Характеристики жидкостно-газового эжектора при различных давлениях в приемной камере Текст научной статьи по специальности «Механика и машиностроение»

НЕФТЕОТДАЧА

Ю.А. Егоров, РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина

характеристики жидкостно-газового эжектора при различных давлениях в приемной камере

В последние годы растет интерес к технологии водогазово-го воздействия (ВГВ) на нефтяные пласты. ВГВ сочетает в себе положительные стороны технологий вытеснения нефти газом высокого давления и заводнения. При совместной закачке воды и газа предотвращаются их прорывы к добывающим скважинам, происходит выравнивание профиля вытеснения.

ВГВ не получило распространения в отечественной нефтедобыче, так как известные водогазовые технологии разработки месторождений трудноосуществимы и требуют дорогостоящего оборудования — компрессорных станций высокого давления, специального устьевого оборудования скважин. Поэтому потребовалось разработать новую технологию ВГВ с усовершенствованием предложенной насосно-эжекторной системы [1, 2], при которой приготовленная на поверхности мелкодисперсная водогазовая смесь закачивается в пласт доступным в промысловых условиях оборудованием. Этот способ расширяет область применения и возможности воздействия путем повышения давления нагнетания водогазовой смеси. В комплекс наземного насосного оборудования, необходимого для подготовки водогазовой смеси и ее дальнейшей закачки в пласт, входят жидкостно-газо-вый эжектор, осуществляющий приготовление мелкодисперсной водогазовой смеси, и дожимной насос, повышающий давление смеси до необходимого для ее закачки в пласт значения. В предложенной технологической схеме водогазового воздействия газ поступает на прием струйного аппарата от добывающих скважин или из газосепараторов пунктов подготовки нефти. Так как давление во всех этих источниках газа обычно выше атмосферного, подаваемый на прием струйного аппа-

рата газ находится под некоторым избыточным давлением. В связи с этим появляется необходимость исследовать рабочие характеристики струйного аппарата при избыточном давлении в приемной камере. Эти испытания были проведены на специальном стенде по исследованию насосного оборудования в РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина. Схема стенда приведена на рис. 1.

Принцип работы стенда. Жидкость из бака 1 через расходомер 3 подается на прием подпорного погружного центробежного насоса 5, который приводится в движение электродвигателем 4. После ЭЦН жидкость идет в рабочее сопло струйного аппарата 16. Давление перед рабочим соплом замеряется манометром 7. Проходя через рабочее сопло с большой скоростью, жидкость создает разрежение в приемной каме-

Рис.1. Стенд для испытаний струйных аппаратов:

1 - бак с жидкостью, 2, 6, 9, 11, 14, 17 - регулируемые задвижки, 3 - расходомер по жидкости, 4 - приводной электродвигатель, 5 - подпорный ЭЦН, 7, 8, 18 - манометр, 10, 13, 15 - расходомер по газу, 12 - компрессор, 16 - исследуемый струйный аппарат, 19 - выкидная линия, 20 - гравитационный сепаратор

62 \\ ТЕРРИТОРИЯ нефтегаз \\

\\ № 4 \\ апрель \ 2006

\\ ТЕРРИТОРИЯ НЕФТЕГАЗ \\

№ 4 \\ апрель \ 2006

ре струйного аппарата, что позволяет эжектировать газ. Давление в приемной камере замеряется манометром 8, а расход эжектируемого газа — расходомером 10. При работе с избыточным давлением на приеме эжектора газ поступает от компрессора 12, проходя при этом через расходомер 13. Так как подача воздуха компрессором постоянна, а расход газа в течение эксперимента изменяется, излишки газа сбрасываются через расходомер 15. Количество газа, подаваемого на прием эжектора и сбрасываемого в атмосферу, регулируется соответственно задвижками 11 и 14. В камере смешения эжектора 16 происходит перемешивание потоков жидкости и газа, а в диффузоре — превращение кинетической энергии потока в потенциальную энергию давления. Давление полученной газожидкостной смеси на выходе из эжектора замеряется манометром 18 и регулируется задвижкой 17. После эжектора смесь по линии 19 сбрасывается в бак 1, проходя при этом через гравитационный сепаратор 20, где происходит отделение жидкости от газа. Методика проведения исследований и обработки результатов. Исследовался эжектор с диафрагменным соплом диаметром 6 мм, камерой смешения диаметром 10 мм и длиной 30 калибров. В качестве рабочей жидкости использовалась вода с добавкой ПАВ (Ди-солван-4411 в концентрации 0,05 %), в качестве газа — воздух. Эксперимент проводится следующим образом. Открываются задвижки 2, 6, 17, запускается подпорный ЭЦН 5. Затем открывается задвижка 9 и начинается эжектирование газа. Первая точка снимается при полностью открытой задвижке 17. Замеряются расходы жидкости и газа, давления перед рабочим соплом струйного аппарата, в его приемной камере и на выходе из эжектора. Затем прикрывается задвижка 17, тем самым создается противодавление на выходе из эжектора. Это противодавление распространяется в диффузор и камеру смешения, а через них -в приемную камеру. Давление в приемной камере тоже увеличивается, следовательно, уменьшается количество эжектируемого газа. После установ-

Рис.2. Зависимости относительного безразмерного перепада давлений при избыточном (1) и атмосферном (2) давлении в приемной камере и КПД эжектора при избыточном (3) и атмосферном (4) давлении на приеме от коэффициента инжекции

ления режима снимается вторая точка. Замеряются те же параметры, что и для первой точки. Затем еще прикрывается задвижка 17, снимается третья точка. Замеры производят до тех пор, пока струйный аппарат эжектирует газ, то есть до тех пор, пока есть расход газа через расходомер 10. В случае работы с подпором на приеме задвижка 9 закрыта, замеряются расходы газа через расходомеры 13 и 15, задвижки 11 и 14 открыты. По результатам замеров строятся следующие зависимости:

1. зависимость КПД струйного аппарата от коэффициента инжекции;

2. зависимость относительного безразмерного перепада давления от коэффициента инжекции;

3. зависимость КПД и относительного безразмерного перепада давлений от среднеинтегрального коэффициента инжекции по газу.

Коэффициент инжекции равен отношению расходов газа (в условиях приема) и жидкости

Относительный безразмерный перепад давления равен ДР Р - Р

"'с 1 с 1 ех

дГ ~ р - р

р 1 р 1 вх

где Рс — давление смешанного потока на выходе из эжектора, Рр — давление

рабочей жидкости перед соплом, Рвх —

давление в приемной камере.

Коэффициент полезного действия

эжектора при откачке газа равен ДРС

КПД=- '

1 -

АР, ДР„

Среднеинтегральный коэффициент инжекции по газу иг.ср.:

"с~ "вх Р.

Среднеинтегральный коэффициент инжекции по газу введен для того, чтобы учесть изменение расхода газа при изменении давления по длине проточной части струйного аппарата. Проведение и результаты экспериментов. Газ на прием струйного аппарата подавался под избыточным давлением 0,2 МПа от компрессора. Развить большие давления на приеме эжектора не удалось из-за ограниченности компрессора по подаче. По результатам испытаний строились перечисленные выше зависимости. Эти зависимости приведены на рис. 2 (зависимости КПД и относительного безразмерного перепада давлений от коэффициента инжекции по газу иг) и рис. 3 (зависимости от среднеинтегрального коэффициента инжекции игср). Для сравнения испытывался этот же струйный аппарат при близком к атмосфер-

WWW.NEFTEGAS.INFO

\\ нефтеотдача \\ 63

НЕФТЕОТДАЧА

Рис.3. Зависимости относительного безразмерного перепада давлений и КПД эжектора от среднеинтегрального коэффициента инжекции при вакууме и избыточном давлении в приемной камере. Обозначения те же, что на рис. 2.

ному давлении в приемной камере. Как видно из приведенных зависимостей, в случае работы с избыточным давлением газа в приемной камере струйный аппарат работает значительно лучше, чем при разрежении. Существенно

Г ■ 1

увеличивается количество инжектируемого газа (коэффициент инжекции по газу), КПД струйного аппарата возрастает от 20-25 % при вакууме в приемной камере до 41-42 % при работе с подпором на приеме. Кроме того, зави-

симости относительного безразмерного перепада давлений и КПД от среднеинтегрального коэффициента инжекции отличаются друг от друга при атмосферном и избыточном давлении в приемной камере эжектора. Таким образом, утверждение [3] о том, что работу одного и того же струйного аппарата можно описать одной характеристикой в среднеинтегральных координатах, необходимо дополнить: указанное утверждение верно для работы струйного аппарата при разрежении или атмосферном давлении в приемной камере. При избыточном давлении характеристика струйного аппарата изменяется.

Список литературы:

1. Патент РФ № 2190760. Способ водогазового воздействия на пласт. / Авт. изобрет. А.Н. Дроздов, А.А. Фаткуллин. - М. кл. Е 21 В 43/20, заявл. 25.01.2001, опубл. 10.10.2002, Б.И. № 28.

2. Дроздов А.Н., Егоров Ю.А. Подбор оборудования для осуществления водогазового воздействия на нефтяные пласты. Нефтепромысловое дело, № 5/2005. С. 16-21.

3. Дроздов А.Н. Обобщение характеристик жид-костно-газовых эжекторов. Экспресс-информация ВНИИОЭНГ. Сер. «Техника и технология добычи нефти и обустройство нефтяных месторождений». Вып. 9. - М., ВНИИОЭНГ, 1991. С. 18-22.

PN *г

OpftfHHUür&p вц "е-йрайпэьстй"

1 5-1 V

ноябр я

рпстпв-мд-дану

кец |'В£РГйЛЭкСПйи

ÜOOß

а ссодяаз3 я

При поддерни:

Afinepora Г^Пь^АЧИОПО Пр*ЗнД*нГО Р«<нн<в01* | ЮФО

Миг-анрсчьв ПрОншшВДНР-ОСГн I- 1к4и Российском ФнАНрЗцчй

АОДйщмйцич л«ан-гн*н%»счогп- «гаымодаисйнр суЙгмнИои Рос£мй£чон Фидера^н Юлнфго фадврепн-оге енруещ «Свмрнид К-ПЬ.ШР Гйшрслиого коисуяиггаа Управы к г Pocraae на До-iy Торгмо-лрочышпенной папиги Ростовской о&ласгы

ТОПЛИВНО-ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ РЕСУРСЫ ЮГА РОССИИ

форум-выставка

нефтегм ■ нефтехимия-автозаправочный комплекс

электроэнергетика - нетрадиционные ёиды и источники энергии * атомная энергетика

ОТОПЛЕНИЕ* ВЕНТИЛЯЦИЯ. КОНДИЦИОНИРОВАНИЕ ЭН ЕРГОРЕСУ РСОС6ЕРЕЖЕН НЕ

изоляционные материалы

измерительные технологии. приеоры учета и контроля, средства айтоматизации в сфере тэк охрана окружающей среды* средства безопасности и противопожарная техника

ТРАНСПОРТНАЯ ТЕХНИКА И УСЛУГИ СИСТЕМЫ С&ЯЗИ ДПО ТЭК ■ БАНКИ. СТРАХОВЫЕ ПОМП АН ИИ

конкуренция

-эффективное использование природных топливно-энергетических ресурсов

и п otf hs j и а п а 3hfprft№fcxoro cfktopa р

Ростов-на-До ну, пр М Нагибина, 30, тел (Э63) 237 25 66, 292 40 55, e-mail; neftegaz@vertoleKpo.ru, exibition@verlolexpo.ru, «ww vertolexpo.ru

апккиши^дз

О Резервуары для хранения нефтепродуктов

О Мостовые конструкции, эстакады, ЛЭП

О Тяжелое машиностроение, сельскохозяйственная и автотракторная техника

О Железнодорожные подвижные составы

О Мебельное производство

О Деревообрабатывающая промышленность

О Эпоксидные покрытия для бетонных полов

www.tikkurila.com