Исследование характеристики каркасно-проволочного фильтра численным гидродинамическим моделированием

UDK: 622.276.537054
DOI: 10.24887/0028-2448-2017-10-113-115
Ключевые слова: пескопроявление, скважинное оборудование, установка электроцентробежного насоса (УЭЦН), каркасно-проволочный фильтр, численное моделирование
Авт.: Р.З. Нургалиев (Альметьевский гос. нефтяной институт), Р.Н. Бахтизин, К.Р. Уразаков, А.Г. Губайдуллин (Уфимский гос. нефтяной технический университет)

При эксплуатации нефтяных месторождений с пескопроявлениями актуальной является задача защиты скважинного насосного оборудования от механических примесей. Пескопроявления существенно влияют на надежность скважинного насосного оборудования, приводя к отказам установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) вследствие абразивного износа деталей. Отказы УЭЦН из-за наличия механических примесей в добываемом флюиде составляют от 35 до 50 %. В настоящее время существуют различные технологические методы снижения интенсивности пескопроявления и защиты скважинного насосного оборудования от механических примесей. Одним из распространенных методов защиты скважинного насосного оборудования от механических примесей является применение механических фильтров, устанавливаемых как на забое скважины, так и входящих в состав компоновок скважинного насосного оборудования. Среди различных конструкций механических фильтров, применяемых для защиты УЭЦН от механических примесей, наилучшими эксплуатационными характеристиками обладают каркасно-проволочные фильтры. Рассмотрено численное моделирование течения двухфазного флюида в каркасно-проволочном фильтре УЭЦН. Течение двухфазного флюида (смесь вода и песка) принято ламинарным. Распределение размеров частиц песка задано по формуле Розина – Раммлера. Численное гидродинамическое моделирование выполнено для двух конструкций каркасно-проволочного фильтра УЭЦН: 1) со стандартным треугольным профилем поперечного сечения проволоки; 2) с усовершенствованным профилем поперечного сечения проволоки, в котором стороны треугольного профиля скруглены. Трехмерный геометрические модели построены в системе автоматизированного проектирования Компас-3D. В результате численного моделирования получены распределения скоростей двухфазного флюида, траектории частиц песка, распределения диаметров частиц песка (проходящих через фильтр) и времени прохождения частиц песка через фильтр. Установлено, что максимальные скорости течения двухфазного флюида в каркасно-проволочном фильтре с усовершенствованным профилем поперечного сечения проволоки существенно выше, чем в фильтре со стандартным треугольным профилем поперечного сечения проволоки. По результатам расчета установлено, что каркасно-проволочный фильтр с усовершенствованным профилем характеризуется более высокими значениями гидравлического параметра, а следовательно, меньшим гидравлическим сопротивлением.

Список литературы

1. Легаев Ю.Н. Глубиннонасосное оборудование для добычи нефти в условиях, осложненных выносом песка и поглощением промывочной жидкости / Ю.Н. Легаев, И.С. Ванюрихин, Р.Р. Галимов [и др.] // Нефтяное хозяйство. – 2015. – № 7. – С. 56–57.

2. Пятахин М.В. Определение критической скорости выноса песка и механизма его задержания гравийным фильтром // Газовая промышленность. – 2004. – № 7. – С. 58–60.

3. Арнольд Г., Суванди Э. Фильтры для предотвращения выноса песка в скважины при низком забойном давлении // Нефтегазовые технологии. – 2005. – № 4. – С. 5–7.

4. Юргенс Х., Невигер З. Применение одноконтурных проволочных фильтров для предупреждения выноса песка из пласта // Строительство нефтяных и газовых скважин на суше и на море. – 2009. – № 9. – С. 40–43.

5. Савочкин А.В. Эксплуатация скважин, осложненных повышенным выносом песка, на месторождениях ООО «РН-Сахалинморнефтегаз» // Инженерная практика. – 2014. – № 2. – С. 24–34.

6. Технические средства для ремонта скважин – скважинные фильтры отечественного и зарубежного производства // Научно-технический сборник ОАО «Газпром» «Геология, бурение, разработка и эксплуатация газовых и газоконденсатных месторождений». – 2009. – Специальный выпуск 1. – 45 с.

7. Фильтры с проволочной обмоткой в SAGD-скважинах / Дж. Ксай [и др.] // Нефтегазовые технологии. – 2008. – № 12. – С. 18–24.

8. Анализ применения технологий защиты скважин при пескопроявлении в ООО «РН-Пурнефтегаз» / А.Г. Михайлов, В.А. Волгин, Р.А. Ягудин, Э.И. Шакиров // Нефть. Газ. Новации. – 2010. – № 12. – С. 64–70.

9. Методы защиты насосного оборудования для добычи нефти от механических примесей / С.В. Смольников, А.С. Топольников, К.Р. Уразаков, Р.Н. Бахтизин. – Уфа: Изд-во «Нефтегазовое дело», 2010. – 41 с.

10. Бахтизин Р.Н., Нургалиев Р.З., Уразаков К.Р. Эксплуатация насосных скважин, осложненных механическими примесями. – Уфа: Изд-во УГНТУ, 2016. – 91 с.

11. Пат. РФ 2382237. Погружная электроцентробежная насосная установка / Д.П. Казаков, К.Р. Уразаков, А.С. Топольников, А.А. Кудрявцева; заявитель и патентообладатель Д.П. Казаков. – № 2008122743; заявл. 04.06.08; опубл. 20.02.10.

12. Топольников А.С., Уразаков К.Р., Казаков Д.П. Численное моделирование обтекания погружной части установок электроцентробежных насосов с фильтром // Нефтегазовое дело. – 2009. – Т. 7. – № 2. – С. 89–95.

13. Машины и аппараты химических производств: примеры и задачи / под ред. В.Н. Соколова. – Л.: Машиностроение, 1982. – 384 с.

14. Башкатов А.Д. Прогрессивные технологии сооружения скважин. – М.: Недра, 2003. – 551 с. 



Внимание!
Купить полный текст статьи (формат - PDF) могут только авторизованные посетители сайта.