×
25.04.2020
220.018.1929

Результат интеллектуальной деятельности: СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМЫ "НАСОС-ТРУБОПРОВОД-СКВАЖИНА"

Вид РИД

Изобретение

Аннотация: Предложенное изобретение относится к области перекачки (добычи) высоковязких жидкостей, обладающих свойством зависимости эффективной вязкости от скорости перекачки. Техническим результатом является повышение эффективности (коэффициента полезного действия) работы насосного агрегата в системе «насос - трубопровод». Способ заключается в том, что производится регулирование режима течения неньютоновских жидкостей - псевдопластиков, нефти по трубам - колонна насосно-компрессорных труб, цилиндр длинноходового плунжерного насоса. При этом скорость сдвига должна быть больше некоторого предельного значения – (dV/dz), определяемого в лабораторных условиях и характеризующего переход от течения неньютоновской жидкости к ньютоновской dV/dz~Q/R>(dV/dz), где Q - расход жидкости через поперечное сечение трубы радиуса R - в случае круглого сечения. 2 ил.
(dV/dz), Q - расход жидкости через поперечное сечение трубы радиуса R - в случае круглого сечения, должна быть больше некоторого предельного значения - (dV/dz), определяемого в лабораторных условиях и характеризующего переход от течения неньютоновской жидкости к ньютоновской." class = "blcSndTextValline">

Предложенное изобретение относится к области перекачки (добычи) высоковязких жидкостей, обладающих свойством зависимости эффективной вязкости от скорости перекачки. Положительным результатом является повышение эффективности (коэффициента полезного действия) работы насосного агрегата в системе «насос - трубопровод».

В настоящее время добыча нефти характеризуется вовлечением в разработку высоковязких так называемых неньютоновских нефтей, вязкость которых велика настолько, что для их перекачки используются специальные способы уменьшения ее, например, подогрев (см. путевые подогреватели [1]). Однако, использование такого метода в скважинных условиях сопряжено с необходимостью усложнения конструкции и удорожания оборудования для скважинной добычи.

В связи с этим возникают лишние затраты, связанные с движением неньютоновской жидкости по стволу скважины - насосно-компрессорным трубам (НКТ).

Известно, что эффективная вязкость таких нефтей является функцией скорости сдвига [2].

Для снижения потерь на трение при движении неньютоновской нефти по НКТ предлагается следующее:

выбрать режим течения нефти по НКТ таким образом, чтобы скорость сдвига оказалась больше некоторого предельного значения , характеризующего переход от течения неньютоновской жидкости к ньютоновской (см. Фиг. 1).

При этом относительные потери на трение в трубопроводе будут уменьшаться (точнее, будут пропорциональны расходу Q в виде (Q/π*D3), где D - диаметр трубы, a R - соответственно ее радиус), так как

где а и b - соответственно, углы наклона функции

На Фиг. 1 показана зависимость напряжения сдвига τ от скорости сдвига dν/dz: где 1 - ньютоновская, 2 – неньютоновская (псевдопластичная) жидкости; a и b - соответственно углы наклона функции τ =f(dν/dz) в начале при малых dν/dz и при больших (больше (dν/dz)k).

Для оценки эффективности перекачки неньютоновский нефти примем:

труба имеет постоянное сечение в виде окружности;

течение в трубе стационарное, ламинарное;

распределение скоростей частиц жидкости осесимметрично;

давление во всех точках поперечного сечения одинаково и изменяется лишь вдоль трубы.

Из второго и третьего допущения следует где r - расстояние от оси трубы до произвольной частицы жидкости, r∈[0, R], R - радиус трубы.

Запишем уравнение Бернулли для частиц жидкости, находящихся на расстоянии r от оси трубы

где ρ - плотность жидкости, р1, - давление и скорость жидкости в сечении (S1), а р2, - давление и скорость в сечении (S2), εтр - потеря энергии на выделенном участке, приходящаяся на единицу объема жидкости.

Тогда можно показать, что коэффициент полезного действия трубопровода (КПД) в виде

можно записать в виде:

где R - радиус трубы, ρ - плотность и - скорость потока жидкости, где Е - полная энергия, Еполезн - полезная энергии единицы объема жидкости, а Етр, - потери на трение в жидкости.

Таким образом, для определения КПД в зависимости от скорости потока (и потерь на трение, соответственно) необходимо определить зависимость - распределение скоростей в сечении трубы.

Воспользуемся связью между скоростью и напряжением трения τ, которая для псевдопластичных жидкостей хорошо описывается выражением [3]:

где , 0<n<1, а k представляет собой меру консистенции жидкости - чем больше вязкость, тем больше k.

Используя (6) можно путем несложных преобразований привести ф. (5) к виду:

где a L - длина трубы.

Рассмотрим пример.

Пусть р1=12⋅106 Па, p2=105 Па, ρ=900 кг/м3, R=0,08 м, Q=2 м3/с, k=1,2 Па⋅cn.

Тогда зависимость КПД от градиента скорости перекачки (n=0.25) (см. Фиг. 2):

На Фиг. 2 показана зависимость КПД трубопровода от скорости сдвига dν/dz (при n=0.25): величина (dν/dz)k – критическое значение скорости сдвига, соответствующего переходу течения от псевдопластичного к ньютоновскому.

Видно, что существует переходной режим dν/dz >(dν/dz)k, начиная с которого происходит переход течения от псевдопластического к ньютоновскому; при этом КПД перекачки начинает расти пропорционально росту расхода (до перехода потока с ламинарного течения к турбулентному).

Таким образом, предлагается для уменьшения потерь мощности на трение выбирать режим течения так, чтобы (см. Фиг. 1, 2):

1. ОАО "Нефтемаш». Подогреватели путевые. - http://dznm.ru/products/podogrevateli-putevye/

2. Коршак А.А., Шаммазов A.M. Основы нефтегазового дела: Учебник для вузов. - 3-е изд., испр. и доп. - Уфа: ООО «ДизайнПолиграфСервис», 2005. - 528 с.

3. Гиматудинов Ш.К. Физика нефтяного и газового пласта: Учебник. - Изд. 2, перераб. и доп. - М.: «Недра», 1971. - 312 с.

4. Рабинович Е.З. Гидравлика. - М.: Недра, 1978. - 297 с.

Способ повышения эффективности работы системы «насос - трубопровод - скважина», заключающийся в том, что производится регулирование режима течения неньютоновских жидкостей - псевдопластиков, нефти по трубам - колонна насосно-компрессорных труб, цилиндр длинноходового плунжерного насоса, отличающийся тем, что скорость сдвига dV/dz~Q/R>(dV/dz), Q - расход жидкости через поперечное сечение трубы радиуса R - в случае круглого сечения, должна быть больше некоторого предельного значения - (dV/dz), определяемого в лабораторных условиях и характеризующего переход от течения неньютоновской жидкости к ньютоновской.
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМЫ
СПОСОБ ПОВЫШЕНИЯ ЭФФЕКТИВНОСТИ РАБОТЫ СИСТЕМЫ
Источник поступления информации: Роспатент

Showing 21-30 of 59 items.
26.01.2019
№219.016.b4cb

Устройство для добычи высоковязкой нефти из глубоких скважин

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использовано на нефтяных промыслах при добыче высоковязкой нефти из осложненных, глубоких скважин, а именно из скважин, эксплуатируемых установками винтовых насосов. Достигаемый технический результат - повышение эффективности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002678284
Дата охранного документа: 25.01.2019
09.02.2019
№219.016.b8a3

Механическое уплотнение

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к механическим уплотнениям, предназначенным для установки на гидравлические и пневматические машины и устройства, рабочие органы которых совершают вращательное и/или возвратно-поступательное движение. Механическое уплотнение вала, или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002679291
Дата охранного документа: 06.02.2019
03.03.2019
№219.016.d263

Скважинный штанговый насос

Изобретение относится к области машиностроения, к скважинным штанговым насосам, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Устройство содержит цилиндр с всасывающим клапаном, приемный фильтр, выполненный в виде перфорированного хвостовика со средствами очистки. Приемный фильтр...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681021
Дата охранного документа: 01.03.2019
13.03.2019
№219.016.dec9

Компенсатор для снижения вибрации в установке электроцентробежного насоса

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности, в частности к устройствам для снижения уровня вибрации установки электроцентробежного насоса (УЭЦН) и поглощения колебаний подъемной колонны насосно-компрессорных труб (ПКНКТ). Компенсатор для снижения вибрации в УЭЦН содержит корпус с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681563
Дата охранного документа: 11.03.2019
14.03.2019
№219.016.defe

Способ разработки участка залежи сверхвязкой нефти

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - повышение нефтеотдачи участка залежи сверхвязкой нефти. Способ разработки участка залежи сверхвязкой нефти включает бурение горизонтальной добывающей скважин, при этом носок горизонтальной добывающей скважины...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681758
Дата охранного документа: 12.03.2019
14.03.2019
№219.016.df9a

Способ разработки залежи сверхвязкой нефти с глинистой перемычкой

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности. Технический результат - повышение нефтеотдачи залежи сверхвязкой нефти, повышение коэффициента охвата неоднородного участка залежи за счет разрушения глинистой перемычки. Способ разработки залежи сверхвязкой нефти с глинистой перемычкой...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002681796
Дата охранного документа: 12.03.2019
30.03.2019
№219.016.f9ac

Способ повышения эффективности разработки слабопроницаемых нефтяных коллекторов

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности и может быть применено для разработки слабопроницаемых неоднородных нефтяных коллекторов горизонтальными скважинами с многостадийным гидроразрывом пласта. Способ включает бурение горизонтальных скважин с отбором керна в продуктивном пласте,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683453
Дата охранного документа: 28.03.2019
30.03.2019
№219.016.fa19

Скважинная насосная установка

Изобретение относится к технике добычи нефти, в частности к технике подъема добываемой продукции скважин, а именно водогазонефтяных эмульсий, и касается конструкции скважинных насосных установок. Технический результат - повышение работоспособности и надежности работы установки, снижение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002683428
Дата охранного документа: 28.03.2019
12.04.2019
№219.017.0be6

Скважинный штанговый насос

Изобретение относится к области машиностроения, к скважинным штанговым насосам и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Скважинный штанговый насос содержит цилиндр со всасывающим клапаном, приемный фильтр, выполненный соосно цилиндру в виде перфорированного цилиндрического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684517
Дата охранного документа: 09.04.2019
19.04.2019
№219.017.1da5

Стенд для исследования компенсатора с квазинулевой жесткостью

Изобретение относится к области гидромашиностроения, а именно к испытательной технике, и может быть использовано для исследования динамики испытуемого объекта при действии продольных вибрационных нагрузок. Устройство содержит неподвижную раму, источник вибрации, набор грузов, электродвигатель,...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002684933
Дата охранного документа: 16.04.2019
Showing 21-30 of 36 items.
16.05.2019
№219.017.5255

Резьбовое соединение обсадной трубы

Изобретение относится к нефтедобывающей промышленности, а именно для крепления как вертикальных, так наклонных и горизонтальных скважин при их строительстве. Технический результат – повышение прочности обсадной трубы. Резьбовое соединение обсадной трубы включает тело трубы с низкопрофильной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687499
Дата охранного документа: 14.05.2019
16.05.2019
№219.017.525b

Устройство для измерения положения лазерного луча

Изобретение относится к области технологии проведения монтажа роторных или иных машин и предназначено для измерения относительного положения осей валов. Приемное устройство для измерения положения лазерного луча линейной светочувствительной матрицей в плоскости матрицы, состоящее из линейной...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002687511
Дата охранного документа: 14.05.2019
15.06.2019
№219.017.83b7

Погружной скважинный насос с приемным фильтром

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к погружным скважинным насосам с приемным фильтром и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Насос содержит цилиндрический корпус, соединенный с фильтром. Фильтр выполнен в виде перфорированного цилиндрического...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002691362
Дата охранного документа: 13.06.2019
27.06.2019
№219.017.98f2

Насос

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к вертикальным плунжерным насосам, для перекачивания высоковязких жидкостей с содержанием механических примесей и газа, в частности, к скважинным штанговым насосам и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Насос...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002692588
Дата охранного документа: 25.06.2019
10.08.2019
№219.017.bdd7

Устройство для передачи информации по электромагнитному каналу связи при эксплуатации скважин

Изобретение относится к области передачи забойной информации из скважины на поверхность по электромагнитному каналу связи и может быть использовано для мониторинга процесса эксплуатации скважины. Техническим результатом является повышение надежности передачи информации с забоя и расширение...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002696954
Дата охранного документа: 07.08.2019
03.09.2019
№219.017.c68f

Всасывающий клапан скважинного насоса

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к клапанным устройствам насосов для перекачивания высоковязких жидкостей с содержанием механических примесей и газа, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Всасывающий клапан содержит корпус с центральным осевым...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002698992
Дата охранного документа: 02.09.2019
02.10.2019
№219.017.cc7d

Способы опрессовки насосно-компрессорных труб в скважине, изготовления запорного опрессовочного органа и устройство для осуществления способов

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и может быть применено для опрессовки колонны насосно-компрессорных труб в скважинах, оснащенных эксплуатационной колонной. Способ опрессовки колонны насосно-компрессорных труб, спущенной в эксплуатационную колонну, заключается в...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002701001
Дата охранного документа: 24.09.2019
02.10.2019
№219.017.cf1b

Устройство для опрессовки колонны труб в скважине

Изобретение относится к нефтегазодобывающей промышленности и предназначено для опрессовки и обнаружения места течек колонны труб в скважине, например колонны насосно-компрессорных труб, опущенной в эксплуатационную колонну. Технический результат – снижение трудоемкости и продолжительности...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002700425
Дата охранного документа: 17.09.2019
13.12.2019
№219.017.ed7f

Скважинный штанговый насос

Изобретение относится к области машиностроения, в частности к вертикальным плунжерным насосам для перекачивания высоковязких жидкостей, и может быть использовано в нефтедобывающей промышленности. Насос содержит цилиндр с всасывающим клапаном в нижней части. Полый плунжер и шток соответственно с...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002708764
Дата охранного документа: 11.12.2019
18.12.2019
№219.017.ee7c

Механическое уплотнение

Изобретение относится к уплотнительной технике, в частности к механическим уплотнениям, предназначенным для установки на гидравлические и пневматические машины и устройства, рабочие органы которых совершают вращательное и/или возвратно-поступательное движение. Механическое уплотнение вала, или...
Тип: Изобретение
Номер охранного документа: 0002709005
Дата охранного документа: 13.12.2019
+ добавить свой РИД