Исследование конструктивных и технологических параметров водогазового эжектора для утилизации попутного нефтяного газа

Статья посвящена рассмотрению некоторых способов повышения эффективности работы водогазового эжектора, применяемого для закачки низконапорного попутного нефтяного газа в пласт через систему поддержания пластового давления для его утилизации. Рассмотрено несколько вариантов конструктивного исполнения проточных (сужающихся) частей данной установки с целью оптимизации его рабочих характеристик и увеличения показателей утилизации газа. Представлены результаты опытно-промышленных испытаний данных конструкций проточных частей, проведен сравнительный анализ полученных результатов, недостатки, определена область применения. Кроме того, проведен анализ работы установки эжекции на основе статистических данных, полученных в результате периодических замеров всех технологических параметров работы установки. Установлены основные параметры, оказывающие существенное влияние на объем утилизируемого газа.
Материалы и методы
Экспериментальным путем были опробованы варианты исполнения эжектора. На основе статистических методов был проведен анализ технологических параметров работы установки эжекции.
Итоги
Проведены эксперименты нескольких вариантов модернизированных проточных частей эжектора: сопло с тремя проходными отверстиями, сопло с выдвигающейся иглой, установка камеры смешения, определены преимущества и недостатки, а также область применения каждого из вариантов:
1) Сопло с выдвигающейся иглой позволяет оперативно выполнять изменения проходного сечения сопла, однако его установка характеризуется сложностью фиксации иглы, что требует определенных конструкторских доработок для обеспечения жесткого крепления;
2) Исследование сопла с тремя проходными отверстиями показало, что необходимым условием для установки эжекционной насадки является замена насосного агрегата на более мощный, поскольку данная конфигурация проточной части характеризуются повышенным уровнем гидравлических потерь;
3) Внедрение в конструкцию эжектора цилиндрической камеры смешения позволило повысить уровень утилизации ПНГ, стабилизировать его работу в целом, однако данная модернизация предполагает использование на объектах с низкими давлениями закачки в скважины системы ППД;
4) Повышенный уровень утилизации ПНГ имеет многофакторную зависимость, и, кроме базовых условий (снижение давления на выходе из эжектора, повышение уровня закачки воды при неизменном входном давлении), необходимо выполнение и других, к примеру, обеспечение повышенного избыточного давления в газовой линии. В рассматриваемом случае установки эжекции газа данным значением является избыточное давление в газовой линии на уровне не ниже 5 атм. Кроме того, идентифицирована корреляция мгновенного расхода газа через эжектор от его температуры и установлено, что повышение расхода газа сопровождается температурой выше 29,5°С.
Выводы
Был проведен комплексный анализ влияния различных технологических параметров работы установки эжекции газа на показатели утилизации. Определены необходимые условия для увеличения расхода ПНГ. Для того, чтобы обеспечить возможность гибкого регулирования площади выходного сечения сопла эжектора и подстройки к изменяющимся технологическим параметрам работы установки, в частности, расхода воды, был разработан и испытан вариант эжектора, в сопле которого установлена выдвигающаяся игла. На данную конструкцию эжектора подана заявка на изобретение.