Simulation of the working process of a dual-circuit downhole ejection system

• Autorzy: Wyrostkiewicz Michał , Panevnyk Denis

Identyfikatory

DOI

10.18668/NG.2022.09.02

Warianty tytułu

PL

Symulacja procesu pracy dwuobwodowego wgłębnego systemu wypływowego

• Języki publikacji: EN

Abstrakty

EN

The article is devoted to a study of the flow's nature distribution in the above-bit ejection system as part of a series and parallel connection of two jet pumps designed to improve the technical and economic indicators of drilling production wells. Using the finite element method and computer programs, the critical value has been determined of the hydraulic resistance of the sludged section of the bottomhole, which provides an automatic change in the ejection system operation mode from injection to injection-suction. Regularities of changes in the hydrodynamic parameters of the ejection system have been established and the probability and conditions for the existence of non-operating modes of jet pumps have been analyzed. When conducting experimental studies, the influence of the flow rate of the working medium on the flow characteristic of a jet pump of a direct-flow and swirling working flow has also been determined. To swirl the flow, a plate with an inclination angle of the guide elements of 15° placed in the working nozzle of the jet pump has been used. The swirling of the working flow makes it possible to increase the injection ratio of the jet pump. The maximum increase in the value of the injection coefficient is 20.84% and corresponds to small (up to 104 ) Reynolds numbers of the working flow. The ratio between the maximum and minimum values of the injection coefficient of the flow characteristics of the jet pump when swirling the working flow is halved.

PL

Artykuł poświęcony jest badaniu charakteru przepływu w układzie z wypływem nad świdrem w ramach szeregowego i równoległego połączenia dwóch pomp strumieniowych, zaprojektowanych, aby poprawić wskaźniki techniczno-ekonomiczne wiercenia otworów produkcyjnych. Stosując metodę elementów skończonych oraz programy komputerowe, wyznaczono wartość krytyczną oporu hydraulicznego odcinka odwiertu, w którym przepływa płuczka ze zwiercinami, co zapewnia automatyczną zmianę trybu pracy układu wypływowego z tłoczenia na tłoczenie–ssanie. Ustalono prawidłowość zmian parametrów hydrodynamicznych układu wypływowego oraz przeanalizowano prawdopodobieństwo i warunki istnienia trybów, w których pompy strumieniowe nie pracują. Prowadząc badania eksperymentalne, określono wpływ natężenia przepływu czynnika roboczego na charakterystykę przepływową pompy strumieniowej o przepływie bezpośrednim i wirowym. Do zawirowania przepływu zastosowano płytkę o kącie nachylenia elementów prowadzących 15° umieszczoną w dyszy roboczej pompy strumieniowej. Zawirowanie przepływu roboczego umożliwia zwiększenie współczynnika tłoczenia pompy strumieniowej. Maksymalny wzrost wartości współczynnika tłoczenia wynosi 20,84% i odpowiada przepływowi roboczemu w zakresie małych (do 104 ) liczb Reynoldsa. Stosunek pomiędzy maksymalnymi i minimalnymi wartościami współczynnika tłoczenia w charakterystyce przepływowej pompy strumieniowej przy zawirowaniu przepływu roboczego zmniejsza się o połowę.

Słowa kluczowe

EN

downhole ejection system; finite element method; flow swirl; injection ratio; relative head

PL

wgłębny system wypływowy; metoda elementów skończonych; zawirowanie przepływu; współczynnik tłoczenia; względna wysokość podnoszenia; pompa strumieniowa; świder

• Wydawca: Instytut Nafty i Gazu - Państwowy Instytut Badawczy
• Czasopismo: Nafta-Gaz
• Rocznik: 2022
• Tom: R. 78, nr 9
• Strony: 654--661
• Opis fizyczny: Bibliogr. 11 poz., rys.

Twórcy

autor

Wyrostkiewicz Michał

• Department of Integral Ecology, The John Paul II Catholic University of Lublin

autor

Panevnyk Denis

• Department of Oil and Gas Machines and Equipment, Ivano-Frankivsk National Technical University of Oil and Gas

Bibliografia

• Cherniuk V., Hnativ R., Kravchuk O., Orel V., Bihun I., Cherniuk M., 2021. The problem of hydraulic calculation of pressure distribution pipelines. Eastern-European Journal of Enterprise Technologies, 6 (7 (114)): 93–103. DOI: 10.15587/1729-4061.2021.246852.
• Ivaniv V., Cherniuk V., Kochkodan V., 2021. Non-uniformity of Water Inflow into Pressure Collector-pipeline Depending on the Values of Reynolds Criterion and of Inflow Jets Angles. Proceedings of EcoComfort. Lecture Notes in Civil Engineering. Springer Nature Switzerland AG: 142–149. DOI: 10.1007/978-3-030-57340-9.
• Kryzhanivskyi E.I., Panevnyk D.A., 2020. Improving use efficiency above-bit jet pumps. Socar proceeding, 2: 26–34. DOI: 10.5510/OGP20200200437.
• Panevnyk D.A., 2021. Simulation of a downhole jet-vortex pump’s working process. Nafta-Gaz, 77(9): 579–586. DOI: 10.18668/NG.2021.09.02.
• Panevnik A.V., Kontsur I.F., Panevnik D.A., 2018. Determination of operating parameters of near-bit ejector assembly. Oil industry, 3:70–73. DOI: 10.24887/0028-2448-2018-3-70-73.
• Portillo-Vélez R.J., Vásquez-Santacruz J.A., Marín-Urías L.F., Vargas A., García-Ramírez P., Morales-de-la-Mora J.L., Vite-Morales A.,L., Gutierrez-Domínguez E.A., 2019. Efficiency Maximization of a Jet Pump for an Hydraulic Artificial Lift System. Revista Internacional de Métodos Numéricos para Cálculo y Diseño en Ingeniería, 35(1): 1–13. DOI: 10.23967/j.rimni.2018.11.002.
• Qian Y., Wang Y., Fang Z., Chen X., Miedema S.A., 2021. Numerical Investigation of the Flow Field and Mass Transfer Characteristics in a Jet Slurry Pump. Processes, 9, 2053: 1–17. DOI: 10.3390/pr9112053.
• Shaidakov V.V., Melnikov A.P., Chernova K.V., Korobkov G.E.., 2018. Efficient drilling-in in the oil and gas wells drilling. Socar proceeding,4: 112–118. DOI: 10.5510/OGP20180400368.
• Sokolov E.Ya., Zinger N.M., 1989. Inkjet devices. Energoatomizdat, Moscow: 1–352.
• Verisokin A.E., Shlein G.A, Dimitriadi Y.K., 2021. Combined technological solutions to increase inflow in oil wells of offshore fields. IOP Conference Series. Earth and Environmental Science: Marine Geology and Engineering held in Novorossiysk, Russian Federation,10–11 September. DOI: 10.1088/1755-1315/872/1/012012.
• Xu K., Wang G., Wang L., Yun F., Sun W., Wang X., Chen X., 2020. CFD-Based Study of Nozzle Section Geometry Effects on the Performance of an Annular Multi-Nozzle Jet Pump. Processes, 8(2), 133: 18. DOI: 10.3390/pr8020133.

Uwagi

Opracowanie rekordu ze środków MEiN, umowa nr SONP/SP/546092/2022 w ramach programu "Społeczna odpowiedzialność nauki" - moduł: Popularyzacja nauki i promocja sportu (2022-2023).