CC BY
3УДК 62
В.В. Руденко
ПРИМЕНЕНИЕ АКУСТИЧЕСКОГО ПРЕОБРАЗОВАТЕЛЯ ШУМА ДЛЯ ЛИКВИДАЦИИ МЕХАНИЧЕСКИХ ПРИМЕСЕЙ В НЕФТЯНОЙ СКВАЖИНЕ
В статье рассматриваются вопросы, связанные с механическими примесями, возникающими в оборудовании нефтяной скважины. Предложен способ по ликвидации механических примесей путем установки акустического преобразователя шума на погружной электроцентробежный насос. Приведенный метод способствует эффективному эксплуатированию нефтедобывающих скважин, которые ведут свою добычу жидкости преимущественно с высокой концентрацией взвешенных частиц (КВЧ) механизированным способом, посредством установок электроцентробежных насосов (УЭЦН), также установок электроприводных плунжерных насосов (УЭПН) и установок электроприводных винтовых насосов (УЭВН).
Ключевые слова: механические примеси, нефтяная скважина, акустический преобразователь шума, погружной электроцентробежный насос.
В процессе добычи нефти в составе газоводонефтяной эмульсии присутствуют механические примеси. Причиной их образования могут служить разрушение горных пород, или же вынос проппанта в составе эмульсии после проведения гидравлического разрыва пласта. Размеры механических примесей представляются в интервалах от 20 до 50 мкм для частиц от разрушенной горной породы и от 0,5 до 1,2 мм для гранул проппанта [1].
Вынос механических примесей может спровоцировать отказ установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) вследствие засорения составных узлов (рисунок 1). Механические примеси изнашивают детали, что может привести к возникновению вибраций, способны забивать каналы, по которым происходит движение флюида, что сказывается на уменьшении проходного сечения каналов, а это, в свою очередь, приведёт к снижению производительности насоса.
Рис. 1. Засорение рабочего колеса электроцентробежного насоса механическими примесями
© Руденко В.В., 2020.
Научный руководитель: Сызранцева Ксения Владимировна - доктор технических наук, профессор, Тюменский индустриальный университет, Россия.
Вестник магистратуры. 2020. № 5-3 (104)
ISSN 2223-4047
С помощью такого прибора, как акустический преобразователь, низкочастотный шум, издаваемый от погружного внутрискважинного оборудования преобразует в колебания свыше 20 000 Гц, так называемые ультразвуковые волны [2].
Преобразование необходимого низкочастотного шума в глубине скважины воспроизводится многосоставным акустическим преобразователем шума из четвертьволновых резонаторов, монтируемых непосредственно под погружным электроцентробежным насосом.
После чего происходит формирование ультразвуковых стоячих волн в пространстве между обсадной колонной и составным акустическим преобразователем шума из четвертьволновых резонаторов.
Если взять за основу такой эффект явления физического процесса акустической коагуляции мелких частиц механической примеси, например, фракций твердой фазы скважинной продукции, то возможно воздействие стоячей волной, после чего происходит осаждение частиц в забойную зону скважины.
На рисунке 2 представлена технологическая схема монтирования составного акустического преобразователя звуковых волн (шума) из четвертьволновых резонаторов под установкой погружного электроцентробежного насоса
1
Рис. 2. технологическая схема размещения составного акустического преобразователя шума
На рисунке 2 изображено:
1 - скважина (обсадная колонна); 2 - насосно-компрессорная труба (на которой подвешен погружной электроцентробежный насос); 3 - погружной электроцентробежный насос; 4 - составной акустический преобразователь шума из четвертьволновых резонаторов; 5 - распространение низкочастотного шума (звука) в пространстве между скважиной (обсадной колонной) и акустическим преобразователем шума из четвертьволновых резонаторов; 6 - скважинная продукция (флюид).
Пример осуществления способа.
1) Встраивают составной акустический преобразователь шума из четвертьволновых резонаторов 4 (рисунок 2) под погружной электроцентробежный насос 3 (рисунок 2).
2) Опускают составной акустический преобразователь шума из четвертьволновых резонаторов 4 (рисунок 2) вместе с погружным электроцентробежным насосом 3 на насосно-компрессорных трубах 2 (рисунок 2) в скважины (обсадную трубу) 1 (рисунок 2).
3) Включают погружной электроцентробежный насос 3 (рисунок 2).
4) При работе погружного электроцентробежного насоса 3 (рисунок 2) создается низкочастотный спектр шума (звук) 5.
5) Составной акустический преобразователь шума из четвертьволновых резонаторов 4 из низкочастотного шума (звука) 5, генерируемого погружным электроцентробежным насосом 3, создает ультразвуковые стоячие волны (с колебательной скоростью и звуковым давлением) на длине участка, равной длине составного акустического преобразователя шума из четвертьволновых резонаторов.
6) При движении частиц механической примеси в кольцевом зазоре между обсадной колонной (обсадной трубой) и акустическим преобразователем шума из четвертьволновых резонаторов возникает звуковое давление стоячей волны.
7) Происходит укрупнение частиц механической примеси в сгусток в пучности стоячей волны с колебательной скоростью [3].
8) Происходит осаждение коагулированных частиц в сгустке механической примеси из пучностей колебательной скорости стоячей волны под действием собственного веса на забой скважины.
Наиболее эффективным подходом к проблеме выноса механических примесей совместно с добываемой продукцией, является разработка и применение комплекса мероприятий, нацеленных на предупреждение, задержание и снижение негативного влияния примесей на промысловое оборудование. В числе которых способ обеспечивающий более эффективную эксплуатацию скважин, оборудованных УЭЦН при добыче флюида с высокой концентрацией взвешенных частиц с помощью преобразования низкочастотного шума внутри скважины, генерируемого составным акустическим преобразователем шума из четвертьволновых резонаторов, размещенных под внутрискважинным оборудованием.
Библиографический список
1. Справочник по добыче нефти / Под ред. И.М.Муравьева. - М.: Гостоптехиздат, 1959. 5Q Т.2.-С.238-241.
2. Бергман Л. Ультразвук и его применение в науке и технике. ИЛ. - М.: ИЛ, 1957. -С.23-25, 489-491, 495-497.
3. Кузнецов И.Л., Ефимова С.А. Применение ультразвука в нефтяной промышленности. - М.: Недра, 1983. - с. 26-27, с. 75-79.
РУДЕНКО ВИКТОР ВИКТОРОВИЧ - магистрант, Тюменский индустриальный университет, Россия.
