Влияние вязкости на подземное газоотделение в роторном газосепараторе

Резюме: Установки электроцентробежных насосов (ЭЦН) широко используются в нефтяной отрасли для обеспечения притока жидкости из пласта на поверхность. Как и для любого насоса, наличие свободного газа в зоне всасывания может отрицательно повлиять на работу ЭЦН. Одним из способов уменьшить объем свободного газа, поступающего в насос, является установка роторного газосепаратора. В настоящей работе исследовано влияние вязкости на эффективность сепаратора. Получены новые экспериментальные данные, охватывающие широкий диапазон эксплуатационных условий по давлению, расходам жидкости, газожидкостным отношениям (GLR) и скоростям вращения. Эксперименты проведены на стенде в масштабе пласта с коммерчески доступным сепаратором. В качестве рабочих сред использовались вода, два минеральных масла и воздух. Существующая механистическая модель (основанная на физических принципах), предсказывающая эффективность подземного газоотделения в установках ЭЦН, была оценена по полученным данным. По результатам исследования в модель были внесены улучшения для более корректного учета влияния вязкости на процесс подземного газоотделения. Результаты показывают наличие двух областей эффективности сепарации с выраженным переходом между ними: одна область, в которой роторный газосепаратор работает очень эффективно (эффективность сепарации от 80 до 100%), и другая, в которой он практически неэффективен (эффективность сепарации от 30 до 55%). Положение перехода зависит от физических свойств жидкости, эксплуатационных условий и геометрии сепаратора. Механистическая модель способна предсказать такое поведение и хорошо согласуется с полученными данными. Вязкость жидкости в исследованном диапазоне (1–50 сP при 100°F) обнаружена как имеющая лишь незначительное влияние на эффективность газоотделения. Это может указывать на то, что при высоких скоростях вращения поведение потока внутри сепаратора определяется эффектами турбулентности.