phone +7 495 240-54-57
mail info@neftegas.info
image
energas.ru

Территория Нефтегаз № 5-6 2020

№ 5-6 2020
Купить Открыть PDF для рекламодателей

Насосы. Компрессоры

01.5-6.2020 10:00 К вопросу о цифровизации создания ступеней электроприводных лопастных насосов: уточнения, возможные направления
Развитие цифровых технологий и цифровых двойников в частности все теснее вплетается в моделирование объектов нефтегазовой отрасли. Однако для создания адекватных цифровых двойников ступеней скважинных электроприводных лопастных насосов во всем диапазоне коэффициентов быстроходности остается еще множество трудностей. Известно, что для быстроходных, диагональных и осевых ступеней (коэффициент быстроходности nS > 200) применение современных программных комплексов и пакетов вычислительной гидрогазодинамики при расчете рабочих характеристик пока не дает результатов требуемой точности, в связи с чем для создания цифровых двойников данных ступеней математические модели необходимо дорабатывать. Авторами были получены результаты, вынуждающие искать баланс между точностью компьютерных экспериментов, необходимой и достаточной для обеспечения тождественности результатов с физическими (натурными), и трудо- и временными затратами на их проведение. В статье показано, как меняются основные значения характеристик исследуемой ступени в зависимости от густоты расчетной сетки и на разном количестве рабочих ступеней насоса в модели. Обнаружено, что увеличение количества ячеек сетки после определенного значения мало влияет на точность гидродинамических расчетов, однако при этом в разы увеличиваются затраты времени на расчет. Подтверждены выводы других исследователей о том, что увеличение количества насосных ступеней, участвующих в компьютерном эксперименте, приводит к существенному изменению расчетного давления от ступени к ступени, а также к несовпадению показателей давления с полученными на одноступенчатой сборке. Результаты данного исследования могут повлиять на области применения пакетов вычислительной гидрогазодинамики для разных ситуаций, будь то определение оптимальной конструкции ступеней лопастных насосов для добычи нефти или обучение студентов навыкам автоматизированного компьютерного проектирования.
Ключевые слова: автоматизированное компьютерное проектирование, цифровизация, электроприводной лопастный насос, вычислительная гидрогазодинамика, SolidWorks.

Авторы:

УДК 622.276.53+658.512.24+519.876.5
М.Г. Блохина, e-mail: blohina.m@gubkin.ru; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (Национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина» (Москва, Россия).
А.В. Ивановский, e-mail: alivan95@yandex.ru; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (Национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина» (Москва, Россия).
А.Ю. Аксенов, e-mail: aksenov.212@mail.ru; Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (Национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина» (Москва, Россия).
Н.Н. Соколов, e-mail: sokolovnn2010@rambler.ru, Федеральное государственное автономное образовательное учреждение высшего образования «Российский государственный университет нефти и газа (Национальный исследовательский университет) имени И.М. Губкина» (Москва, Россия).

Литература:

  1. Ивановский В.Н., Пекин С.С. Использование цифровых технологий при подготовке студентов и создании инновационных видов оборудования кафедрой машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2020. № 3–4. С. 38–43.

  2. Белова О.В., Волков В.Ю., Скибин А.П. и др. Методологические основы CFD-расчетов для поддержки проектирования пневмогидравлических систем // Инженерный журнал: наука и инновации. 2013. № 5 (17). С. 45.

  3. Best Practice Guidelines for the Use of CFD in Nuclear Reactor Safety Applications [Электронный источник]. Режим доступа: https://oecd-nea.org/nsd/docs/2014/csni-r2014-11.pdf (дата обращения: 10.06.2020).

  4. Computational Fluid Dynamics Best Practice Guidelines for Dry Cask Applications. Final report [Электронный источник]. Режим доступа: www.nrc.gov/docs/ML1308/ML13086A202.pdf (дата обращения: 10.06.2020).

  5. Муленко В.В., Блохина М.Г., Ивановский А.В., Аксенов А.Ю. О цифровизации конструирования ступеней электроприводных лопастных насосов // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2018. № 12. С. 64–68.

  6. Bai L., Zhou L., Han C., Zhu Y., Shi W. Numerical Study of Pressure Fluctuation and Unsteady Flow in a Centrifugal Pump // Processes. 2019. Vol. 7, No. 354. P. 1–14.

  7. Zhu J., Zhu H., Zhang J., Zhang H.-Q. A Numerical Study on Flow Patterns Inside an Electrical Submersible Pump (ESP) and Comparison with Visualization Experiments // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019. Vol. 173. P. 339–350.

  8. Stel H., Sirino T., Ponce F.J., Chiva S., Morales R.E.M. Numerical Investigation of the Flow in a Multistage Electric Submersible Pump // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2015. Vol. 136. P. 41–54.

  9. Patil A.V., Sundar S., Delgado A., Gamboa J. CFD Based Evaluation of Conventional Electrical Submersible Pump for High-Speed Application // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2019. Vol. 182. Article 106287.

  10. Ofuchi E.M., Stel H., Vieira T.S. et al. Study of the Effect of Viscosity on the Head and Flow Rate Degradation in Different Multistage Electric Submersible Pumps Using Dimensional Analysis // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2017. Vol. 156. P. 442–450.

  11. Valds J.P., Becerra D., Rozo D. et al. Comparative Analysis of an Electrical Submersible Pump's Performance Handling Viscous Newtonian and Non-Newtonian Fluids through Experimental and CFD Approaches // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2020. Vol. 187. Article 106749.

  12. Zhu J., Banjar H., Xia Z., Zhang H.-Q. CFD Simulation and Experimental Study of Oil Viscosity Effect on Multi-Stage Electrical Submersible Pump (ESP) Performance // Journal of Petroleum Science and Engineering. 2016. Vol. 146. P. 735–745.

  13. Чичеров Л.Г., Молчанов Г.В., Рабинович А.М. и др. Расчет и конструирование нефтепромыслового оборудования: учеб. пособие для вузов. М.: Недра, 1987. 422 с.

  14. Агеев Ш.Р., Григорян Е.Е., Макиенко Г.П. Российские установки лопастных насосов для добычи нефти и их применение: энциклопедический справочник. Пермь: ООО «Пресс-Мастер», 2007. 645 с.

  15. Ивановский В.Н., Сабиров А.А., Деговцов А.В. и др. Проектирование и исследование ступеней динамических насосов: учеб. пособие. М.: РГУ нефти и газа имени И.М. Губкина, 2014. 124 с.

  16. Кузьмин А.В. Исследование характеристик лопастного насоса для добычи нефти при изменении геометрии проточной части его ступени: дисс. … канд. техн. наук. М., 2018. 257 с.

Ссылка для цитирования: Блохина М.Г., Ивановский А.В., Аксенов А.Ю., Соколов Н.Н. К вопросу о цифровизации создания ступеней электроприводных лопастных насосов: уточнения, возможные направления // Территория «НЕФТЕГАЗ». 2020. № 5–6. С. 62–68.


← Назад к списку


im - научные статьи.


Подписывайтесь на нас