Вход
  1. Главная
  2. Журналы
  3. Территория "Нефтегаз"
  4. Территория "Нефтегаз" 9-10.2023
Территория Нефтегаз 9-10.2023

Научная статья

УДК 622.276.054
(UDK 622.276.054)

Для получения доступа к статьям

Авторизуйтесь

ДОБЫЧА НЕФТИ И ГАЗА

К ВОПРОСУ О ВОЗМОЖНОСТИ ПРИМЕНЕНИЯ УСТАНОВОК СКВАЖИННОГО ЭЛЕКТРОПРИВОДНОГО ШНЕКОВОГО НАСОСА ДЛЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ

(REGARDING APPLICATION OF DOWNHOLE ELECTRIC SCREW PUMPS FOR OIL PRODUCTION)

На сегодняшний день добыча высоковязких нефтей – один из основных вызовов, стоящих перед нефтяной промышленностью России. Наряду с технологическими сложностями существуют проблемы, связанные с конструктивными особенностями винтовых насосов – основного вида оборудования, предназначенного для работы с высоковязкой жидкостью. Лабиринтные и винтовые насосы с металлическими статорами, предлагаемые некоторыми производителями для применения в скважинах с высоковязким флюидом, сложны в изготовлении и дорогостоящи. В связи с этим рассматриваются возможности создания нового вида электроприводного насоса, который позволит эффективно перекачивать высоковязкую жидкость, в том числе неньютоновскую, при наличии разнообразных осложняющих факторов. К ним относятся высокая рабочая температура, наличие механических примесей, ароматических углеводородов и свободного газа в пластовом флюиде. К данному оборудованию предъявляются следующие требования: простота конструкции, ремонтопригодность и невысокая стоимость. В качестве такого насоса предлагается использовать шнековый, который в определенных условиях может функционировать и как динамическая, и как объемная гидромашина. Показано, что работать по принципу объемной гидравлической машины он начинает тогда, когда б льшая часть диаметрального зазора между ротором и статором становится зоной неподвижного слоя неньютоновской жидкости. В результате численных экспериментов созданы конструкции шнековых насосов, рабочие органы которых изготовлены с помощью аддитивных технологий. Стендовые испытания экспериментальных образцов позволят определить рациональные области применения такого оборудования.

Production of high-viscosity oil is one of the main challenges facing the Russian oil industry today. In addition to process issues, there are also design features associated with cavity pumps, the main equipment intended to pump high-viscosity fluids. Labyrinth and cavity pumps with metal stators that are offered by some manufacturers for use in high-viscosity fluids are both labor intensive and expensive. Due to this, we consider the creation of a new type of electric pump for efficient transfer of high-viscosity fluids, including non-Newtonian ones, under various complicating factors. These include high operating temperatures, presence of mechanical impurities, aromatic hydrocarbons, and free gas in the reservoir fluids. The following requirements are set for the equipment: simple design, serviceability, and low cost. We propose to use a screw pump for this purpose, as under certain conditions it can operate both as dynamic and as volumetric fluid machine. The article demonstrates that the pump operates as a volumetric fluid machine, when the larger part of the diametrical clearance between rotor and stator transforms into the fixed bed area of non-Newtonian fluid. Based on simulation studies, we developed screw pump designs with operating elements manufactured using additive technologies. Bench tests of the screw pump prototypes will allow to define their feasible applications.

ДОБЫЧА ВЫСОКОВЯЗКОЙ НЕФТИ, ВИНТОВОЙ НАСОС, ЛАБИРИНТНЫЙ НАСОС, ШНЕКОВЫЙ НАСОС, ДИНАМИЧЕСКИЙ НАСОС, ОБЪЕМНЫЙ НАСОС, НЕНЬЮТОНОВСКАЯ ЖИДКОСТЬ

HIGH-VISCOSITY OIL PRODUCTION, CAVITY PUMP, LABYRINTH PUMP, SCREW PUMP, DYNAMIC PUMP, VOLUMETRIC PUMP, NON-NEWTONIAN FLUID

В.Н. Ивановский1, e-mail: ivanovskiyvn@yandex.ru;

Ю.О. Карелин1, e-mail: karelin2000uk@gmail.com


1 ФГАОУ ВО «Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) имени И.М. Губкина» (Москва, Россия).

V.N. Ivanovskiy1, e-mail: ivanovskiyvn@yandex.ru;

Yu.O. Karelin1, e-mail: karelin2000uk@gmail.com


1 National University of Oil and Gas “Gubkin University” (Moscow, Russia).

Ивановский В.Н., Карелин Ю.О. К вопросу о возможности применения установок скважинного электроприводного шнекового насоса для добычи нефти // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2023. № 9–10. С. 64–70.

Ivanovskiy VN, Karelin YuO. Regarding application of downhole electric screw pumps for oil production. Oil and Gas Territory [Territorija “NEFTEGAS”]. 2023; (9–10): 64–70. (In Russian)

Камалетдинов Р.С. Механизированная добыча нефти: новые вызовы – новые решения // Деловой журнал Neftegaz.RU. 2023. № 4. URL: https://magazine.neftegaz.ru/articles/nefteservis/776580-mekhanizirovannaya-dobycha-nefti-novye-vyzovy-novye-resheniya/ (дата обращения: 12.10.2023).

Ренев Д.Ю. Результаты работы с механизированным фондом скважин ПАО «ЛУКОЙЛ» за 2021 год // Инженерная практика. 2022. № 4. URL: https://glavteh.ru/issue/ (дата обращения: 12.10.2023). Режим доступа: для зарегистрир. пользователей.

Винтовые насосы Roper Pumps c технологией «металл по металлу», которые работают на сухом ходу // ООО «ТЕХНО-ГРУПП»: офиц. сайт. URL: https://tehnogrupp.com/blog/vintovoj-nasos-kotoryj-ne-boitsya-sukhogo-khoda (дата обращения: 12.10.2023).

Насос PCM Vulcain™ для перекачивания при ультравысоких температурах // PCM Artificial Lift Solutions: офиц. сайт. URL: https://www.pcmals.com/ru/resheniya/assortimentnyy-ryad-nasosov/nasos-pcm-vulcain-dlya-perekachivaniya-pri-ul-travysokikh-temperaturakh (дата обращения: 12.10.2023).

Нуруллин И.З. Извлечение сверхвязких нефтей с помощью модернизированных штанговых винтовых насосов «металл по металлу» // Управление техносферой. 2021. Т. 4, № 3. С. 265–275. DOI: 10.34828/UdSU.2021.24.98.004.

Швиндин А.И., Берестовский В.А. Кавитационные проблемы шнекоцентробежных насосов в нефтепереработке // Химическая Техника. 2019. URL: https://chemtech.ru/kavitacionnye-problemy-shnekocentrobezhnyh-nasosov-v-neftepererabotke/?ysclid=l9brkl0td7396323454/ (дата обращения: 12.10.2023).

Винтовые насосы // ООО «Интех ГмбХ»: офиц. сайт. URL: https://ence-pumps.ru/vintovie_nasosy/?ysclid=lci4u1sycr870370402#otlichiya_shnekoviy_vintovih/ (дата обращения: 12.10.2023).

Голубев А.И. Лабиринтно-винтовые насосы и уплотнения для агрессивных сред. 2-е изд., перераб. и доп. М.: Машиностроение, 1981. 112 с.

Балака Н.Н., Ивановский В.Н., Сазонов Ю.А. О возможности применения лабиринтно-винтовых насосов для добычи нефти // Нефтяное хозяйство. 2008. № 5. С. 70–71.

Агеев Ш.Р., Дружинин Е.Ю. Перспективы добычи высоковязких нефтей с помощью установок электроприводных лопастных насосов // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2022. № 9–10. С. 74–81.

Simpson A., Rhys-Davies J., Husman M., Youri E. A tough, truly multiphase downhole pump for unconventional wells // Proceedings of the SPE Electric Submersible Pump Symposium. The Woodlands, TX, USA: SPE, 2017. Article ID SPE-185152-MS. DOI: 10.2118/185152-MS.

Rojas M., Barrios L., Cheah K.W., Harris G. Full-scale investigation of gas-handling capabilities of high-flow helicoaxial ESP stages for deep water application // Proceedings of the SPE Electric Submersible Pump Symposium. The Woodlands, TX, USA: SPE, 2017. Article ID SPE-185142-MS. DOI: 10.2118/185142-MS.

Фукс Г.И. Вязкость и пластичность нефтепродуктов. М. и др.: Институт компьютерных исследований, 2003. 238 с.

Газостабилизирующие устройства // ООО «Производственная Компания «Борец»: офиц. сайт. URL: https://borets.ru/products/gashandlers/ (дата обращения: 12.10.2023).

Kamaletdinov RS. Mechanised oil production: New challenges – new solutions. Business Magazine “Neftegaz.RU” [Delovoy zhurnal Neftegaz.RU]. 2023; (4). https://magazine.neftegaz.ru/articles/nefteservis/776580-mekhanizirovannaya-dobycha-nefti-novye-vyzovy-novye-resheniya/ (In Russian)

Renev DYu. Results of 2021 operations related to PJSC LUKOIL mechanised well stock. Engineering Practice [Inzhenernaya praktika]. 2022; (4). https://glavteh.ru/issue/ (In Russian)

OOO TEKHNO-GRUPP (limited liability company). Roper Pumps: Cavity pumps featuring metal-to-metal technology. Available from: https://tehnogrupp.com/blog/vintovoj-nasos-kotoryj-ne-boitsya-sukhogo-khoda [Accessed: 12 October 2023]. (In Russian)

PCM Artificial Lift Solutions. PCM VulcainTM ultra high temperature pump. Available from: https://tehnogrupp.com/blog/vintovoj-nasos-kotoryjne-boitsya-sukhogo-khoda [Accessed: 12 October 2023]. (In Russian)

Nurullin IZ. Extraction of ultra-viscous oils with the help of modernized rod screw pumps “metal on metal”. Technosphere Management [Upravlenie tekhnosferoi]. 2021; 4(3): 265–275. https://doi.org/10.34828/UdSU.2021.24.98.004. (In Russian)

Shvindin AI, Berestovsky VA. Cavitation challenges of centrifugal screw pumps in oil refining. Chemical Engineering [Khimicheskaya Tekhnika]. 2019. https://chemtech.ru/kavitacionnye-problemy-shnekocentrobezhnyh-nasosov-v-neftepererabotke/?ysclid=l9brkl0td7396323454 (In Russian)

LLC “Intech GmbH”. Cavity pumps. Available from: https://ence-pumps.ru/vintovie_nasosy/?ysclid=lci4u1sycr870370402#otlichiya_shnekoviy_vintovih/ [Accessed: 12 October 2023]. (In Russian)

Golubev AI. Cavity Labyrinth Pumps and Seals for Aggressive Environments. 2nd ed. Moscow: Mechanical Engineering [Mashinostroenie]; 1981. (In Russian)

Balaka NN, Ivanovskiy VN, Sazonov YuA. About capability of labyrinth-screw pumps application for an oil recovery. Oil Industry [Neftyanoe khozyajstvo]. 2008; (5): 70–71. (In Russian)

Ageev ShR, Druzhinin EYu. Prospects for extraction of high-viscosity oils by means of electrically driven vane pump units. Oil and Gas Territory [Territorija “NEFTEGAS”]. 2022; (9–10): 74–81. (In Russian)

Simpson A, Rhys-Davies J, Husman M, Youri E. A tough, truly multiphase downhole pump for unconventional wells. In: SPE Proceedings of the SPE Electric Submersible Pump Symposium, 24–28 April 2017, The Woodlands, TX, USA. The Woodlands, TX, USA: SPE; 2017. article ID SPE-185152-MS. https://doi.org/10.2118/185152-MS.

Rojas M, Barrios L, Cheah KW, Harris G. Full-scale investigation of gas-handling capabilities of high-flow helicoaxial ESP stages for deepwater application. In: SPE Proceedings of the SPE Electric Submersible Pump Symposium, 24–28 April 2017, The Woodlands, TX, USA. The Woodlands, TX, USA: SPE; 2017. article ID SPE-185142-MS. https://doi.org/10.2118/185142-MS.

Fuks GI. Oil Products Viscosity and Plasticity. Moscow: Institute for Computer Research [Institut kompyuternykh issledovanij]; 2003. (In Russian)

OOO Production Company “Boretz” (limited liability company) [OOO “Proizvodstvennaya Kompaniya “Borets”]. Gas stabilising devices. Available from: https://borets.ru/products/gashandlers/ [Accessed: 12 October 2023]. (In Russian)
Назад к журналу
NEFTEGAS.info

Внимание к деталям — от идеи
до воплощения! Только актуальная информация и свежие новости.

О нас

 

 

Контакты

108811, г. Москва, Киевское ш.,
Бизнес-парк «Румянцево», корп. Б,
подъезд 5, офис 506 Б

+7 (495) 240-54-57