Выбор водоподъемных средств. Расчет эрлифта

Выбор водоподъемных средств определяется положением динами­ческого уровня воды в скважине, требуемой ее производительностью, внутренним диаметром обсадных труб участка скважины, на котором устанавливается насос, назначением скважины и временем работы по откачке воды.

Различают водоподъемники для неглубоких (до 6-8 м от поверхно­сти земли) и глубоких динамических уровней (100 м и более). К первым относятся горизонтальные поршневые и центробежные насосы, ко вто­рым - штанговые поршневые насосы простого и двойного действия, артезианские центробежные (погружные) и винтовые насосы с верти­кальным валом, эрлифты и др.

Штанговые поршневые насосы используются для временных (пробных) откачек воды при сравнительно небольших дебитах.

Погружные центробежные насосы ЭЦВ с подачей 4-500 м³/ч ши­роко применяются для откачек чистой воды.

Эрлифты используются для откачки воды с песком, а также в слу­чае необходимости получения большого количества воды при сравни­тельно небольших размерах скважины. Кроме эрлифта для опытных откачек воды могут применяться и струйные аппараты.

Расчет эрлифта заключается в определении глубины по­гружения смесителя расхода и давления воздуха, а также размеров воз-духопроводящих и водоподъемных труб. Исходные данные для расчета (рис. 5): глубина скважины z в м; высота уровня излива воды над поверхностью земли а в м; глубина статического уровня от уровня из­лива йст в м; глубина динамического уровня воды от уровня излива h_cт в м; расчетный дебит скважины.

Рис. 5.

Схема оборудования скважин эрлифтом

1 - воздухопроводные трубы; 2 - смеситель; 3 - водоподъемные трубы.

Глубина погружения смесителя Н (расстояние от центра смесителя до уровня излива смеси на поверхности) зависит от положения динами­ческого уровня:

H=kh_дuн (37)

где k - коэффициент погружения смесителя эрлифта под динамический уровень ориентировочно принимается по данным, приведенным ниже:

Следует учитывать, что при К<1,6 КПД эрлифта очень низок, а при К>3 работа эрлифтовой установки (эрлифт+компрессор) требует очень значительных затрат энергии приводящего двигателя.

Гидравлический коэффициент полезного действия эрлифта

(37a)

где К - коэффициент погружения смесителя

Удельный расход воздуха V₀ (в м³), необходимый для подъема из скважины 1 м³ воды

(38)

где с - опытный коэффициент, зависящий от коэффициента погружения

k:

Полный расход воздуха (в мг/мин)

W=QV_o/60. (39)

Давление воздуха при пуске компрессора (в МПа)

р=10^-6gρ_в(kh_дин-h_ст+2); (40)

во время работы компрессора

р=10^-6gρ_в[h_дин(к-1)+5] (41)

(ρ_в= 1000 кг/м³ - плотность воды).

Расход воздушно-водяной эмульсии при изливе (в м³/с)

q=Q₁+W/60 (42)

(Q₁ - расчетный расход воды, м³/с).

Площадь сечения водоподъемной трубы (в м3) при изливе

F=q/ v ₂, (43)

где v₂ - скорость движения эмульсии (в м/с) в зависимости от динами­ческого уровня воды:

Внутренний диаметр водоподъемной трубы (в мм)

(44)

где d₁ - наружный диаметр воздухопроводных труб в скважине, мм (33; 42; 50; 63,5 мм).

Рекомендуемые диаметры воздухопроводных труб d₁ в зависимо­сти от количества воздуха, засасываемого компрессором W:

Подача компрессора (в м³/мин)

W_K=1,2 W. (45)

Рабочее давление компрессора (в МПа) при расположении труб по схеме «рядом»

Р_к=р+Σр, (46)

где Σр - сумма потерь давления в воздушной линии от компрессора до скважины, в среднем Σр =0,05 МПа.

Задание 5. Поизвести расчет эрлифта при следующих условиях:диа­метр эксплуатационной колонны 245 мм; диаметр фильтра 195 м; трубы расположены по схеме «рядом», по вариантам, представленным в табл. 2.1.

Таблица 2.1

Исходные данные