Ученые ПНИПУ разработали отказоустойчивое устройство для добычи нефти в осложненных условиях

Для создания высокодебитных (с высокой производительностью) скважин часто применяют технологию гидроразрыва пласта. В результате ее применения приток жидкости увеличивается, но добыча осложняется выносом не только нефти, но и газа вместе с абразивными частицами породы. Серийные насосы не рассчитаны на перекачку газожидкостных смесей. При сильной концентрации свободного газа в них происходит срыв подачи, поэтому нефтедобывающее оборудование комплектуется газосепараторами. В них происходит отделение газа от жидкости, сопровождающееся нежелательным явлением: частицы породы отбрасываются центробежными силами к стенкам корпуса и накапливаются там, что приводит к разрушению устройства и авариям. В ПНИПУ разработали новую, более эффективную конструкцию газосепаратора.

Исследование опубликовано в журнале «Проблемы разработки месторождений углеводородных и рудных полезных ископаемых». Разработка проведена в рамках программы стратегического академического лидерства «Приоритет 2030».

Проблема разрушения техники особенно остро стоит в высокодебитных скважинах, где за сутки вместе с газожидкостной смесью через газосепаратор проходит до тонны абразивных частиц. Причем, чем лучше центробежная сепарация (отделение) газа внутри него, тем сильнее эффект концентрации абразива у стенок оборудования. Поэтому необходимо найти решение – как сохранить высокие сепарационные характеристики устройства и при этом избежать повреждений корпуса.

Ученые ПНИПУ установили два факта. Первый – втекающая в газосепаратор жидкость приобретает вращательное движение еще до входа внутрь, а создаваемые этим вращением центробежные силы перемещают частицы на периферию потока, т.е. к поверхности корпуса. Второй факт – осевая скорость жидкости на входе в газосепаратор меньше средней, поэтому частицы абразива здесь накапливаются, а их концентрация становится существенно выше средней. Наблюдается парадоксальное явление: корпус изнашивается еще до входа нефти внутрь устройства.

Политехники для решения этой проблемы сделали проточный канал на входе в газосепаратор в форме сужающегося конуса. Втекающий поток, взаимодействуя с его стенками, создает силы противоположные центробежным, которые уменьшают нежелательное отделение абразивных частиц. Также изменили форму входных кромок лопастей рабочего колеса, чтобы уменьшить силу их взаимодействия с элементами породы. Теперь отделение газа от жидкости происходит в другой части – в вихревой камере, которая расположена ниже по течению жидкости, после рабочего колеса.

– Мы оптимизировали газосепаратор с помощью методов математического моделирования: меняли геометрические размеры входного блока устройства и вычисляли его гидроабразивный износ. Для проверки расчетов провели стендовые испытания лучшей конструкции в условиях близких к пластовым. Результаты показали, что скорость износа уменьшилась примерно в 3-5 раз по сравнению с серийной конструкцией, – объясняет профессор кафедры горной электромеханики ПНИПУ Сергей Пещеренко.

Ученые Пермского политеха создали конструкцию газосепаратора с более высокой гидроабразивной стойкостью, чем существующие аналоги. Это повысит эффективность добычи нефти из высокодебитных скважин, осложненных выносом газа и разрушающих частиц, а также сократит затраты на ремонт и замену оборудования. Сейчас заканчивается разработка конструкторской документации для серийного производства новых устройств.

---

Трое поваров из Свердловской области попали в новый сезон шоу Ивлева на федеральном телеканале

Вторник, 17 февраля, 14.46

Библиотеки малых городов Свердловской области смогут получить гранты на цифровые проекты

Вторник, 17 февраля, 14.23

Свердловские власти обещают направить более 100 млн рублей на поддержку предпринимателей

Вторник, 17 февраля, 14.19

Еще новости >>>