якимов С.Б., Афанасьев A.B., Шмонин П. А. Применение десендеров для защиты ЭЦН на пластах Покурской свиты// Журнал о технологиях ТНК-BP «Новатор», 1999, Вып.27, С.27−31.
- Афанасьев A.B., Шмонин П. А., Уразбахтин Р. «Ваньеганнефть»: инновационный комплексный подход для достижения безотказной работы УЭЦН // Журнал о технологиях ТНК-BP «Новатор», № 26, 2009, стр. 11−15.
- Ковальчук Я.П., Пигасов Н. М. Скважинный сепаратор для установки погружного электроцентробежного насоса. Авторское свидетельство СССР № 1 308 754. Опубл. 07.05.87 Бюл. № 17.
- Дроздов А.Н., Кудряшов С. И., Агеев Ш. Р. Погружная насосная установка для добычи нефти. Патент РФ № 2 278 959. Опубл. 27.06.2006 Бюл № 18.
- Иделъчик И.Е. Справочник по гидравлическим сопротивлениям. М.:Машиностроение. 1992. 672 с.
- Под ред Гиматудинова С. К. Справочная книга по добыче нефти. М.:Недра. 1974, 703 с.
- Мустафаев A.M., Гутман Б. М. ГидроциклоньГв нефтедобывающёй~про~~ мышленности. М.: Недра, 1981. — 260 с.
- Говберг A.C., Терпунов В. А., Суворов К. К., Шумилин A.A. Гидроциклонные сепараторы механических примесей типа СМГБ для погружных электроцентробежных насосов // Химическое и нефтегазовое машиностроение, № 2, 2007, стр.28−29.
- Яблонский, В. О. Расчёт показателей разделения суспензий с использованием уравнения регрессии // Химическое и нефтегазовое машиностроение.- 2008.- Вып. 8, — С. 3 7.
- Непомнящий, Е.А. Расчёт уноса частиц твёрдой фазы из конического гидроциклона / Е. А. Непомнящий, A.M. Кутепов // ТОХТ. 1982. — Т.16. — Вып. 1. — С. 78−81.
- Баранов, Д. А. Принципы расчета и конструирования гидроциклонов для разделения эмульсий / Д. А. Баранов // Автореферат к диссертации на соискание доктора технических наук, 1996.- 359 с.
- Мустафаев А.М., Гутман В. М., Караев У. А. и др. Применение гидроциклонных установок в добыче нефти. М.: ВНИИОЭНГ, 1979. 64 с.
- Сб. статей под ред. Поварова А. И. Применение гидроциклонных установок на зарубежных обогатительных фабриках. Ленинград: МЕХАНОБР, 1961. 188 с.
- Каталог продукции ГК «Новомет»
- Каталог оборудования ООО «Производственная компания «Борец»
- Технический каталог «Погружное оборудования для добычи нефти», ОАО «Алнас»
- Белов И.А., Исаев С. А. Моделирование турбулентных течений: Учебное пособие. Санкт-Петербург., Балт. гос. техн. ун-т, 2001, 108 с.
- Wilcox, David С. Turbulence modeling for CFD. 1993, 460 с.
- Прандтлъ JI. Гидроаэромеханика. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2000, 576 с.
- ANSYS CFX-Solver Theory Guide. Canonsburg, 2006, 312 с.
- Савельев И.В. Курс общей физики. Том 1: М., «Наука», 1982 г. 432 с.
- Шлихтинг Г. Теория пограничного слоя: М., Наука, 1974 г., 712 с.
- Launder В. Е, Spaldmg D.B. The numerical computation of turbulent flows // Computational methods in applied mechanics and engineering. -Vol.3, Mach 1974. -P.269−289.
- Ю.В. Лапин Статистическая теория турбулентности (прошлое и настоящее краткий очерк идей) // Научно технические ведомости, № 2, 2004 г.
- Методы расчёта турбулентных течений/Под ред. В.Колльмана. М.:Мир, 1984. 464 с.
- Турбулентные сдвиговые течения 2 / Под ред. Л.Дж.Брэдшоу, Ф. Дурста, .Е.Лаундера и др. М.: Машиностроение, 1983. 422с.
- Menter F.R. Zonal two equation к — ш turbulence models for aerodynamic flows // AIAA Paper. 1993. N93−2906. 21p.
- Колисниченко Э.В., Кочевский A.H., Неня В. Г. Возможность и перспективы изучения рабочего процесса насосов, перекачивающих гидросмеси, с помощью данных расчетного эксперимента. Сумы, СумГУ.
- Kochevsky A. Capabilities of numerical simulation of multiphase flows in centrifugal pumps using modern cfd software. Sumy State University, Ukraine
- Кочевский A. H. Возможности моделирования течений жидкости и газа с помощью современных программных продуктов // BicHHK СумДУ: Техтчш науки Суми, 2004. — № 13 (72). — С. 5−20.
- Белянин П.Н. Центробежная очистка рабочих жидкостей авиационных гидросистем. М.: Машиностроение, 1976, 328 с.
- Нигматулин Р.И. Основы механики гетерогенных сред / Р.И. Нигмату-лин. М. ТНаукаД 978. — 336 с.
- Евтюшкин Е.В. Математическое моделирование движения дисперсной фазы и сепарации в гидроциклоне. /Е.В. Евтюшкин // Диссертация на соискание кандидата физико-математических наук, 2007.- 168 с.
- Островский Г. М. Прикладная механика неоднородных сред / Островский Г. М. СПб: Наука, 2000. — 359 с.
- Ландау Л.Д., Лифшиц Е. М. Механика сплошных сред. М. 1953. 788 с.
- Пантелеев В.Г. Компьютерная микроскопия / Пантелеев В. Г., Егорова О. В., Клыкова Е. И. М.: Техносфера, 2005. — 304 с.
- Ашихмин В.Н., Гитман М. Б., Келлер Н. Э. и др. Введение в математическое моделирование: учебное пособие под ред. П. В. Трусова / М.: Университетская книга, Логос, 2007 — 440 с.
- Фукс Г. И. Вязкость и пластичность нефтепродуктов. Москва-Ижевск: Институт компьютерных исследований, 2003, 328 стр.
- Астарита Дж., Маруччи Дж. Основы гидромеханики неньютоновских жидкостей. М., Мир, 1978.
- Шульман З.П., Байков В. И., Залъцгендлер Э. А. Тепло- и массообмен при свободной конвекции в неньютоновских жидкостях. 1975 г.
- Гноевой A.B., Климов Д. М., Чесноков В. М. Основы теории течений бин-гамовских сред. М.: ФИЗМАТЛИТ, 2004. — 272 с.
- Шульман З.П., Байков В. И. Реодинамика и тепломассообмен в плёночных течениях. Мн.: Наука и техника, 1979 г., 296 с.
- Флетчер К. Вычислительные методы в динамике жидкостей. М., Мир, Т. З, 1991, 504 с.
- ЛялинцСгВ.Т-Лялина-Л:Б.~Спосо6 подачи реагентовв сква, жшу неустройство для его осуществления. Патент РФ № 2 277 627. Опубликовано 10.06.2006 Бюл. Мб.
- Пещеренко С.Н., Антипина H.A., Рабинович А. И. Способ подачи ингибитора в термопластичной матрице и устройство для его осуществления. Патент РФ № 2 398 097. Опубликовано 27.08.2010 Бюл. № 24.
- Антипина H.A., Пещеренко С. Н., Су вернее С. П. и др. Устройство для подачи ингибитора. Патент РФ № 2 382 177. Опубликовано 20.02.2010 Бюл. № 5.
- Антипина H.A., Пещеренко С. Н. Устройство для подачи ингибитора. Патент РФ № 2 390 622. Опубликовано 27.05.2010 Бюл. № 15.
- Антипина H.A., Молъцен С. Н., Пещеренко С. Н. и др. Устройство для дозированной подачи реагента в скважину. Патент РФ № 2 446 272. Опубликовано 27.03.2012 Бюл. № 9.
- Антипина H.A. Подбор погружных контейнеров, программа для ЭВМ, свитетельство о регистрации № 2 012 612 226, 2012 г.
- Ахназарова С.Л., Кафаров В. В. Методы оптимизации эксперимента в химической технологии: Учеб. пособие для хим.-технол. спец. вузов. 2-е изд., перераб. и доп., — М.: Высш. шк., 1985. — 327 с.
- Худсон Д. Статистика для физиков. М.:Мир, 1970. — 296 с.
- Антипина H.A., Каплан А. Д., Пещеренко С. Н. Погружные сепараторы механических примесей // Бурение и нефть, № 12, 2011, стр.39−42.
- Антипина H.A., Пещеренко С. Н., Рабинович А. И., Сергиенко A.B., Каплан А. Л. Патент «Фильтр для очистки скважинной жидкости» RU 2 422 622, опубликовано 27.06.2011 Бюл. № 18.
- Антипина H.A., Пещеренко С. Н. «Математическое моделирование движения твердых частиц в погружных сепараторах» // Научно-технические ведомости СПбГПУ, серия «Физико-математические науки», № 2(146), 2012 г, С. '62−68.
- Шкоропад Д. Е., Новиков О. П. Центрифуги и сепараторы для химических производств. М.: Химия, 1987. — 256 с.
- Хазиев H.H. Устройство для дозированной подачи реагента в скважину, оборудованную штанговым насосом. Патент РФ № 2 085 707. Опубликовано 27.07.1997.
- Августинович В.Г., Шмотин Ю. Н. и др. Численное моделирование нестационарных явлений в газотурбинных двигателях: Научное издание. М.: Машиностроение, 2005. 536 с.
- Рабинович Е.З. Гидравлика. М., «Недра 1974, 296 с.
- Под ред. акад. Кикоина Я./СТаблицы физических величин. Справочник. М., Атомиздат, 1976, 1008 с.
- Уилкинсон У. Л. Неньютоновские жидкости. М., Мир, 1964.
- Любимов Д.В., Перминов А. В. Воздействие несимметричных вибраций на движение тонкого слоя вязкопластичной жидкости. // Изв. РАН. Механика жидкости и газа, № 1, 2011 г., стр. 29−39.
- Дамаскин Б.В., Петрий О. А., Цирлина Г. А. Электрохимия. М.: Химия, 2001.
- Pajkossy Т., Nyikos L. // Electrochim. Acta, 34 (1989) 171−179.
- Iwasita Т. Methanol and CO electrooxidation // Handbook of Fuel Cells -Fundamentals, Technology and Applications. Vielstich W.- Gasteiger H. A.- Lamm A., eds. John Wiley & Sons: Chichester, 2003. P. 603.
- Freitas R.G., Santos M.C., Oliveira R.T.S., Bulhoes L.O.S., Pereira E.C. // J. Power Sources, 158 (2006) 164−168.
- Li Z.L., Huang J.H., Xiao X.M., Zeng Y., Ghu X. // Chinese Chem. Lett. 13 (2002) 277.
- Уразаков К.P., Цветков А. Т., Мусин H.X. и др. Скважинная штанговая насосная установка. Патент SU № 1 617 198 А1. Опубликовано 30.12.1990-- --------------
- Рунец С.А., Вдовин Э. Ю., Дубовцев А. С. и др. Контейнер для доставки твёрдого реагента в скважину. Патент РФ № 2 393 334. Опубликовано 27.06.2010 Бюл. № 18.
- Атнабаев З.М., Уразаков К. Р. Скважинная дозирующая насосная установка. Патент РФ № 135 743. Опубликовано 27.08.1999.
- Шахвердиев А.Х., Панахов P.M. Устройство для обработки скважинной жидкости. Патент РФ № 2 165 009. Опубликовано 10.04.2001.
- Лялин С. В. Регулируемый способ подачи реагентов и устройство для его осуществления. Патент РФ Я2 2 405 915. Опубликовано 10.12.2010 Бюл. № 34.
- Габдуллин Р.Ф. Эксплуатация скважин, оборудованных УЭЦН, в осложненных условиях // Нефтяное хозяйство, № 4, 2002, стр. 62−64.
- Камалетдинов P.C., Лазарев A.B. Обзор существующих методов борьбы с мехпримесями // Инженерная практика, № 2, 2010, стр. 6−13.
- Афанасьев A.B. Борьба с мехпримесями на Ван-Егане // Нефтегазовая вертикаль, № 11, 2010, стр.76−82.
- Башкатов А.Д. Предапреждение пескования скважин. М.: Недра, 1991. 177 с.
- Сабиров A.A. Стендовые испытания скважинных сепараторов механиеч-ских примесей.//Инженерная практика, № 5, 2011 г., стр. 150−155.
- Чигряй В.А., Ильюхин В. В., Федотов A.B. Патент на полезную модель РФ № 52 096, Ul, Е21 В 43/11, Опубл. 13.03.2006, Бюл. № 7.
- Stuart Gordon, Paul R Shotter Patent GB 2 409 691 «Separating apparatus and method for phases of a downhole produced fluid», Date of Filing 04.03.2004.
- Залялиев M.A., Сальманов P.Г., Пангин B.B. и др. Скважинный газопе-:еочный еепаратор. Авторское свидетельство СССР^№ 1 677 282АД^Опубликовано 15.09.91 Бюл. № 34.
- Ковальчук Я.П., Сальманов Р. Г., Залялиев М. А. и др. Скважинный сепаратор двойного действия. Авторское свидетельство СССР № 1 629 507 AI. Опубликовано 23.02.91 Бюл. № 7.
- Файзуллин Р.Н., Фролов С. Ю., Якупов РН. и др. Фильтр противопесоч-ный. Патент на полезную модель РФ № 51 096. Опубликовано 27.01.2006.
- Мохов М.А., Дроздов А. И. Способ добычи нефти и погружная насосная установка для его осуществления. Патент РФ № 2 183 256 Опубл. 10.06.2002.
- Логинова О.И. Центробежный сепаратор твёрдых частиц. Патент РФ № 2 387 884. Опубл. 27.04.2010 Бюл. № 12.
- Захаров Б.С., Чигряй В. А., Ильюхин В. В. Патент на полезную модель РФ № 56 947. Фильтр спирально-щелевой скважинного глубинного насоса (варианты). Опубликовано 27.09.2006 Бюл. № 27.
- Launder, В.Е. and Spalding, D.B. «The numerical computation of turbulent flows», Comp Meth Appl Mech Eng, 3:269−289, 1974.
- Grotjans, H. and Menter, F.R. «Wall functions for general application CFD codes», In K.D.Papailiou et al., editor, ECCOMAS 98 Proceedings of the Fourth European Computational Fluid Dynamics Conference, pages 11 121 117. John Wiley к Sons, 1998.