Диаметр водоподъемных труб определяется объемным расходом эмульсии (смеси вода + воздух) и скоростью её движения в водоподъемной колонне. Для выбора внутреннего диаметра водоподъемных труб необходимо определить объемный расход эмульсии непосредственно выше смесителя и на изливе по формулам (9.17) и (9.18)
объемный расход смеси у смесителя (размерность)
(9.17)
объемный расход смеси у излива
(9.18)
где Q – проектный дебит скважины, м3/ч;
V0 – удельный расход воздуха, определяемый по формулам (9.8) или (9.9) в зависимости от принятой схемы эрлифта, м3;
h – глубина динамического уровня от уровня излива, м;
К – коэффициент погружения эрлифта.
Внутренний диаметр водоподъемных труб определяется отдельно для сечения у смесителя и у излива. Из двух значений принимают большее или по расчетным данным применяют ступенчатую конструкцию водоподъемной колонны.
Внутренний диаметр водоподъемных труб у смесителя определяется по формулам (9.19) и (9.21), на изливе – по формулам (9.20) и (9.22).
При расположении труб "рядом"
(9.19)
(9.20)
При расположении труб "внутри"
(9. 21)
(9.22)
где dс – внутренний диаметр водоподъемных труб у смесителя, м;
dи – внутренний диаметр водоподъемных труб на изливе, м;
qc – объемный расход эмульсии у смесителя, определяемый по формуле (17), м3/с;
qu –объемный расход эмульсии (смеси) на изливе, определяемый по формуле (18), м3/с;
vc и vи – соответственно скорость движения эмульсии у смесителя и на изливе, м/с;
d1 – наружный диаметр воздухопроводных труб, м.
Скорость движения эмульсии в водоподъемной колонне возрастает по мере движения вверх и зависит от глубины динамического уровня.
Ориентировочно скорости движения эмульсии у смесителя и на изливе можно взять из табл. 9.6.
Таблица 9.6
Глубина динамического уровня h, м | ||||||
Скорость движения эмульсии у смесителя vc, м/с | 1,3 | 1,8 | 2,2 | 2,7 | 3,2 | 3,6 |
Скорость движения эмульсии на изливе vи,, м/с |
Превышение этих значений может привести к так называемому "проскальзыванию воздуха".
Наружный диаметр воздухопроводных труб можно ориентировочно принять по табл. 9.7 в зависимости от диаметра водоподъемных труб.
Таблица 9.7
Наружный диаметр водоподъемных труб, мм | ||||||
Диаметр воздухопроводных труб, мм | 19…25 | 20…26 | 21…27 | 25…32 | 32…38 | 38…54 |
Диаметр воздухопроводных труб подбирают с таким расчетом, чтобы скорость движения сжатого воздуха в них не превышала 10 м/с.
Внутренний диаметр воздухопроводных труб определяется по формуле
(9.23)
где W – объемный расход воздуха, определяемый по формуле (9.5), м3/мин;
vв – скорость движения сжатого воздуха (принимается не более 10 м/с), м/с;
Pр – рабочее давление воздуха, определяемое по формуле (9.12), МПа.
В качестве водоподъемных труб применяют обычно обсадные трубы, размеры которых можно найти в литературе.
В качестве воздухопроводных труб наиболее часто применяют газовые трубы по ГОСТ 3262-75, размеры которых приведены в табл. 9.8.
Таблица 9.8
Диаметр, мм Наружный Внутренний Наружный диаметр муфты, мм | 21,25 15,75 | 26,75 21,25 | 33,5 27,0 | 42,25 35,75 | 48,3 40,3 63,5 | 60,3 53,3 | 75,5 69,1 |
Трубы эрлифта должны вписываться во внутреннее сечение эксплуатационной колонны. Исходя из этого внутренний диаметр эксплуатационной колонны должен быть не менее:
– при расположении труб рядом
–
(9.24)
– при расположении труб внутри
–
(9.25)
где Dм – наружный диаметр муфт водоподъемной колонны;
dм – наружный диаметр муфт воздухопроводной колонны;
δ – зазор между трубами (10…15 мм).
Коэффициент полезного действия эрлифтной установки определяется по формуле
(9.26)
где Q – проектный дебит скважины, м3/ч;
h – глубина динамического уровня от уровня излива, м;
Nд – действительная мощность на валу компрессора, определяемая по формуле (9.16).
Варианты заданий на выполнение работы
Каждый студент индивидуально выполняет работу по одному из вариантов (табл. 9.9), указанному преподавателем. Преподаватель может предложить и другие варианты.
По исходным данным произвести расчет и выбор параметров эрлифта: выбрать компрессор; определить необходимые диаметры водоподъемных и воздухопроводных труб и выбрать трубы; определить необходимую длину водоподъемной и воздухопроводной колонн; выбрать необходимый диаметр эксплуатационной (обсадной) колонны; определить необходимую глубину скважины и рассчитать коэффициент полезного действия эрлифта.
Необходимые значения "а", "в", "с" – принять.
Таблица 9.9
Варианты | Исходные данные | |||
Проектный дебит скважины Q, м3/ч | Статический уровень hст, м | Динамический уровень hд, м | Схема эрлифта | |
"рядом" | ||||
"внутри" | ||||
"рядом" | ||||
"внутри" | ||||
"рядом" | ||||
"внутри" | ||||
"рядом" | ||||
"внутри" | ||||
"рядом" | ||||
"внутри" | ||||
"рядом" | ||||
"внутри" | ||||
"рядом" | ||||
"внутри" | ||||
"рядом" | ||||
"внутри" | ||||
"рядом" | ||||
"внутри" | ||||
"рядом" | ||||
"внутри" | ||||
"рядом" | ||||
"внутри" | ||||
"рядом" | ||||
"внутри" | ||||
"рядом" | ||||
"внутри" | ||||
"рядом" | ||||
"внутри" |
Рис. 9.3. Схемы эрлифта:
а – при использовании обсадных труб в качестве водоподъемных;
б – при использовании потайной водоподъемной колонны;
в – при использовании водоподъемной колонны до устья скважины:
1 – обсадная колонна; 2 – воздухопроводная колонна; 3 – пьезометрическая трубка; 4 – потайная водоподъемная колонна; 5 – форсунка; 6 – водоподъемная колонна, выведенная до устья скважины
Содержание отчета
В отчете приводятся:
а – исходные данные;
б – схема эрлифтной установки и описание её работы;
в – расчет параметров эрлифта;
г – итоговые результаты.
В итоговых результатах работы необходимо указать:
1. Марка компрессора ___________________________________
2. Подача компрессора, м3/мин _____________________________
3. Рабочее давление компрессора, МПа _____________________
4. Мощность двигателя, кВт ______________________________
5. Тип двигателя ________________________________________
6. Водоподъемные трубы:
- внутренний диаметр, мм__________________________________
- наружный диаметр, мм _________________________________
- наружный диаметр муфты, мм ____________________________
- необходимая длина, м ___________________________________
7. Воздухопроводные трубы:
- внутренний диаметр, мм _________________________________
- наружный диаметр, мм _________________________________
- наружный диаметр муфты, мм ___________________________
- необходимая длина, м __________________________________
8. Эксплуатационная колонна:
- внутренний диаметр, мм ________________________________
- наружный диаметр, мм __________________________________
- наружный диаметр муфты, мм ____________________________
9. Необходимая глубина скважины, м ______________________
10. Коэффициент полезного действия эрлифта, % ______________