Николай Бычек - Очистка технологических скважин эрлифтом

Q эпри постоянном расходе воздуха Q в[1, 2]. Однако создание установки со значительным резервом по величине геометрического погружения смесителя hтребует ощутимых капитальных затрат на строительство соответствующих зумпфов и не всегда технологически осуществимо. К тому же в данных условиях необходим источник пневмоэнергии, эффективно работающий в значительном диапазоне степеней сжатия газа. Производимые промышленностью центробежные воздушные нагнетатели, наиболее полно обеспечивающие требуемые параметры газообразного рабочего тела для эрлифтов [3], как правило не соответствуют условиям работы в составе газожидкостных подъемников при переменных притоках жидкостей (гидросмеси) именно по потребному диапазону развиваемых давлений.

Рекомендуемый диапазон изменения подачи эрлифта при постоянном геометрическом погружении смесителя hи изменении расхода воздуха Q внаходитcя, как правило, в пределах

Q э оптээ макс

где

Q э опт – подача эрлифта в оптимальном режиме работы,

Q э макс – максимальная подача эрлифта),

Q э макс/Q э опт≈ 1,3÷1,4 [1, 2].

При этом смещение текущего рабочего режима по направлению от режима с оптимальной подачей к режиму с максимальной подачей подъемника сопровождается существенным снижением КПД эрлифта за счет, в основном, увеличения потерь давления в подающей трубе и такого изменения структуры водовоздушного потока в подъемной трубе, которое приводит к увеличению энергоемкости рабочего процесса [4].

К тому же, первые два указанных способа увеличения подачи эрлифта наиболее приемлемы либо в случае транспортирования жидкостей без включения твердых частиц, либо в случае незначительных диапазонов изменения расходов гидросмеси.

В первом случае отсутствует жесткая необходимость в обеспечении скоростей жидкости на входе в смеситель не ниже транспорной, а во втором случае незначительное изменение расходов гидросмеси не приводит к ощутимому увеличению потерь давления в подающей трубе [1, 2].

Назначение подающей трубы в составе эрлифта обусловлено необходимостью обеспечения транспортных скоростей несущего потока на входе в смеситель при транспортировании твердых частиц [5] и предотвращении выброса сжатого воздуха в зумпф [6, 7]. В условиях переменных притоков диаметр подающей трубы определяется из условия обеспечения надежного «уноса» твердого материала при минимально возможных расходах гидросмеси. Увеличение ее расхода приводит к увеличению скорости в подающей трубе и, следовательно, к значительному увеличению потерь давления в ней [4].

Повышение потерь давления в подающей трубе приводят к уменьшению так называемого динамического относительного погружения смесителя αд[8], что при прочих равных условиях приводит к снижению подачи эрлифта. Компенсировать снижение подачи Q эиз-за уменьшения величины αдвозможно, опять же, либо за счет увеличения геометрического погружения смесителя h, либо за счет увеличения расхода сжатого воздуха Q в.

Применение групповых и батарейных эрлифтных установок при практически неограниченной возможности по увеличению подачи предполагает значительное увеличение капитальных затрат и снижает надежность установки. Реализация данных схем требует расширения зумпфа (батарейная схема), наличия нескольких зумпфов (групповая схема), увеличения числа подъемников и, соответственно, усложнения и удорожания сети воздухоподающих трубопроводов. При применении групповых и батарейных установок повышается вероятность заиливания резервных эрлифтов, в том числе из-за низкой надежности работы запорных устройств в потоке, как правило, абразивной гидросмеси [1—3].

Кроме этого, в рассмотренных схемах установок расширение воздуха в эрлифте приводит к увеличению истинного газосодержания водовоздушного потока по высоте подъемной трубы и изменению структуры газожидкостного потока. Обеспечение снарядной структуры водовоздушной смеси, как наиболее энергетически эффективной в эрлифте [9], по всей длине подъемной трубы в этих условиях проблематично. Это также снижает энергетическую эффективность эрлифта.

Таким образом, использование перечисленных схем и способов работы газожидкостных подъемников в условиях переменных притоков жидкости (гидросмеси) во многих случаях энергетически и технологически неэффективно.

Читать дальше