7. 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, % ______________

8. Элементы научных исследований

В процессе выполнения настоящей работы студенту по заданию преподавателя предлагается выполнить элементарные научные исследования. Результатом научных исследований должны быть расчетные таблицы и построенные графики.

В качестве заданий на исследование может быть предложено следующее:

• исследование допустимой величины коэффициента погружения смесителя по пусковому и рабочему давлению воздуха в зависимости от глубины статического и динамического уровня воды в скважине;

• исследование зависимости удельного расхода воздуха от глубины динамического уровня и коэффициента погружения смесителя;

• исследование зависимости пускового и рабочего давления от глубины статического, динамического уровня и коэффициента погружения;

• исследование зависимости объемного расхода воздуха от количества поднимаемой воды;

• исследование зависимости диаметров водоподъемных и воздухопроводных труб от количества откачиваемой воды, глубины динамического уровня, количества воздуха и рабочего давления;

• исследование зависимости мощности двигателя от рабочего давления и подачи компрессора;

• исследование зависимости к.п.д. от количества поднимаемой воды и глубины динамического уровня.

Характер и объем исследований определяет преподаватель, форму таблиц и графиков разрабатывает студент.

При выполнении исследований рекомендуется применение ЭВМ.

Литература

1. Воздвиженский Б.Н., Голубинцев О.Н., Новожилов А.А. Разведочное бурение. – М.: Недра, 1979. – 510 с.

2. Бейсебаев A.M., Туякбаев Н.Т., Федоров Б.В. Бурение скважин и горноразведочные работы: Учебник для вузов. – М.: Недра, 1990. – 303с.

3. Специальные работы при бурении и оборудовании скважин на воду / Д.Н. Башкатов, С.Л. Драхлис, В.В. Сафонов, Г.П. Квашнин. – М.: Недра, 1988. – 268с.

4. Ганджумян Р.А. Практические расчеты в разведочном бурении. – М.: Недра, 1986. – 253с.

5. Справочник по бурению и оборудованию скважин на воду / Под ред. В.В. Дубровского. – М.: Недра, 1972. – 512с.

6. Белицкий А.С, Дубровский В.В. Проектирование разведочно-эксплуатационных скважин для водоснабжения. – М.: Недра, 1974. – 256 с.

7. Справочное руководство гидрогеолога. Т. 2 / Под ред. В.М. Максимова. – Л.: Недра, 1979. – 295с.

1. Руководство по проектированию сооружений для забора подземных вод / ВНИИ Водгео Госстроя СССР. – М.: Стройиздат, 1978. – 208 с.

9. Расчет и выбор параметров эрлифта / Методические указания и контрольные задания к лабораторной работе. – Томск: 1993.

10. Справочник по бурению и оборудованию на воду. / В.В. Дубровский, М.М. Керченский, В.М. Плохов и др. Под ред. проф. В.В. Дубровского. – М.: Недра, 1972.

11. Сергиенко И. А., Мосев А. Ф., Бочко Э. А., Пименов М. К. Бурение и оборудование геотехнологических скважин. – М.: Недра, 1984.

12. Антонов Я. К., Козыряцкий Л. Н., Малошкина В. А. И д.р. Гидроподъем полезных ископаемых. – М.: Недра,1995.

Лабораторная работа №10 (Эта лабораторная работа пересекается со следующей)

Тема: «Изучение эжекторных насосов для откачки воды

из гидрогеологических скважин»

1. Цель работы

Целью работы является изучение эжекторных насосов для откачек воды из гидрогеологических скважин

2. Основные теоретические сведения

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.

Рис. 10.1. Схема эжекторного устройства: а – центрального типа; б – кольцевого типа; 1 – сопло; 2 – приемная камера; 3 – камера смешения; 4 – диффузор; 5 – всасывающий канал; 6 – емкость; Q1 – поток рабочей жидкости; Q2 – поток эжектируемой жидкости; Q3 – поток смешанной жидкости

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

=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 выходит в кольцевое пространство между корпусом насоса и обсадной 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

Порядок выполнения работы

1. Зарисовать схемы эжекторных устройств и пояснить принцип их работы.

2. Записать основные достоинства эжекторных насосов.

3. Указать основные параметры эжекторных устройств.

4. Изучить конструкцию эжекторного насоса НЭ-8-12 на макете. Зарисовать его принципиальную схему, пояснить принцип работы и привести техническую характеристику.

Требования к работе

3. Работа выполняется в рукописной форме.

4. Оформление формул, таблиц, рисунков должно выполняться в соответствии с ЕСКД.

Вопросы для защиты работы

1. Опишите типы эжекторных устройств и принцип их работы.

2. Назовите основные параметры эжекторных устройств.

3. Опишите конструкцию и принцип работы эжекторного насоса НЭ-8-12.

Литература

1. Специальные работы при бурении и оборудовании скважин на воду / Д.Н. Башкатов, С.Л. Драхлис, В.В. Сафронов, Г.П. Квашнин. – М.: Недра, 1988.

Лабораторная работа №11

Тема: «Изучение конструкций водоподъёмного оборудования»