Эжекторными (струйными, гидроэлеваторами) насосами называются устройства, обеспечивающие смешение двух потоков разных давлений с образованием смешанного потока со средним значением давления.
Принципиальная схема эжекторного (водоструйного) устройства показана на рис. 10.1, а. Основными элементами устройства являются: рабочее сопло 1, приемная камера 2, камера смешения 3 и диффузор 4.
| ||
|
При движении рабочей жидкости через сопло 1 потенциальная энергия потока трансформируется в кинетическую энергию. Если давление в приемной камере 2 в результате такого изменения энергии ниже давления внешней среды, то через канал 5 в приемную камеру 2 из емкости 6 начнет поступать дополнительное количество эжектируемой жидкости. Через смесительную камеру 3, диффузор 4 будет двигаться уже смешанный поток из рабочей жидкости и жидкости поступившей, из емкости 6.
Различают два основных типа эжекторных устройств: центральный (рис. 10.1, а) и кольцевой (рис. 10.1, б), которые различаются по месторасположению активной струи в плоскости начального сечения камеры смешения.
Основными достоинствами эжекторных насосов по сравнению с насосами других типов являются:
- сравнительная простота конструкции, возможность изготовления в механических мастерских;
- отсутствие подвижных деталей, легкость замены быстроизнашиваемых деталей;
- возможность транспортировки густой пульпы, крупных твердых включений.
Преимущество эжекторных насосов по сравнению с эрлифтами при проведении пробных откачек заключается в следующем. Эрлифты обеспечивают откачку только тогда, когда воздухопроводные трубы можно опустить на глубину в 1,5 раза превышающую глубину расположения динамического уровня, что не всегда возможно. Кроме того, для прокачки скважины эрлифтом необходимо завозить на скважину компрессор. Водоструйные насосы лишены отмеченных недостатков и могут обеспечить проектную производительность откачки и в напорных и в безнапорных водах, если правильно выбраны рабочий насос и размеры основных элементов струйного насоса.
Эффективность работы эжекторных устройств во многом зависит от их расчета, который сводится к определению их конструктивных и гидравлических параметров. Основными параметрами эжекторных устройств являются:
1. Основной геометрический параметр
m = f2/f1=(d2/d1)2, (10.1)
где d1 и f1 – соответственно диаметр и площадь выходного сечения сопла;
d2 и f2 – соответственно диаметр и площадь выходного сечения камеры смешения.
Эжекторные устройства считаются высоконапорными при т 
3,5, средненапорными 3,5 < m < 6,5 и низконапорными при m 
6,5.
2. Коэффициент эжекции
q=Q2/Q1, (10.2)
где Q1 – поток рабочей жидкости;
Q2 – поток эжектируемой жидкости.
3. Относительный напор нагнетания
h=(H3– H2)/ (H1– H2), (10.3)
где H1 – напор рабочей жидкости;
H2 – напор эжектируемой жидкости;
H3 – напор смешанной жидкости.
4. Коэффициент полезного действия
h=qh, (10.4)
На практике к.п.д. достигает 20...25 %.
Томским политехническим институтом и трестом «Востокбурвод» создана конструкция водоструйного насоса типа НЭ-8-12. Данный насос состоит из двух основных частей (рис. 10.2, а): эжекторного узла с соплом 1, сменной камерой смешения 2, диффузором 3 и пакерного узла с корпусом 4, сменными фланцами 5 и 6, резиновым уплотнительным кольцом 7 и поджимной гайкой 8. Внутренняя полость корпуса пакера через отверстия 9 имеет выход под резиновое кольцо, а через обводные трубки 10 соединена с полостью рабочей камеры 11. Внешняя труба 12 нижней частью соединена с корпусом пакера, а верхней частью через переводник 13, хвостовик 14 и замковую муфту 15 присоединяется к колонне бурильных труб. Диффузор 3 через отводную трубу имеет выход в пространство между обсадной колонной и внешней трубой.
Техническая характеристика НЭ-8-12 приведена ниже.
Средняя подача поршневого насоса, л/с___________________ 4,5
Давление нагнетания поршневого насоса, МПа_____________ 3,0
Динамический уровень воды в скважине, м_____ <25 25-50 50-75 75-100
Подача насоса, м3/ч________________________ 34,2 23,4 16,2 10,8
Схема установки эжекторного насоса в скважине приведена на рис. 10.2, б. Эжекторный насос опускается в скважину на колонне бурильных труб, при этом на последнюю трубу наворачивается превентор и устанавливается фланцем 1 на обсадную трубу. Предварительно в кольцевой зазор фланца закладывается уплотнительный элемент (сальниковая набивка).
Рабочая жидкость от бурового насоса поступает через трубу 2 превентора и колонну бурильных труб 3 в корпус 4 эжекторного насоса.
В связи с малым диаметром отверстия сопла в полости насоса создается значительное давление, передаваемое через отверстие 5 под резиновое кольцо 6, заключенное между фланцами 7 и 8. Резиновое кольцо раздувается и герметизирует эжекторный насос в обсадной колонне. Далее рабочая жидкость через обводные трубки 9 попадает в сопло 10 и истекает с большой скоростью в камеру смешения 11. При этом через окна между обводными трубками происходит засасывание жидкости из скважины. Смешанный поток из камеры смешения переходит в диффузор 12 и через отводную трубу 13 выходитв кольцевое пространство между корпусом насоса иобсадной трубой. Поднимаясь по обсадной колонне 14, смешанный поток выходит на поверхность через отвод 15 превентора.
| 
|
| а | б |
| Рис. 10.2. Эжекторный насос НЭ-8-12: а – конструкция; б – схема работы |
