A. M. Zorin, L. K. Makarkin, O. V. Mishchenkova
THE EFFECT OF PASSIVE INLET PRESSURE ON THE JET PUMP EJECTION PROCESS
DOI: 10.17804/2410-9908.2025.4.057-064 The paper deals with the mathematical simulation of the hydrodynamics of a jet ejection pump with variable internal geometry. The design features of the pump expand its applicability at oil field facilities due to the pre-adjustment of the device to the production parameters of the field (fluid viscosity, required daily flow rate, presence of impurities, etc.). This paper studies the effect of pressure at the passive inlet on the ejection coefficient of the jet pump. The pressure ranges from 4 to 16 MPa. The openFOAM package designed to solve problems of continuum mechanics in a stationary setting was used for the simulation. It is shown that the pump can be operated until the ejected flow pressure reaches 10 MPa. At higher pressures, the pump begins to operate in the active flow diversion mode, and it can be used to pump fluid into the well.
Keywords: hydrodynamics, jet ejection pump, mathematical simulation, flow coefficient, variable geometric characteristics References:
- Shishlyannikov, D.I., Lavrenko, S.A., Zverev, V.Yu., Muravskiy, A.K., and Mikryukov, A.Yu. Hydroabrasive wear of work stages of electric-centrifugal well pumps for fluids with high content of mechanical impurities. Gornyi Informatsionno-Analiticheskiy Byulleten, 2023, 7, 5–20. (In Russian). DOI: 10.25018/0236_1493_2023_7_0_5.
- Savin, M.A., Oshivalov, M.A., Vahrameev, E.I., and Galiagin, K.S. The numerical modelling of the ejector pump working process with variable geometry of the flow channel. Prikladnaya Matematika i Voprosy Upravleniya, 2023, 3, 8–21. (In Russian). DOI: 10.15593/2499-9873/2023.3.01.
- Sazonov, Yu.A. Osnovy rascheta i konstruirovaniya nasosno-ezhektornykh ustanovok [Fundamentals of Calculation and Design Pump-Ejectors of Installations]. Neft i Gaz Publ., Moscow, 2012. 305 p. (In Russian).
- Borovykh, A.E. The one-dimensional theory of the water-jet pump with isobaric mixture in an inlet chamber. Izvestiya Vuzov. Mashinostroenie, 2003, 12, 20–29. (In Russian).
- Pump Handbook, ed. by I.J. Karassik, J.P. Messina, P. Cooper, and C.C. Heald, 3d edition, McGraw-Hill, 2001, 1790 p.
- Bityutskikh, S.Yu. and Spiridonov, E.K. Research and calculation of fluid dynamics in the jet-pump. Vestnnik YuUrGU. Seriya Mashinostroenie, 2016, 16 (1), 5–15. (In Russian). DOI: 10.14529/engin160101.
- Timurshin, A.A. Studying the effect of viscosity on the ejection process in a jet pump by numerical simulation. In: Sbornik trudov V Vserossiyskoy naucno-tekhnicheskoy konferentsii “Aktualnye voprosy energomashinostroeniya, neftyanoy i gazovoy otrasli” [Proceedings of the 5th All-Russian Scientific and Technical Conference on the Current Issues of Power-Plant Engineering, Oil and Gas Industry, Izhevsk, March 20–21, 2025]. IzhGTU Publ., Izhevsk, 2025, pp. 199–200. (In Russian).
- Lomakin, V.O. and Chaburko, P.S. Effect of the geometric shape of the jet pump nozzle on its characteristics. Nauka i Obrazovanie. MGTU im. N.E. Baumana, 2014, 12, 128–136. (In Russian). DOI: 10.7463/0815.9328000. Available at: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-geometricheskoy-formy-sopla-struynogo-nasosa-na-ego-harakteristiki
- Fedorov, V.V. Razrabotka obobshchennoy gidrodinamicheskoy modeli mnogofaznykh techeniy pri osvoenii skvazhin s primeneniem struynogo nasosa na neftegazokondensatnykh mestorozhdeniyakh [Development of a Generalized Model of Multi-Phase Flows in Well Completion with the Use of a Jet Pump at Oil and Gas Condensate Fields: Cand. Thesis]. Moscow, 2005, 168 p. (In Russian).
- Koroleva, M.R., Simonenko, K.E., and Chernova, A.A. Effect of gas ejector design variables on its operation efficiency. Nauka i Tekhnika v Gazovoy Promyshlennosti, 2017, 4 (72), 47–54. (In Russian).
- Baimetova, E.S. Numerical simulation of hydrodynamic processes in a multichannel collector. Trudy MAI, 2023, 130, 8. (In Russian). DOI: 10.34759/trd-2023-130-08.
- Baimetova, E.S. and Koroleva, M.R. Construction of a hydraulic model of a heat exchanger. Trudy ISP RAN, 2025, 37 (2), 129–140. (In Russian). DOI: 10.15514/ISPRAS-2025-37(2)-9.
А. М. Зорин, Л. К . Макаркин, О. В. Мищенкова
ВЛИЯНИЕ ДАВЛЕНИЯ ПАССИВНОГО ВХОДА НА ПРОЦЕСС ЭЖЕКЦИИ СТРУЙНОГО НАСОСА
Работа посвящена вопросам математического моделирования гидродинамики струйного эжекционного насоса с переменной внутренней геометрией. Конструктивные особенности рассматриваемого насоса расширяют сферу его применимости на объектах нефтепромысла за счет предварительной настройки устройства под производственные параметры месторождения (вязкость жидкости, необходимый суточный дебит, наличие примесей и т. д.). В настоящей работе исследуется влияние давления пассивного входа на коэффициент эжекции струйного насоса. Давление варьируется в диапазоне от 4 до 16 МПа. Моделирование проводилось с помощью пакета openFOAM для решения задач механики сплошной среды в стационарной постановке. Показано, что эксплуатация насоса возможна до давлений эжектируемого потока в 10 МПа. При более высоких давлениях насос начинает работать в режиме отвода активного потока и может использоваться для закачки жидкости в скважину.
Ключевые слова: гидродинамика, струйный эжекционный насос, математическое моделирование, коэффициент расхода, изменяемые геометрические характеристики Библиография:
- Исследование гидроабразивного износа рабочих ступеней скважинных электроцентробежных насосов, перекачивающих жидкости с высоким содержанием механических примесей / Д. И. Шишлянников, С. А. Лавренко, В. Ю. Зверев, А. К. Муравский, А. Ю. Микрюков // Горный информационно-аналитический бюллетень. – 2023. – № 7. – С. 5–20. – DOI: 10.25018/0236_1493_2023_7_0_5.
- Численный анализ работы струйного насоса с изменяемой геометрией проточного тракта / М. А. Савин, М. А. Ошивалов, Е. И. Вахрамеев, К. С. Галягин // Прикладная математика и вопросы управления. – 2023. – № 3. – C. 8–21. – DOI: 10.15593/2499-9873/2023.3.01.
- Сазонов Ю. А. Основы расчета и конструирования насосно-эжекторных установок – М. : Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2012. – 305 с.
- Боровых А. Е. Одномерная теория водоструйного насоса с изобарическим смешением в приемной камере // Известия вузов. Машиностроение. – 2003. – № 12. – С. 20–29.
- Pump Handbook / ed. by I. J. Karassik, J. P. Messina, P. Cooper, C. C. Heald. – 3d edition. – McGraw-Hill, 2001. – 1790 p.
- Битюцких С. Ю., Спиридонов Е. К. Исследование и расчет гидродинамики в струйном насосе // Вестник ЮУрГУ. Серия: Машиностроение. ‑ 2016. ‑ № 1. – DOI: 10.14529/engin160101.
- Тимуршин А. А. Исследование влияния вязкости на процесс эжекции в струйном насосе методами численного моделирования // V Всероссийская научно-техническая конференция, посвященная 75-летию со дня рождения профессора А. В. Алиева «Актуальные вопросы энергомашиностроения, нефтяной и газовой отрасли», Ижевск, 20–21 марта 2025 г. : сборник трудов. – Ижевск : Ижевский государственный технический университет имени М. Т. Калашникова, 2025. – С. 199–200.
- Ломакин В. О., Чабурко П. С. Влияние геометрической формы сопла струйного насоса на его характеристики // Наука и Образование. МГТУ им. Н.Э. Баумана. Электрон. журн. – 2014. – № 12. – С. 128–136. – DOI: 10.7463/0815.9328000. – URL: https://cyberleninka.ru/article/n/vliyanie-geometricheskoy-formy-sopla-struynogo-nasosa-na-ego-harakteristiki (дата обращения: 06.08.2025).
- Федоров В. В. Разработка обобщенной гидродинамической модели многофазных течений при освоении скважин с применением струйного насоса на нефтегазоконденсатных месторождениях : дис. … канд. техн. наук : 01.02.05. – Москва, 2005. – 168 с.
- Королева М. Р., Симоненко К. Е., Чернова А. А. Влияние конструктивных параметров газового эжектора на эффективность его работы // Наука и техника в газовой промышленности. – 2017. – № 4 (72). – С. 47–54.
- Байметова Е. С. Численное моделирование гидродинамических процессов в многоканальном коллекторе // Труды МАИ. – 2023. – № 130. – DOI: 10.34759/trd-2023-130-08.
- Байметова Е. С., Королева М. Р. Построение гидравлической модели теплообменного аппарата // Труды ИСП РАН. – 2025. – Т. 37, № 2. – С. 129–140. – DOI: 10.15514/ISPRAS-2025-37(2)-9.
Библиографическая ссылка на статью
Zorin A. M., Makarkin L. K., Mishchenkova O. V. The Effect of Passive Inlet Pressure on the Jet Pump Ejection Process // Diagnostics, Resource and Mechanics of materials and structures. -
2025. - Iss. 4. - P. 57-64. - DOI: 10.17804/2410-9908.2025.4.057-064. -
URL: http://dream-journal.org/issues/2025-4/2025-4_519.html (accessed: 02.05.2026).
|