Експериментальне дослідження водогазового ежектора в процесі інжектування вуглекислого газу

Abstract

В останні роки запропоновано використовувати струминні апарати (ежектори) у нафтових свердловинах, що експлуатуються свердловинними штанговими насосами, при їх встановленні вище динамічного рівня свердловини. Такі ежектори відбиратимуть газ із затрубного простору, що полегшить вилучення продукції свердловини. З метою перевірки можливості застосування ежекторів під час експлуатації нафтових свердловин штанговими насосами була виготовлена лабораторна водогазова ежекторна установка. Для інжекційного потоку вибрано вуглекислий газ, який розчиняється у воді так само добре, як нафтовий газ добре розчиняється у нафті. Вуглекислий газ подавався в ежектор із газового балона. У ході експериментального дослідження змінювався тиск інжектованого вуглекислого газу перед входом в ежектор, тиск на виході ежектора. Експерименти проводили зі змінними соплами і камерами змішування. Отримані результати порівнювали з результатами раніше проведеного на цій же установці дослідження в умовах інжекції повітря, що подавалося компресором. Встановлено суттєву різницю у безрозмірних характеристиках ежекторів при інжекції повітря та вуглекислого газу. У випадку нафтогазового ежектора, коли інжектованим газом є нафтовий газ із затрубного простору свердловини, на виході ежектора завжди матимемо водонафтову суміш і газ, який складається із вільного нафтового газу перед ежектором та інжектованого нафтового газу. Крім того, після виходу із ежектора розчинений у нафті газ виділятиметься із нафти.

В последние годы предложено использовать струйные аппараты (эжекторы) в нефтяных скважинах, которые эксплуатируются скважинными штанговыми насосами, при их установке выше динамического уровня скважины. Такие эжекторы будут отбирать газ из затрубного пространства, что облегчит подъем продукции скважины на поверхность. С целью проверки возможности применения эжекторов при эксплуатации нефтяных скважин штанговыми насосами была изготовлена лабораторная водогазового эжекторная установка. В качестве инжекционного потока выбран углекислый газ, растворимый в воде также хорошо, как нефтяной газ хорошо растворяется в нефти. Углекислый газ подавался в эжектор из газового баллона. При экспериментальном исследовании изменяли давление инжектируемого углекислого газа перед входом в эжектор, давление на выходе эжектора. Эксперименты выполнялись со сменными соплами и камерами смешения. Полученные результаты сравнивались с результатами ранее проведенного исследования на этой же установке при инжекции воздуха, который подавался компрессором. Установлена существенная разница в безразмерных характеристиках эжекторов при инжекции воздуха и углекислого газа. В случае нефтегазового эжектора, когда инжектируемым газом является нефтяной газ из затрубного пространства скважины, на выходе эжектора всегда будем иметь водонефтяную смесь и газ, который состоит из свободного нефтяного газа перед эжектором и инжектируемого нефтяного газа. Кроме этого, после выхода из эжектора растворенный в нефти газ будет выделяться из нефти.

In recent years, it was suggested to use jet devices (ejectors) in oil wells, operated with the help of the sucker rod pumps, when they are installed above the dynamic head of the well. These ejectors will absorb gas from the annulus that will facilitate extraction of the well’s production. In order to test the possibility of ejectors usage when operating oil wells with the help of the sucker rod pumps, a water-gas ejector laboratory unit was developed. Carbon dioxide that dissolves in water just as well as petroleum gas dissolves in oil was selected for the injection flow. Carbon dioxide is fed into the ejector from the gas cylinder. During the experimental study we changed the pressure of the injected carbon dioxide at the inlet of the ejector, the pressure at the outlet of the ejector. Experiments were performed with replaceable nozzles and mixing chambers. The obtained results were compared with the results of the previously conducted studies on the same unit under the conditions of injection of air fed by the compressor. A significant difference in the dimensionless characteristics of ejectors was established when injecting air and carbon dioxide. In the case of oil-and-gas ejector, when the injected gas is petroleum gas from the well annulus, at the ejector outlet, we will always have water-oil mixture and gas, which consists of free petroleum gas before the ejector and injected petroleum gas. In addition, after the ejector outlet, the gas dissolved in oil will escape from it.