Моделирование гидродинамики двухфазного потока в подъёмных трубах нефтяных скважин

Фай, Демба Отделение нефтегазового дела (ОНД)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Гидродинамика ламинарного двухфазного потока в процессе подъема нефти или газа на поверхность существенно влияет на весь технологический процесс эксплуатации скважин. В работе представления физико-математическая постановка задачи о ламинарном течении несущей среды с твёрдыми частицами и приведены результаты численных расчетов полей скоростей водонефтяного потока и концентрации частиц в эксплуатационных колоннах скважин. Сформулированы основные практически выводы и рекомендация.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 8

1 Геологическое строение Усть-Балыкское месторождения …………………………. 9

1.1 Общие сведения о месторождении ………………………………………………………… 9

2 Общая информация и обзор литературы по исследованию двухфазных
потоков…………………………………………………………………………………………………… 17

2.1 Характеристика различных фаз потоков в колоннах труб нефтяных скважин
2.2 Характеристики жидкости, содержащей твердые частицы ……………………. 22

2.3 Силы действующие на твердую частицу в сплошном потоке ………………… 25

2.4 Ограничение способов моделирования потока жидкости с твердыми
частицами ………………………………………………………………………………………………. 28

2.5 Механические примеси ………………………………………………………………………. 29

2.5.1 Технические методы борьбы с механическими примесями ………………… 29

2.5.2 Сложности добычи углеводородов, связанные с образованием
механических примесей …………………………………………………………………………… 33

2.6 Ограничения, связанные с повреждением эксплуатационной колонны ….. 34

2.7 Исследования частиц, которые могут оказывать негативное воздействие на
насосы ……………………………………………………………………………………………………. 35

3 Постановка задачи и основные уравнения………………………………………………. 37

4 Результаты численных расчетов…………………………………………………………….. 44

5 Финансовый менеджмент, ресурсоэффективность и ресурсосбережение ….. 50

5.1 Потенциальные потребители результатов исследования ……………………….. 50

5.2 SWOT-анализ …………………………………………………………………………………….. 51

5.3 Обоснование выбора исследования……………………………………………………… 52

5.4 Определение перечня работ и оценка времени на их выполнение ………….. 53
5.5 Бюджет научного исследования ………………………………………………………….. 56

5.6 Экономическая эффективность …………………………………………………………… 61

6 Социальная ответственность …………………………………………………………………. 62

6.1 Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности ……….. 63

6.2 Производственная безопасность …………………………………………………………. 64

6.2.1 Анализ опасных и вредных производственных факторов …………………… 65

6.3 Обоснование мероприятий по снижению уровней воздействия опасных и
вредных факторов на исследователя …………………………………………………………. 68

6.3.1 Требования безопасности перед началом работы ………………………………. 68

6.3.2 Требования безопасности во время работы ……………………………………….. 69

6.3.3 Требования безопасности в аварийных ситуациях ……………………………… 70

6.3.4 Требования безопасности по окончании работы ………………………………… 70

6.4 Анализ условий труда на рабочем месте ……………………………………………… 71

6.4.1 Анализ показателей микроклимата …………………………………………………… 71

6.4.2 Анализ показателей шума и вибрации ………………………………………………. 72

6.5 Анализ освещенности рабочей зоны ……………………………………………………. 73

6.6 Анализ электробезопасности ………………………………………………………………. 73

6.7 Анализ пожарной безопасности ………………………………………………………….. 74

6.8 Экологическая безопасность ………………………………………………………………. 75

6.9 Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………….. 78

Заключение …………………………………………………………………………………………….. 81

6 Список использованной литературы ………………………………………………………. 82

Приложение А ………………………………………………………………………………………… 85

Подъем нефти, газа, воды и твердых частиц с помощью центробежных
насосов сегодня превратился в очень сложную систему. Воздействие твердых
частиц на оргонов центробежных насосов изучено недостаточно. Сложность
выбора технологических приемов процесса отделения твердых частиц перед
поступлением в насос для их отделения обусловлена недостаточными
динамическими исследованиями таких частиц в скважинах. Поэтому необходимо
изучить механизм вытеснения нефти, содержащей твердые частицы, в
промежутке перфорации скважины на входе в насос, чтобы лучше обеспечить
оптимальную работу насоса и надежную защиту органов насоса.
Моделирование двухфазных потоков для исследования движения
жидкости на основе уравнений Навье-Стокса с учетом процессов конвективного
переноса и диффузии является одним из перспективных направлений
исследований для понимания механизма движения жидкостей с твердыми
частицами. Такое исследование улучшит технологический выбор и оптимальные
конструкции для отделения твердых частиц от жидкости до того, как они попадут
в погружной насос.
1 Геологическое строение Усть-Балыкское месторождения

В результате проделанной исследовательской работы были выявлены:
Твердых частиц размером 20 мкм при дебите 100 м3/сут, угле наклона ствола
10 градусов и вязкости скважинного флюида 1 мПА*сек не поднимаются
выше 180 метров;
Частицы размером dj >40 мкм при средних дебитах Qж =250-300 м3/сут при
небольших углах наклона ствола скважины (< 15 градусов) оседают на стенке эксплуатационной колонны на высотах 200-250 метров над забоем; Фракции частиц 100 и 200 микрон не могут проходить через сетку фильтра и собираться снаружи из-за не происходит равномерного обтекания поверхности двигателя и гидрозащиты. Для анализа и прогнозирования характеристика течения жидкости с твердыми частицами в вертикальной скважине была разработана простая математическая модель, которая учитывает теплоперенос и взаимодействие между жидкостью и твердыми частицами:  Вычислительный алгоритм обеспечивает систематический подход для прогнозирования областей с высокой концентрацией частиц и оптимальных полей скорости и температурой переноса для предотвращения осаждения и накопления частиц в вертикальных нефтяных скважинах;  Методология может быть использована для снижения затрат путем определения оптимальных условий эксплуатации, которые сводят к преуменьшению проблемы обеспечения потока, время простоя и тяжелые требования к восстановлению для течения жидких частиц в вертикальных скважинах под различные ограничения; При наличии тонкодисперсных частиц в потоке для увеличения СНО насосного оборудования необходимо в скважине устанавливать фильтры ближе к приему УЭЦН. При этом фильтры должны обеспечивать надежное улавливание частиц размером менее 10-15 мкм. 5.

1. ДополнениектехнологическойсхемеразработкиУсть-Балыкское
месторождения. – ООО «РН-Юганскнефтегаз», 2007 г.
2. Бабуха Г.Л, Шрайбер А.А Взаимодействие частиц полидисперсного
матерала в двухфазныых потоках.– Киев: Наукова думка. 1972.175с.
3. Oil & Gas Science and Technology – Rev. IFP Energies nouvelles, Vol. 66
(2011), No. 6, pp. 979-989
4. Хайбуллин , Р. М. Предотвращени е пескопроявлени й из скважи н
осложненного фонд а [Текст ] / Р . М . Хайбуллин , А . Р . Эпштейн , В. Г.
Карамышев, А. А. Бекбаулиева, Л. Р . Хасаншин / / НТЖ «Проблемы сбора,
подготовк и и транспорт а нефт и и нефтепродуктов » / ИПТЭР . 2009. Вып.
4 (78). С. 3741.
5. Нигматуллин Р. И. Динамика многофазных сред: в 2 ч. М.: Наука, 1987. Ч.
1. 464 с. Ч. 2. 360 с.
6. 2. Кутепов А. М., Латкин А. С. Вихревые процессы для модификации
дисперсных систем. М.: Наука, 1992. 250 с.
7. Маркелов Д.В. Центробежная сепарация газа и твёрдых частиц в приёмных
устройствах поrружных насосных установок для добычи нефти. – Дис ….
канд. техн. наук.- М., 2007. – 118 с.
8. Влияние механических примесей и методы борьбы с ними при
эксплуатации скважин погружными центробежными насосами в ОАО
•Юганскнефтегаз• j Дроздов А.Н., Кудряшов С.И., Маркелов Д.В. и др. –
Доклады XII Всероссийской технической конференции по УЭЦН,
Альметьевск, 27-30 сентября 2004 г.
9. Маркелов Д.В. Опыт эксплуатации УЭЦН в условиях интенсификации
добычи нефти и роль сервиса в работе поrружного комплекса. -Доклады XI
Всероссийской технической конференции ОАО ~АЛНАС•. – М.: АЛНАС. –
2002 г.
10. Влияние модифицирования, микролегирования и термической обработки на
коррозионную стойкость и механические свойства стали 15Х5М / Т. В.
Тетюева [и др.] // Металловедение и термическая обработка металлов. —
2012. — № 10. — С. 15–22.
11. Трение и износ насосного оборудования в скважинах с повышенным
содержанием механических примесей / А. Г. Газаров, В.П. Жулаев, А. Р.
Буранчин и др. // нефтегазовое дело. 2011. Т. 9, № 1. С. 25-30
12. Башкатов А.Д. Прогрессивные технологии сооружения скважин. М.: Недра-
Бизнесцентр, 2003. 554 с.
13. Ландау Л.Д., Лифшиц Е.М. Теоретическая физика. Гидродинамика. М.:
Физматлит, 2001. Т. VI. 736 с.
14. Лойцянский Л.Г. Механика жидкости и газа. М.: Дрофа, 2003. 840 с.
15. Седов Л.И. Механика сплошной среды. СПб.: Лань, 2004. T. 1. 560 с.
16. Valle A. Multiphase pipeline flows in hydrocarbon recovery // Mult. Sci. Tech.
V.10. 1998. P.1–139.
17. Brinkmann H.C. On the viscosity of emulsions // J. Chem. Phys. V.20. 1952. №
3. P. 571–584.
18. Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти: учеб. пособие для вузов. М: Изд-
во РГУ, 2003.
19. Численноемоделированиеобтеканияпогружнойчастиустановок
электроцентробежных насосов с фильтром а.с. [Текст] / Топольников, Т.К.
Уразаков, Д.П. Казаков // 2009, Tом 7, № 2. – C. 89–95.
20. F.H. Harlow and J.E. Welch. Numerical calculation of time-dependent viscous
incompressible flow with fluid with free surface. Physics of Fluids, 8 :2182–2189,
1965.
SIMULATION OF THE HYDRODYNAMICS OF TWO-PHASE FLOW IN
RISER PIPES OF OIL WELLS

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Петр П. кандидат наук
    4.2 (25 отзывов)
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт напис... Читать все
    Выполняю различные работы на заказ с 2014 года. В основном, курсовые проекты, дипломные и выпускные квалификационные работы бакалавриата, специалитета. Имею опыт написания магистерских диссертаций. Направление - связь, телекоммуникации, информационная безопасность, информационные технологии, экономика. Пишу научные статьи уровня ВАК и РИНЦ. Работаю техническим директором интернет-провайдера, имею опыт работы ведущим сотрудником отдела информационной безопасности филиала одного из крупнейших банков. Образование - высшее профессиональное (в 2006 году окончил военную Академию связи в г. Санкт-Петербурге), послевузовское профессиональное (в 2018 году окончил аспирантуру Уральского федерального университета). Защитил диссертацию на соискание степени "кандидат технических наук" в 2020 году. В качестве хобби преподаю. Дисциплины - сети ЭВМ и телекоммуникации, информационная безопасность объектов критической информационной инфраструктуры.
    #Кандидатские #Магистерские
    33 Выполненных работы
    Александр О. Спб государственный университет 1972, мат - мех, преподав...
    4.9 (66 отзывов)
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальн... Читать все
    Читаю лекции и веду занятия со студентами по матанализу, линейной алгебре и теории вероятностей. Защитил кандидатскую диссертацию по качественной теории дифференциальных уравнений. Умею быстро и четко выполнять сложные вычислительные работ
    #Кандидатские #Магистерские
    117 Выполненных работ
    Сергей Н.
    4.8 (40 отзывов)
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных с... Читать все
    Практический стаж работы в финансово - банковской сфере составил более 30 лет. За последние 13 лет, мной написано 7 диссертаций и более 450 дипломных работ и научных статей в области экономики.
    #Кандидатские #Магистерские
    56 Выполненных работ
    Евгения Р.
    5 (188 отзывов)
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и со... Читать все
    Мой опыт в написании работ - 9 лет. Я специализируюсь на написании курсовых работ, ВКР и магистерских диссертаций, также пишу научные статьи, провожу исследования и создаю красивые презентации. Сопровождаю работы до сдачи, на связи 24/7 ?
    #Кандидатские #Магистерские
    359 Выполненных работ
    Алёна В. ВГПУ 2013, исторический, преподаватель
    4.2 (5 отзывов)
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическо... Читать все
    Пишу дипломы, курсовые, диссертации по праву, а также истории и педагогике. Закончила исторический факультет ВГПУ. Имею высшее историческое и дополнительное юридическое образование. В данный момент работаю преподавателем.
    #Кандидатские #Магистерские
    25 Выполненных работ
    Анна К. ТГПУ им.ЛН.Толстого 2010, ФИСиГН, выпускник
    4.6 (30 отзывов)
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помог... Читать все
    Я научный сотрудник федерального музея. Подрабатываю написанием студенческих работ уже 7 лет. 3 года назад начала писать диссертации. Работала на фирмы, а так же помогала студентам, вышедшим на меня по рекомендации.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Вики Р.
    5 (44 отзыва)
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написан... Читать все
    Наличие красного диплома УрГЮУ по специальности юрист. Опыт работы в профессии - сфера банкротства. Уровень выполняемых работ - до магистерских диссертаций. Написание письменных работ для меня в удовольствие.Всегда качественно.
    #Кандидатские #Магистерские
    60 Выполненных работ
    Анна Александровна Б. Воронежский государственный университет инженерных технол...
    4.8 (30 отзывов)
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственно... Читать все
    Окончила магистратуру Воронежского государственного университета в 2009 г. В 2014 г. защитила кандидатскую диссертацию. С 2010 г. преподаю в Воронежском государственном университете инженерных технологий.
    #Кандидатские #Магистерские
    66 Выполненных работ
    Анастасия Б.
    5 (145 отзывов)
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическо... Читать все
    Опыт в написании студенческих работ (дипломные работы, магистерские диссертации, повышение уникальности текста, курсовые работы, научные статьи и т.д.) по экономическому и гуманитарному направлениях свыше 8 лет на различных площадках.
    #Кандидатские #Магистерские
    224 Выполненных работы

    Другие учебные работы по предмету

    Повышение надежности эксплуатации резервуаров путем внедрения новых конструктивных решений
    📅 2019год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)