4.6.4. Струйные насосные установки

Струйные насосы являются разновидностью гидроприводных насосов, и они обладают всеми достоинствами этого вида оборудования.

К преимуществам струйных насосов относят их малые габариты, большую пропускную способность и возможность стабильно отбирать пластовую жидкость с высоким содержанием свободного газа. Кроме того, проста конструкция установок, отсутствуют движущиеся детали, возможно исполнение струйного насоса в виде свободного, сбрасываемого агрегата. В струйном насосе или инжекторе поток откачиваемой жидкости перемещается от забоя скважины до устья скважины за счет получения энергии от потока рабочей жидкости, подаваемого поверхностным силовым насосом с устья скважины.

Режим работы струйного насоса характеризуется следующими параметрами: рабочий напор Н, затрачиваемый в насосе и равный разности напоров рабочего потока на входе в насос (сечение В-В) и на выходе из него (сечение С-С), полезный напор , создаваемый насосом и равный разности напоров подаваемой жидкости за насосом (сечение С-С) и перед ним.

Если площадь поперечного сечения рабочего сопла составляет 50-60% площади камеры смешения, то насос можно назвать высоконапорным. В этом случае площадь поперечного сечения кольцево¬го сопла сравнительно мала, что уменьшает расход откачиваемой жидкости по сравнению с расходом рабочей жидкости. При этом гидравлическая энергия передается сравнительно малому объему откачиваемой жидкости и развивается высокий напор. 

Если же площадь рабочего сопла не превышает 20% площади камеры смешения, то соответственно увеличивается объем откачиваемой жидкости и, следовательно, уменьшается развиваемый напор. Такие насосы относятся к низконапорным.

Чтобы удовлетворить различным требованиям условий работы насоса в скважинах (по подачам и напорам), необходимо подобрать сочетания площадей проходных сечений.

Основные фирмы-изготовители выпускают комплекты струйных насосов с набором рабочих сопел (насадок) различных размеров и несколькими (от 1 до 6) комплектами камер смешения (горловин) Для каждой насадки.

Площади поперечных сечений рабочих сопел струйных насосов изменяются в диапазоне 1,03..250,00 мм2, площадь камеры смешения этих насосов - 2,84... 1390 мм2.

Выбор соотношения размеров рабочего сопла и камеры смещения зависит от условий эксплуатации. Зарубежные фирмы наиболее часто используют струйные насосы с соотношением площадей сопла и горловины 0,235...0,400.

Малые габаритные размеры и возможность работы струйных насосов при прямой и обратной циркуляции рабочей жидкости позволяют применять различные конструктивные схемы скважинного оборудования.

Все виды струйных насосов могут эксплуатироваться в скважинах со значительным искривлением ствола и большим содержанием механических примесей и свободного газа в откачиваемой жидкости.

Струйные аппараты спускают в скважину на расчетную глубину на колонне НКТ вместе с пакером, опрессовочным седлом, циркуляционным клапаном и фильтром-хвостовиком (рис. 4.141). Пакер при необходимости устанавливают над испытуемым пластом.

Аналогичность поверхностного (наземного) оборудования установок струйных насосов и гидропоршневых насосных установок обеспечивает быстрый перевод скважин с работы гидропоршневого насоса на струйный насос и наоборот при изменении динамического уровня, и продуктивности пласта.

Циркуляционный клапан располагают выше места установки струйного аппарата на одну трубу колонны НКТ, а опрессовочное гнездо - над циркуляционным клапаном.

В камере смешения струйного насоса происходят энергообмен между потоками рабочей и инжектируемой жидкостей и выравнивание профилей скорости по сечению камеры смешения. Смешанный поток поступает в диффузор, где кинетическая энергия преобразуется в потенциальную энергию статического давления. Жидкость, выходящая их диффузора струйного насоса, движется к устью скважины по затрубному пространству.

Струйные насосы могут применяться при освоении скважин по окончании бурения, при очистке ПЗП добывающих и нагнетательных скважин, а также при комплексном применении метода создания циклических депрессий — репрессий в сочетании с другими методами воздействия на пласт.

Направлениями развития этого вида оборудования являются повышение энергетических показателей струйных насосов, обеспечение автоматического перехода с режима на режим при изменении условий эксплуатации, создание струйных насосов для работы на многофазных смесях в многопластовых скважинах.

Технические данные, характеризующие струйные аппараты, приведены в таблице 4.47 [8].

Известны скважинные насосные установки, которые содержат инжектор и лабиринтный канал, образованный магнитными кольцами, установленными на внутренней поверхности камеры смешения и наружной поверхности диффузора. При работе струйного насоса часть жидкости перетекает по лабиринтному каналу обратно в камеру смешения, проходя при этом магнитную обработку, благодаря чему снижается отложение солей, содержащихся в пластовой жидкости, на поверхности установки. Такое решение расширяет область применения струйных насосов, и увеличивает МРП работы скважины.

Наряду с рассмотренными вариантами применением струйных насосов имеются и другие области применения, например - в сочетании с установками ЭУН.

Таблица 4.47 Технические характеристики струйных аппаратов

Показатели	УОС-1	УОС-1 М	УСДП-1	УЭОС-1
Максимальноерабочее давление, МПа	50	50	50	50
Максимальная температура окружающей среды, °С	120	120	120	120
Рабочая жидкость	Техническая вода
Внутренний диаметр насадки, мм	6	6	6	6
камеры смешения, мм	8	8	8	8
Габаритные размеры, мм: диаметр/длина	107/650	96/460	108/450	98/750
Масса устройства, кг	27	11	30	24
Коэффициент эжекции при расходе рабочей жидкости 4.5 л/с	0,2	0,2	0,2	0,2
Установленная безотказная наработка, ч	2000	2000	2000	2000