Удосконалення технології видобування високов'язких нафт струминними насосами з використанням енергії пульсуючих потоків

Abstract

Дисертація присвячена проблемі удосконалення технології видобування високов’язких нафт струминними насосами з розділеними робочими потоками з використанням енергії пульсуючих потоків із свердловин глибиною до 2000 м. В дисертації проведено теоретичні дослідження пульсаційно-хвильових явищ, зокрема кавітації, яку штучно створюють в потоці робочої рідини при проходженні нею через гідродинамічний кавітатор. Експериментально визначено характер пульсацій потоку робочої рідини, який полягає у зменшенні величин тиску на виході з вихрової камери з амплітудою від 0,21 до 0,28 МПа і частотою від 10 до 12 Гц. Встановлено, що виникнення кавітації на виході з гідродинамічного кавітатора спричиняє руйнування просторової структури високов’язкої нафти, розривання її полімолекулярних ланцюгів і призводить до зниження її в’язкості. Результати проведених лабораторних і стендових досліджень та промислових випробувань використані при розробці стандарту підприємства ВАТ «Укрнафта» СТП 320.00135390.016-98 «Технологія видобування високов’язких нафт за допомогою вставного струминного апарату з розділеними робочими потоками». Стандарт введено в дію вперше.

Диссертация посвящена проблеме совершенствования технологии добычи высоковязких нефтей струйными насосами с разделенными рабочими потоками с использованием энергии пульсирующих потоков из скважин глубиной до 2000 м. В диссертации приведены теоретические исследования импульсно-волновых явлений, в частности кавитации, которая искусственно создается в потоке рабочей жидкости при прохождении через гидродинамический кавитатор. Экспериментально определено характер пульсаций потока рабочей жидкости, который заключается в уменьшении величины давления на выходе из вихревой камеры с амплитудой от 0,21 до 0,28 МПа и частотой от 10 до 12 Гц. Установлено, что создание искусственной кавитации на выходе из гидродинамического кавитатора приводит к возникновению знакопеременных давлений, благодаря которым разрушается механическая структура высоковязкой нефти, что способствует снижению вязкости высоковязкой нефти. Во время стендовых эксепериментальных исследований наиболее интенсивное снижение кинематической вязкости в 4 раза наблюдалось на протяжении первых 120-200 секунд обработки нефти гидродинамическим кавитатором, что соответствует интервалу времени, за которое прокачивается весь объем нефти через устройство. В последующем вязкость уменьшается уже не так интенсивно, но стабильно. С целью определения работоспособности опытного образца комплекта оборудования для добычи высоковязких нефтей на скважине № 95 Бугруватовского месторождения были проведены промышленные приемные испытания. После проведения промышленных испытаний комиссией был составлен акт и сделаны выводы и рекомендации: 1. Комплект оборудования для добычи высоковязких нефтей работоспособен. 2. Рекомендуется внедрить на нефтедобывающих предприятиях Украины, разработав типичную технологию добычи высоковязких нефтей. Результаты проведенных лабораторных и стендовых исследований, а также промышленных испытаний использованы при разработке стандарта предприятия ОАО «Укрнефть» СТП 320.00135390.016-98 «Технология добычи высоковязких нефтей с помощью вставного струйного аппарата с разделенными рабочими потоками». Стандарт введен впервые.

The thesis deals with the improvement of technology of production of high-viscosity oils with the help of split flow jet pumps using energy of fluctuating flows from the up to 2000 m deep oil wells. The thesis carriesouttheoreticalinvestigation of pulse-wave phenomena, particularly of cavitation, which is artificially created in the stream of operating fluid during its passage through the hydrodynamicalpulsator (cavitator). The hydrodynamic analysis of the process of cavitation in the swirling flow was held, which has indicated that one part ofkineticenergythatissupplied to the jet device is used for the work of the pump and for the overcoming of friction, and another one - for the incrementation of internal heat of oil. The nature of operating fluid flow fluctuation is determined. It lies in the reduction of pulse chamber outlet pressure with the amplitude of 0,21 to 0,28 MPa and the frequency of 10 to 12 Hz. It is determinedthat the beginning of cavitation at the outlet of the cavitator causes heating of oil and reduction of its viscosity. The results of the laboratory research and bench test, as well as industrial test were used during the preparation of the standard of the OJSC “Ukmafta” (Company Specification 320.00135390.016-98 “Technology of Production of High-Viscosity Oils with the Help of Insert Split Flow Jet Device”). The standard is implemented for the first time.