Теоретичні основи побудови узагальнених гідравлічних моделей свердловинних струминних насосів - Автореферат

Івано-Франківський державний технічний університет нафти і газу Автореферат дисертації на здобуття наукового ступеня доктора технічних наукНауковий консультант - Доктор технічних наук, професор Яремійчук Роман Семенович, завідувач кафедри морських нафтогазових споруд Івано-Франківського державного технічного університету нафти і газу Захист відбудеться 22 червня 2000 р. о 1000 год. на засіданні спеціалізованої вченої ради Д.20.052.04 при Івано-Франківському державному технічному університеті нафти і газу за адресою: 76019, Україна, м. З дисертацією можна ознайомитись в бібліотеці Івано-Франківського державного технічного університету нафти і газу за адресою: м. В дисертації розроблена загальна концепція побудови математичних моделей та досліджено робочий процес свердловинного струминного насоса на основі моделювання гідравлічних звязків між елементами ежекційної системи з врахуванням граничних режимів її роботи. На основі узагальнення, класифікації та систематизації характеристик струминного насоса розроблено методи вибору конструктивних та режимних параметрів для 15 основних випадків його застосування в свердловині, що призвело до підвищення ККД ежекційної системи в 1,33 - 1,35 разів.Значна ефективність використання ежекційних технологій зумовлена здатністю струминного насоса знижувати диференціальний тиск в свердловині, створювати додаткове гідравлічне зусилля на долото, оптимізувати характер розподілу тисків на вибої, інтенсифікувати промивання привибійної зони (не змінюючи продуктивності бурового насоса) та реалізовувати пульсуючий режим промивання свердловини і динамічне навантаження на долото. При проектуванні конструкцій струминних насосів не враховуються специфічні умови їх експлуатації в свердловині, внаслідок чого приймаються наближені значення конструктивних та експлуатаційних параметрів, як правило, на основі практичного досвіду їх використання. Проаналізувати сучасні уявлення про стан теоретичних досліджень стосовно поширення та областей використання струминних насосів з метою оцінки ефективності їх застосування для інтенсифікації процесів буріння та ліквідації ускладнень і освоєння свердловин. Розробити аналітичну модель роботи струминного насоса з врахуванням типу схеми включення, призначення та можливості експлуатації в екстремальному режимі в системі циркуляції свердловини. Вірогідність результатів роботи забезпечується коректною постановкою теоретичних проблем у вигляді окремих задач з застосуванням апробованих методів аналізу гідравлічних явищ в системі циркуляції свердловини, експериментальною перевіркою основних отриманих результатів з використанням методів математичної статистики, узгодженням отриманих результатів з даними промислових досліджень.Дослідження характеру звязку гідравлічних елементів ежекційних систем дозволило розробити класифікаційну схему використання струминного насоса в свердловині, яка стала основою вибору вихідних даних для побудови математичних моделей його застосування. Основні схеми розміщення струминного насоса в свердловині можуть бути зведені до 6 типів, кожен з яких визначається характером звязку гідравлічних елементів ежекційних систем (рис. Основні конструкції ежекційних систем дозволяють реалізувати процеси буріння [схеми 1(2), 1(3),I I, III, V, VI], очищення вибою [схема 1(1)], ліквідації прихоплень бурильної колони [схема 1(4)], видобування води [схеми IV(1), IV(2)], виклику припливу з продуктивного горизонту [схема IV(3)], промивання піскових пробок [схема IV (4)]. Характеристика струминного насоса в загальному вигляді визначається залежністю співвідношення тисків змішаного , робочого та інжектованого потоків, представлених у вигляді відносного напору Відомі методики розрахунку гідравлічної системи струминного свердловинного насоса не враховують характер гідравлічного звязку елементів ежекційної системи та вязкість потоку (Каменев П.Н., Турк B.I., Дерусов В.П.).В процесі теоретичного дослідження витратної характеристики струминного насоса встановлено, що основні схеми його використання (рис. Граничні режими роботи ежекційної системи можуть бути представлені у вигляді екстремальних співвідношень глибини розміщення в свердловині та витрати робочого потоку , які визначають поля характеристик свердловинного струминного насоса. В процесі критеріального аналізу встановлені співвідношення параметрів , які відповідають одночасному зародженню та розвитку кавітації в робочій насадці і камері змішування, а також імовірність роботи струминного насоса, в екстремальному режимі для заданих схем використання. Дослідженням закономірностей впливу прогнозованих експлуатаційних умов на величину коефіцієнта інжекції встановлено, що забезпечення роботи струминного насоса в режимі нульового напора є одним з шляхів підвищення ефективності використання ежекційних систем.

Основний зміст роботи