Главная  Переработка нефти и газа 

Скачать эту книгу

0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26 27 28 29 30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41 42 43 44 45 46 47 48 49 50 51 52 53 54 55 56 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 67 68 69 70 71 72 73 74 75 76 77 78 79 80 81 82 83 84 85 86 87 88 89 90 91 92 93 94 95 96 97 98 99 100 101 102 103 104 105 106 107 108 109 110 111 112 113 114 115 116 117 118 119 120 121 122 123 124 125 126 127 128 129 130 131 132 133 134 135 136 137 138 139 140 141 142 143 144 145 146 147 148 149 150 151 152 153 154 155 156 157 158 159 160 161 162 163 164 165 166 167 168 169 170 171 172 173 174 175 176 177 178 179 180 181 182 183 184 185 186 187 188 189 190 191 192 193 194 195 196 197 198 199 200 201 202 203 204 205 206 207 208 209 210 211 212 213 214 215 216 217 218 219 220 221 222 223 224 225 226 227 228 229 230 231 232 233 234 235 236 237 238 239 240 241 242 243 244 245 246 247 248 [ 249 ] 250 251 252 253 254 255 256 257 258 259 260 261 262 263 264 265 266 267 268 269 270

Принципиальная схема струйного насоса представлена на рис. 10.1. Насос состоит из следующих элементов: канала подвода рабочего агента 1, акгавного сопла 2, канала подвода инжектируемой жидкости 3 (в области сопла этот канал часто называют приемной камерой), камеры смешения 4 и диффузора 5. Принцип работы струйного насоса заключается в следующем: рабочий агент, обладающий значительной потенциальной энергией, подводится к активному соплу 2, в котором происходит преобразование части потенциальной энергии в кинетическую. Струя рабочего агента, вьттекающая из сопла 2, понижает давление в приемной камере (объем между началом камеры смешения и срезом сопла), вследствие чего часть инжектируемой жидкости (продукхщя скважины) подмешивается к рабочему агенту и поступает в камеру смешения 4. В камере смешения рабочий агент и инжектируемая жидкость перемешиваются, выравниваются их скорости и давления, и смешанный поток поступает в диффузор 5. В диффузоре происходит плавное снижение кинетической энергии смешанного потока и рост его потенциальной энергии. На выходе из диффузора смешанный поток должен обладать потенциальной энергией, достаточной для подъема его на поверхность. Несмотря на достаточно известный и понятный принцип работы этого насоса, расчет его основных элементов является чрезвычайно сложным, что связано со сложностью продукции скважины (инжектируемого потока). К настоящему времени ттреодолены практически все трудности проектироватшя таких насосов, и они используются в возрастающем объеме для эксплуатации скважин с осложненными условиями. Серийное производство струйных насосов, используемых при эксплуатации скважин, освоено Лебедянским машиностроительным заводом (ЛеМаЗ).

Рассмотрим некоторые вопросы теоретического и экспериментального исследования работы струйного насоса. .1

3 2 4 5

Рис. 10.1. Принципиальная схема струйного насоса:

1 - канал подвода рабочего агента; 2 - активное сопло; 3 - канал подвода инжектируемой жидкости; 4 - камера смешения; 5 - диффузор

10.1.2. ИССЛЕДОВАНИЕ РАБОТЫ СТРУЙНОГО НАСОСА ПРИ ИНЖЕКТИРОВАНИИ СМЕСЕЙ: «ЖИДКОСТЬ-ГАЗ» И «ЖИДКОСТЬ-ГАЗ-ТВЕРДОЕ ТЕЛО»

Исходя ИЗ принципа работы струйного насоса можно предполагать устойчивую его работу при любом объемном расходном содержании фаз в приемной камере или перед входом в нее. Вопросы работы струйных насосов при инжекции воздуха или водяного пара освещены в технической литературе достаточно подробно. Инжекция двухфазного потока «жидкость-газ», «жидкость-твердое тело» рассмотрена в отдельных работах лищь качественно. Инжектирование же трехфазного потока «жидкость-газ-твердое тело» вообще не рассмотрено. Так как прюдукция добывающих скважин часто представлена трехфазным потоком, то актуальность исследования данного вопроса очевидна не только для определения области экономически целесообразного использования установок струйных насосов при эксплуатации скважин с осложненными условиями, но и для разработки методических основ расчета струйных насосов, инжектирующих как газожидкостные смеси, так и смеси «жидкостъ-газ-твердое тело». 10.1.2.1. Основные теоретические положения

Одним из основных вопросов при расчете струйных насосов является вопрос расчета коэффициента инжекции, представляющего собой отнощение объемного (массового) расхода инжектируемого потока к объемному (массовому) расходу рабочего потока. Рассмотрим данный вопрос для наиболее общего случая, когда инжектируемый поток (продукция скважин в осложненных условиях эксплуатации) состоит из трех фаз: жидкой, газовой и твердой (механические примеси, парафин). Инжектируемый поток рассматривается в приемной камере насоса.

Введем следующие обозначения:

- объемный расход рабочей жидкости ;

- объемный расход чистой инжектируемой жидкости Q\

- объемный расход инжектируемой жидкости при наличии в ней газа и твердого тела Q„;

- объемный расход газовой фазы F;

- объемный расход твердой фазы Q;

- плотность инжектируемой жидкости р ;

- плотность рабочей жидкости р

- плотность газовой фазы р;

- плотность твердой фазы р;

-суммарный объемный (массовый) коэффициент инжекции (м,);

- соответственно объемные коэффициенты инжекции по жидкости м" (в присутствии газа и твердого тела), по газу м,, и по твердому телу ;

- объемное расходное газосодержание Р;

- объемное расходное содержание твердого тела С.

Дальнейшее рассмотрение справедливо для нормальных режимов работы струйного насоса (не рассматривается кавитационный режим).

1. Объемное расходное содержание определяется по отношению к жидкой и рассматриваемой фазам. Объемное расходное газосодержание:

Р=7- (10-1)

Объемное расходное содержание твердого тела:

Объемный коэффициент инжекции определяется так:

Q . (10.3)

Суммарная масса инжектируемого потока Af равна:

л=е;„Рж.и + ;Рг+аРт. (10.4)

а массовый коэффициент инжекции:

"Q~p----• (10.5)

>ж.рМж.р >ж.рМж.р

Находя из (10.1) и (10.2) F и 0 и подставляя их соответственно в (10.3) и (10.5), получим:

(l-PQ)

""С(1-р)(1-с.)

кр

Р(1 - С, )р, + Q (1 - Р)р. + (1 - Р)(1 - Q )р,,„

(1-P)(l-Q)p,„

(10.7)