2411-3336 2541-9404 Записки Горного института Journal of Mining Institute Санкт-Петербургский горный университет императрицы Екатерины ΙΙ Empress Catherine II Saint Petersburg Mining University 10.31897/pmi.2019.4.415 pmi-13216 https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13216 Нефтегазовое дело Oil and gas Improving the Operation of Pump-ejector Systems at Varying Flow Rates of Associated Petroleum Gas Совершенствование эксплуатации насосно-эжекторных систем при изменяющихся расходах попутного нефтяного газа Drozdov A. N. Дроздов А. Н. Drozdov A. N. drozdov_an@mail.ru Российский университет дружбы народов (Россия) Peoples' Friendship University of Russia (Russia) Gorbyleva Ya. A. Горбылева Я. А. Gorbyleva Ya. A. yana_gorbyleva@mail.ru Российский государственный университет нефти и газа (НИУ) имени И.М.Губкина (Россия) National University of Oil and Gas «Gubkin University» (Russia) 23 08 2019 2019 238 415 422 13 03 2019 18 05 2019 23 08 2019 © 2019 А. Н. Дроздов, Я. А. Горбылева © 2019 A. N. Drozdov, Ya. A. Gorbyleva 2019 А. Н. Дроздов, Я. А. Горбылева A. N. Drozdov, Ya. A. Gorbyleva Эта статья доступна по лицензии Creative Commons Attribution 4.0 International (CC BY 4.0) This article is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License (CC BY 4.0) https://pmi.spmi.ru/pmi/article/view/13216

Применение насосно-эжекторных систем для утилизации попутного нефтяного газа снижает негативное влияние на окружающую среду от его сжигания на факеле, а также позволяет реализовывать перспективный метод водогазового воздействия на пласт, эффективно увеличивающий нефтеотдачу. Не менее целесообразным является использование насосно-эжекторных систем при эксплуатации нефтяных скважин с высоким газовым фактором, низкими забойными давлениями для увеличения дебитов и повышения межремонтного периода. Существенное изменение расхода попутного нефтяного газа во времени является серьезной проблемой для эффективной эксплуатации насосно-эжекторных систем при утилизации попутного нефтяного газа. Для обеспечения рациональной работы насосно-эжекторной системы при условии изменяющегося расхода попутного нефтяного газа были проведены экспериментальные исследования характеристик жидкостно-газового эжектора. В статье изложены результаты проведенных исследований, получены напорно-энергетические характеристики исследуемого струйного аппарата при различных значениях давления рабочего потока перед соплом эжектора. Установлена возможность адаптации работы насосно-эжекторных систем к изменениям расхода откачиваемого газа, регулируемого рабочим давлением и расходом жидкости через сопло. Для успешного изменения работы насосно-эжекторной системы рассматривается возможность частотного регулирования вращения вала насоса при изменении расхода газа в небольшом диапазоне значений. При большом различии в значениях возможного расхода попутного нефтяного газа рекомендуется дополнение частотного регулирования методом периодической кратковременной эксплуатации. Отмечается возможность повышения эффективности работы насосно-эжекторной системы при использовании в качестве рабочей жидкости растворов солей с концентрацией, способствующей подавлению коалесценции пузырьков.

Application of pump-ejector systems for the utilization of associated petroleum gas reduces the negative environmental impact of its flaring, and also allows the implementation of a promising method of water-gas stimulation of the formation, which effectively increases oil recovery. Equally feasible is the use of pump-ejector systems in the operation of oil wells with a high gas factor, low bottomhole pressures to increase production rates and increase the turnaround period. A significant change in the flow rate of associated petroleum gas over time is a serious problem for the efficient operation of pump-ejector systems for the utilization of associated petroleum gas. To ensure the rational operation of the pump-ejector system under the condition of a variable flow rate of associated petroleum gas, experimental studies of a liquid-gas ejector characteristics were carried out. The article presents the results of the research, obtained pressure-energy characteristics of the investigated jet apparatus at various values of the working stream pressure before the ejector nozzle. The possibility of adapting the operation of pump-ejector systems to changes in the flow rate of the pumped gas, regulated by the working pressure and fluid flow rate through the nozzle is revealed. To successfully change the operation of the pump-ejector system, the possibility of frequency regulation of the pump shaft's rotation at changing gas flow rates in a small range of values is considered. With a large difference in the values of the possible flow rate of associated petroleum gas, it is recommended that frequency regulation should be supplemented by periodic short-term operation. The possibility of increasing the efficiency of the pump-ejector system when using salt solutions with a concentration that contributes to the suppression of bubble coalescence is noted.

 Ключевые слова попутный нефтяной газ насосно-эжекторные системы характеристика жидкостно-газового эжектора частотное регулирование периодическая кратковременная эксплуатация Keywords associated petroleum gas pump-ejector systems characteristic of liquid-gas ejector frequency regulation periodic short-term operation Apasov T.K., Apasov G.T., Sarancha A.V. Use of a wellhead ejector for utilization of associated gas at the Yuzhno-Okhteurskoye field. Fundamental'nye issledovaniya. 2016. N 1(1), p. 13-17 (in Russian). Atnabaev Z.M. Well ejector for prevention of annular pressure increase and disruption of the ESP. Neftyanoe khozyaistvo. 2001. N 4, p. 72-74 (in Russian). Donets K.G. Hydraulic jet compressor units. Moscow: Nedra, 1990, p. 174 (in Russian). Drozdov A.N. Technology and technique for oil production by submersible pumps in complicated conditions. Moscow: MAKS Press, 2008, p. 312 (in Russian). Drozdov A.N. Oil gas utilization using existing field infrastructure. Neftyanoe khozyaistvo. 2014. N 4, p. 74-77 (in Russian). Abutalipov U.M., Kitabov A.N., Esipov P.K., Ivanov A.V. Study of the design and technological parameters of a gas-water ejector for the utilization of associated petroleum gas. Ekspozitsiya Neft' Gaz. 2017. N 4 (57), p. 54-58 (in Russian). Kuz'michev N.D. Short-term well operation and development prospects of oil production equipment. Territoriya NEFTEGAZ. 2005. N 6, p. 22-36 (in Russian). Kulikov V.V. Calculation of the efficiency of well oil pumps and installations of centrifugal and jet principles of action. Burenie i neft'. 2008. N 1, p. 30-32 (in Russian). Lisin Yu.V., Korshak A.A., Golofast S.L. Universal characteristics of liquid-gas ejectors. Neftyanoe khozyaistvo. 2016. N 10, p. 102-104 (in Russian). Topol'nikov A.S., Urazakov K.R., Vakhitova R.I., Saracheva D.A. Method for calculating the parameters of a jet pump during joint operation with an ESP. Elektronnyi nauchnyi zhurnal «Neftegazovoe delo». 2011. N 3, p. 134-146. URL: www.ogbus.ru/files/ogbus/authors/Topolnikov/Topolnikov_1.pdf (date of access 01.04.2019) (in Russian). Osicheva L.V. Development of technology for the utilization of associated gas in the oil field collecting using an jet apparatus: Avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk. Rossiiskii gosudarstvennyi universitet nefti i gaza imeni I.M.Gubkina. Moscow, 2004, p. 21 (in Russian). Tarasov M.Yu., Zobnin A.A., Zyryanov A.B., Panov V.E., Magomedsherifov N.I. Development and field testing of low-pressure petroleum gas utilization technology using jet compressors. Neftyanoe khozyaistvo. 2009. N 2, p. 43-45 (in Russian). Improving electric submersible pumps for wells complicated by high gas factor: Avtoref. dis. … kand. tekhn. nauk. Ufimskii gosudarstvennyi neftyanoi tekhnicheskii universitet. Ufa, 2016, p. 23 (in Russian). Eder L.V., Provornaya I.V., Filimonova I.V. On the way to the associated. Problems of APG. Burenie i neft'. 2018. N 12, p. 4-14 (in Russian). Carvalho P.M., Podio A.L., Sepehrnoori K. An Elektrical Submersible Jet Pump for Gassy Oil Well. Journal of Petroleum Technology. 1999. Vol. 51. N 5, p. 34-36. DOI:10.2118/0599-0034-JPT Drozdov A.N., Drozdov N.A. Laboratory Researches of the Heavy Oil Displacement from the Russkoye Field’s Core Models at the SWAG Injection and Development of Technological Schemes of Pump-Ejecting Systems for the Water-Gas Mixtures Delivering. SPE Heavy Oil Conference Canada. 12-14 June 2012. Calgary, Alberta, Canada, p. 872-878. SPE 157819. DOI:10.2118/157819-MS Drozdov A.N. Stand Investigations of ESP's and Gas Separator's Characteristics on Gas-Liquid Mixtures with Different Values of Free-Gas Volume, Intake Pressure, Foaminess and Viscosity of Liquid. SPE Annual Technical Conference and Exhibition 2010, ATCE 2010. Florence, Italy, 2010, p. 1816-1827. SPE 134198. DOI:10.2118/134198-MS Fleshman R., Lekic O.H. Artificial Lift for High-Volume Production. Oilfield Review: Schlumberger. 2000. Vol. 12. N 1, p. 49-63. Drozdov A.N., Malyavko E.A., Alekseev Y.L., Shashel O.V. Stand Research and Analysis of Liquid-Gas Jet-Pump’s Operation Characteristics for Oil and Gas Production. SPE Annual Technical Conference and Exhibition 2011, ATCE 2011. Denver, CO, USA, 2011, p. 2122-2130. SPE 146638. DOI:10.2118/146638-MS Drozdov A.N., Drozdov N.A., Bunkin N.F., Kozlov V.A. Study of Suppression of Gas Bubbles Coalescence in the Liquid for Use in Technologies of Oil Production and Associated Gas Utilization. SPE Russian Petroleum Technology Conference 2017. 16-18 October 2017. Moscow, Russia. SPE 187741. DOI:10.2118/187741-MS Bunkin N.F., Drozdov A.N., Drozdov N.A., Kozlov V.A., Tuan V.M., Fouilhe V.L. Suppression of the Coalescence of Gas Bubbles in Aqueous Electrolyte Solutions: Dependence on the External Pressure and Velocity of Gas Flow through a Column with Liquid. Physics of wave phenomena. 2017. Vol. 25. N 3, p. 219-224. DOI: 10.3103/S1541308X17030098