Особенности гидродинамики насосов для добычи высоковязких нефтей
Автор: Павлов Данил Андреевич, Пещеренко Сергей Николаевич
Журнал: Вычислительная механика сплошных сред @journal-icmm
Статья в выпуске: 2 т.12, 2019 года.
Бесплатный доступ
Особенностью разрабатываемых в настоящее время новых морских месторождений нефти является высокий дебит скважин (~104 бар/сут) и высокая вязкость добываемой эмульсии вода-нефть (~102-103 cП), зависящая от обводненности. Пока не разработаны специальные насосы для этих условий, добычу ведут имеющимися - центробежными, которые применяются при добыче традиционной маловязкой нефти. Для их подбора к конкретной скважине осуществляются стендовые испытания по принятым в нефтедобывающей промышленности методикам при частоте вращения вала до 58 Гц (3500 об/мин). При этом вместо традиционной низковязкой рабочей жидкости (воды) используются высоковязкие ньютоновские жидкости (такие как глицерин и масло). Условия подобной верификации лишь приближенно соответствуют скважинным, поскольку не учитывается изменение свойств жидкости по длине насоса, рост энергоэффективности насоса при повышенных частотах вращения вала и, наконец, неньютоновская реология добываемых эмульсий...
Вязкая нефть, эмульсия, центробежный насос, неньютоновская жидкость, численный эксперимент
Короткий адрес: https://sciup.org/143167074
IDR: 143167074 | УДК: 532.133 | DOI: 10.7242/1999-6691/2019.12.2.15
Peculiarities of hydrodynamics of pumps for the extraction of high-viscosity oil
Special features of the offshore fields currently under development are the high production rate of wells (~104 bpd) and the high viscosity of the produced water-oil emulsion ~102-103 сP, depending on the water cut. There are no special pumps designed for these conditions, so the production is carried out by the traditional centrifugal pumps suitable for the low-viscosity applications. For the selection purpose their testing on benches is performed according to the methods adopted in the oil industry at a frequency of up to 58 Hz (3500 rpm). The only difference is that instead of the traditional low-viscosity working fluid (water) high-viscosity Newtonian fluids (such as glycerin and oil) are used. Such tests only approximately correspond to well conditions; the following factors are not taken into account: the change in the properties of the liquid along the pump, the increase in the energy efficiency of pumps at increased shaft speeds, and, finally, the non-Newtonian rheology of the extracted emulsions...
Список литературы Особенности гидродинамики насосов для добычи высоковязких нефтей
- Ященко И.Г., Нестерова Г.В. Нефтегазовые ресурсы арктического сектора//Интерэкспо Гео-Сибирь. 2015. Т. 2, № 1. С. 222-226.
- Romero O.J., Hupp A. Subsea electrical submersible pump significance in petroleum offshore production//J. Energy Resour. Technol. 2013. Vol. 136. 012902.
- Rahman Q., Ketan K., Helge O. An integrated solution enabling allocation of heavy oil in the peregrino field//Proc. of the Offshore Technology Conference 2011. Houston, Texas, USA, May 2-5, 2011. OTC-21790-MS.
- Helge O., Sheth K., Pessoa R.F., Okita R., Crossley A., Martinez I. ESP assisted production allocation in peregrino field//Proc. of the Offshore Technology Conference 2011. Houston, Texas, USA, May 2-5, 2011. OTC-22579-MS.
- Helge O., Sheth K., Okita R., Pessoa R.F., Crossley A. Successful production allocation through ESP performance in peregrino field//Proc. of the SPE Latin America and Caribbean Petroleum Engineering Conference 2012. Mexico City, Mexico, April 16-18 2012. SPE-152391-MS.
- Романова Н.А., Алиев З.З., Буранчин А.Р. Вязкость водонефтегазовой эмульсии и ее влияние на эффективность работы глубиннонасосных установок//Нефтегазовое дело. 2009. Т. 7, № 1. С. 43-48 (URL: http://ngdelo.ru/article/view/1391)
- Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти. М: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. 816 с.
- Phan H., Nguyen T., Al-Safran E., Nes O.-M., Saasen A. An experimental investigation into the effects of high viscosity and foamy oil rheology on a centrifugal pump performance//Petrol. Sci. Technol. 2017. Vol. 7, no. 1. P. 67-78.
- Лоскутова Ю.В., Юдина Н.В., Волкова Т.И., Ануфриев Р.В. Изучение вязкостно-температурного поведения водо-нефтяных эмульсий в точке инверсии фаз//Международный журнал прикладных и фундаментальных исследований. 2017. № 10-2. С. 221-225.
- Небогина Н.А., Прозорова И.В., Юдина Н.В. Особенности группового состава и реологии водо-нефтяных систем//Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2007. № 2. (URL: http://ogbus.ru/article/view/osobennosti-gruppovogo-sostava-i-reologii-vodno-neftyanyx-sistem)
- Бернал Дж., Кинг С. Экспериментальное моделирование простых жидкостей//Физика простых жидкостей. Статистическая теория/Под ред. Г. Темперли, Дж. Роулинсона, Дж. Рашбрука. М: Мир, 1971. С. 116-135.
- Конторович А.Э. Пути освоения ресурсов нефти и газа Российского сектора арктики//Вестник РАН. 2015. Т. 85, № 5-6. С. 420-430.
- Черепашников А.В., Соколов В.Б., Широких В.Л. Опыт исследования скважин, оборудованных ЭЦН//Нефтяное хозяйство, 1981. № 10. С. 51-54.
- Amalar G., Estevan V., Franca F.A. On the influence of viscosity upon ESP performance//Proc. of the SPE Annual Technical Conference and Exhibition. Anaheim, California, USA, November 11-14, 2007. SPE-110661-MS.
- Barrios L., Rojas M., Monteiro G., Sleight N. Brazil field experience of ESP performance with viscous emulsions and high gas using multi vane MVP and high power ESPs//Proc. of the SPE Electric Submersible Pump Symposium. Woodlands, Texas, USA, April 24-28, 2017. SPE-185141-MS.
- Zhu J., Banjar H., Xia Z., Zhang H.-Q. CFD simulation and experimental study of oil viscosity effect on multi-stage electrical submersible pump (ESP) performance//J. Petrol. Sci. Eng. 2016. Vol. 146. P. 735-745.
- https://www.novomet.ru/rus/products/pumps/electric-centrifugal-pumps/powersave/(дата обращения: 30.05.2019).
- ISO 15551-1:2015 Petroleum and natural gas industries -Drilling and production equipment -Part 1: Electric submersible pump systems for artificial lift
- Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Дрофа, 2003. 840 с.
- Лебедев Д.Н., Пещеренко М.П., Пещеренко С.Н., Пошвин Е.В. Особенности пересчета коэффициента полезного действия энергоэффективных насосов на разные частоты вращения вала//Нефтяное хозяйство. 2013. № 6. С. 110-113.
- Лоренц Г.А. Лекции по термодинамике. Ижевск: НИЦ «Регулярная и хаотическая динамика», 2001. 176 с.
