Моделирование истечения затопленных и незатопленных струй для усовершенствования технологии высоконапорной очистки нефтегазопромыслового оборудования

UDK: 622.276.5.05-5
DOI: 10.24887/0028-2448-2020-12-124-127
Ключевые слова: радиобариты, солеотложения, эрозия, насадка, кавитатор, генератор кавитации, гидродинамическая очистка
Авт.: М.В. Омельянюк (Кубанский гос. технологический университет), к.т.н., И.А. Пахлян (Кубанский гос. технологический университет), к.т.н.

Необходимость разработки и применения эффективных технологий очистки и современного энергосберегающего оборудования для их реализации является актуальной задачей для многих нефтегазодобывающих и сервисных организаций. В настоящее время отмечается возрастание роли современных методик и программных средств, предназначенных для конструирования и подбора оборудования, с возможностями моделирования рабочих процессов. Использование математических моделей позволяет разработать наиболее оптимальную конструкцию без изготовления опытных образцов.

Численными методами выявлены основные закономерности затопленных и незатопленных струйных истечений для разрушения отложений с высокой адгезией на поверхности нефтегазопромыслового оборудования. Численное моделирование течения многофазных потоков выполнялось в программном комплексе для решения задач вычислительной гидродинамики методом конечных элементов. В статье дано описание применяемых гидродинамических моделей расчета, особенностей построения сетки, выбора параметров решателя. Проведен ряд математических экспериментов, в том числе моделирование течения и сравнение течений для трех видов насадок: конического сходящегося с цилиндрических выходом, цилиндрического и конического расходящегося. Полученные результаты верифицированы практической апробацией в натурных условиях Усовершенствованная технология высоконапорной  очистки внедрена на нефтегазовых и сервисных предприятиях Росийской Федерации и Украины. Результаты реализованы при проектировании различных установок гидродинамической кавитационной очистки рабочих органов электроцентробежных насосов и насосно-компрессорных труб от отложений солей с повышенной радиоактивностью; насосно-компрессорных труб от асфальтосмолопарафиновых отложений с высокой адгезией и прочностью; установок гидродинамической очистки устройств подготовки газа газодобывающих предприятий и подземных хранилищ газа.

Список литературы

1. Применение кавитационной технологии в процессах обращения с отработавшим ядерным топливом / Т.А. Кулагина, В.А.Кулагин, В.В. Москвичев, В.А.Попков // Экология и промышленность России. – 2016. – Т. 20. - № 10. – С. 4–10.

2. Омельянюк М.В. Дезактивация нефтепромыслового оборудования от природных радионуклидов // Экология и промышленность России. – 2013. – № 2. – С. 1–9.

3. Омельянюк М.В., Пахлян И.А. Разработка и внедрение технологии кавитационно-волновой очистки радиационно-загрязненного нефтепромыслового оборудования // Нефтяное хозяйство. – 2019. – № 10. – С. 117–121.

4. Brennen C.E. Fundamentals of Multiphase Flows. – Cambridge University Press, 2005. – 410 p.

5. Davis M.R., Fungtamasan B. Two-phase flow through pipe branch junctions // International Journal of Multiphase Flow. – 1990. – V. 15. – No. 5. – Р. 799–817.

6. Gao F., Wang H., Wang H. Comparison of different turbulence models in simulating unsteady flow // Procedia Engineering. – 2017. - V. 205. – PP. 3970–3977. – https://doi.org/10.1016/j.proeng.2017.09.856

7. Launder B.E., Spalding D.B. Lectures in Mathematical Models of Turbulence. – London: Academic Press, 1972. – 169 p.

8. Stenmark Elin. On Multiphase Flow Models in ANSYS CFD Software. Master’s Thesis in Applied Mechanics. – Göteborg, Sweden: Chalmers University of Technology, 2013. – 61 p. – http://publications.lib.chalmers.se/records/fulltext/182902/182902.pdf

9. Lavooij C.S.W., Tusseling A.S. Fluid-structure interaction in liquid-filled piping systems // Journal of Fluids and Structures. – 1991. – V. 5. – No. 5. – Р. 573–595.

10. Kothe D.B., Rider W.J., Mosso J., Brock J.S. Volume tracking of interfaces having surface tension in two and three dimensions // AIAA  96–0859. – 1996. – https://digital.library.unt.edu/ark:/67531/metadc669588/m2/1/ high_res_d/219267.pdf

11. Егорычев В.С., Шаблий Л.С., Кудинов И.В. Численное моделирование двухфазных потоков в форсунке камеры ЖРД. – М.: Минобр. и науки РФ, Самарский гос. Аэрокосмический университет им. С. П. Королева, 2013. – http://repo.ssau.ru/handle/Uchebnye-izdaniya/Chislennoe-modelirovanie-dvuhfaznyh-potokov-v-forsunke-...

12. Родионов В.П. Моделирование кавитационно-эрозионных процессов, возбуждаемых гидродинамическими струйными излучателями:  автореф. дис. ... д-ра техн. наук. – СПб., 2001. – 345 с.

13. Омельянюк М.В. Разработка технологии гидродинамической кавитационной очистки труб от отложений при ремонте скважин: автореф. дис. … канд. техн. наук. – Краснодар, 2004. – 23 с.

14. Уколов А.И., Родионов В.П. Верификация результатов численного моделирования и экспериментальных данных влияния кавитации на гидродинамические характеристики струйного потока // Вестник Московского государственного технического университета им. Н.Э. Баумана. Серия Естественные науки. – 2018. – № 4 (79). – С. 102–114.



Внимание!
Купить полный текст статьи (формат - PDF) могут только авторизованные посетители сайта.

Mobile applications

Read our magazine on mobile devices

Загрузить в Google play

Press Releases

03.03.2021
25.02.2021
16.02.2021