авторефераты диссертаций БЕСПЛАТНАЯ РОССИЙСКАЯ БИБЛИОТЕКА - WWW.DISLIB.RU

АВТОРЕФЕРАТЫ, ДИССЕРТАЦИИ, МОНОГРАФИИ, НАУЧНЫЕ СТАТЬИ, КНИГИ

 
<< ГЛАВНАЯ
АГРОИНЖЕНЕРИЯ
АСТРОНОМИЯ
БЕЗОПАСНОСТЬ
БИОЛОГИЯ
ЗЕМЛЯ
ИНФОРМАТИКА
ИСКУССТВОВЕДЕНИЕ
ИСТОРИЯ
КУЛЬТУРОЛОГИЯ
МАШИНОСТРОЕНИЕ
МЕДИЦИНА
МЕТАЛЛУРГИЯ
МЕХАНИКА
ПЕДАГОГИКА
ПОЛИТИКА
ПРИБОРОСТРОЕНИЕ
ПРОДОВОЛЬСТВИЕ
ПСИХОЛОГИЯ
РАДИОТЕХНИКА
СЕЛЬСКОЕ ХОЗЯЙСТВО
СОЦИОЛОГИЯ
СТРОИТЕЛЬСТВО
ТЕХНИЧЕСКИЕ НАУКИ
ТРАНСПОРТ
ФАРМАЦЕВТИКА
ФИЗИКА
ФИЗИОЛОГИЯ
ФИЛОЛОГИЯ
ФИЛОСОФИЯ
ХИМИЯ
ЭКОНОМИКА
ЭЛЕКТРОТЕХНИКА
ЭНЕРГЕТИКА
ЮРИСПРУДЕНЦИЯ
ЯЗЫКОЗНАНИЕ
РАЗНОЕ
КОНТАКТЫ


Pages:     | 1 || 3 |

Обоснование применения эжекторов для повышения эффективности эксплуатации скважин штанговыми насосными установками

-- [ Страница 2 ] --

сократить объемную долю газа в смеси. Потери на трение можно существенно уменьшить за счет сокращения линейных размеров сопла.

На рис. 4 приведена зависимость расхода инжектируемого газа от величины – давления газа в затрубном пространстве для газового фактора 100 м3/м3. Дополнительно представлена зависимость для идеального случая, когда поступающий извне газ не приводит к изменению параметров потока и, в частности, минимального давления (), что примерно соответствует расчетному течению для стандартного эжектора.

Результаты численного моделирования показали возможность использования эжектора в виде концентрического сопла для отвода газа из затрубного пространства при добыче с помощью штангового насоса; для получения необходимого эффекта устройство, объединяющее сопло и гидравлический канал для отвода газа из затрубного пространства, целесообразно монтировать в колонну НКТ на расстоянии 10–20 м от устья. При этом эффективность устройства существенно возрастает при увеличении длины хода и числа качаний плунжера, а также при уменьшении газового фактора и вязкости продукции скважины.

В третьей главе приведены результаты экспериментального исследования

 Зависимость расхода инжектируемого газа от давления в затрубном-27
Рис. 4. Зависимость расхода инжектируемого газа от давления в затрубном пространстве. 1 – решение с учетом инжекции, 2 – решение без учета инжекции. Горизонтальная линия – приток газа в затрубное пространство при давлении на приеме насоса, равном 5,0 МПа.

инжекции газа в кольцевое сечение и сопло.

Для оценки результатов численного моделирования в части эффективности использования кольцевого сужения и встроенного эжектора для отвода газа из затрубного пространства была проведена серия экспериментов. Для этого специально сконструированы две экспериментальные установки, первая из которых в качестве эжектирующего устройства использовала сопло, одетое на штангу, а второе – струйный насос. В экспериментах рабочей жидкостью являлась водопроводная вода, а инжектируемым газом – воздух.

Схема первого устройства представлена на рис. 5. Сопло, длина проточной части которого 100 мм, выполнено в двух вариантах с диаметрами сужения 16 и 20 мм. Оно одевается на цилиндрическую трубу с внутренним диаметром 28 мм. Через эту конструкцию пропускается штанга диаметром 11 мм, которая используется для моделирования штанговой колонны насоса.

 Схема установки, использующей сопло, одетое на штангу. 1 – штанга, 2 – сопло, 3 –-28
Рис. 5. Схема установки, использующей сопло, одетое на штангу. 1 – штанга, 2 – сопло, 3 – штуцер для инжекции газа в сопло, 4 – труба, 5 – переводник для соединения с гибким шлангом.

Штанга, общая длина которой составляет 1 м, крепится неподвижно на конца

трубы. При движении жидкости в кольцевом канале между штангой и соплом происходит ее ускорение за счет уменьшения площади поперечного сечения канала. Для инжекции газа в узком месте сопла вмонтирован штуцер, снабженный обратным клапаном, через который подается газ.

Струйный насос, изображенный на рис. 6, выполнен в классическом варианте и включает активное сопло, камеру смешения и диффузор. Рабочая жидкость, поступая в струйный аппарат через сопло, создает локальное разрежение. За счет этого происходит забор газа из приемной камеры, куда он поступает через штуцер.

 Схема установки, использующей эжектор. 1 – штуцер для инжекции газа в сопло, 2-29
Рис. 6. Схема установки, использующей эжектор. 1 – штуцер для инжекции газа в сопло, 2 – приемная камера, 3 – сопло, 4 – камера смешения, 5 – диффузор, 6 – соединительная труба.

Полная схема экспериментального стенда, в котором каждое из описанных устройств исследуется отдельно, приведена на рис. 7 и включает в себя накопительный бак, откуда при помощи центробежного насоса, развивающего максимальный напор в 2 атмосферы, вода по гибкому шлангу подается в цилиндрическую трубу и далее в сопло.

Инжектируемый газ под заданным давлением поступает в сопло из баллона. После сопла газожидкостный поток по гибкому шлангу попадает в герметичную емкость, а газ через выкидную линию, оборудованную расходомером, выводится в атмосферу. Условия эксперимента регулируются с помощью задвижек перед штуцером (создается требуемое давление инжектируемого газа) и перед сборной емкостью (создается необходимый напор в системе, который определяет расход воды через сопло). В ходе проведения опытов снимаются показания манометров М1-М4, установленных на линии движения потока, и манометра МG на выходе газа из баллона.
Средний расход воды определяется по объему перекачиваемой жидкости.

Для каждой из исследуемых установок проводилось по две серии экспериментов: без инжекции и с учетом инжекции газа.

На рис. 8 приведены графики зависимостей перепада давлений в гибких шлангах (разность между значениями давлений, измеренных манометрами 1, 2 и 3, 4 соответственно) и сопле (разность давлений манометров 2 и 3) от величины расхода жидкости. Экспериментальные значения обозначены символами. Погрешность измеренных величин давлений составляет ±0,0025МПа.

 Схема стенда. 1 – накопительный бак с водой, 2 – нагнетающий насос, 3 – гибкие-30
Рис.7. Схема стенда. 1 – накопительный бак с водой, 2 – нагнетающий насос, 3 – гибкие шланги, 4 – соединительная труба, 5 – устройства для перепуска газа, 6, 7 – регулируемые задвижки, 8 – баллон с газом, 9 – герметичная емкость для сбора жидкости и газа, 10 – выкидная линия для газа с расходомером.

Для моделирования инжекции газа из затрубного пространства в узком месте сопла вмонтирован штуцер, соединенный гибким шлангом с баллоном газа, позволяющим поддерживать заданное давление. Инжектирование газа в сопло происходит при положительной разности давлений в газе и сопле. Полный расход газа определяется по показанию счетчика на выходе из бака, в который собирается перекачиваемая жидкость.

На рис. 9 точками показаны измеренные значения давлений газа перед штуцером, а также значения давления перед и за соплом (манометры 2 и 3 соответственно) для двух вариантов исполнения сопла с внутренними

 Зависимость перепада давления в гибких шлангах (а) и сопле (б) от расхода воды.-31
Рис. 8. Зависимость перепада давления в гибких шлангах (а) и сопле (б) от расхода воды. Жирная линия – теоретическая кривая Блазиуса, штриховая линия – аппроксимация степенной функцией.

диаметрами 20 мм (а) и 16 мм (б). Кроме этого на нижних графиках рис. 9 приведены экспериментальные значения расходов газа и жидкости.

В каждой серии экспериментов (6 опытов при мм и 10 – при мм) при фиксированном противодавлении на выходе из системы () давление газа последовательно увеличивается, пока не наступает момент, когда начинается стабильная инжекция газа через штуцер в узком сечении сопла. Согласно данным экспериментов, о непрерывной инжекции газа можно говорить в случаях, когда его расход превышает 5 м3/сут (на рис. 9 изображен штриховой линией).

В следующей серии экспериментов вместо сопла с продетой внутри него металлической штангой в качестве исследуемого устройства используется

а) б)
Рис. 9. Давление и расходы газа и жидкости для мм (а) и мм (б)

струйный насос (см. рис. 6). Сопло насоса выполнено в виде соединяющихся друг с другом цилиндрических трубок. Диаметр выходного сечения сопла составляет 5 мм и расположено на расстоянии 2 мм от камеры смешения. Последняя имеет длину 70 мм и диаметр 10 мм. Камера смешения заканчивается диффузором с углом конусности 8о, который соединяется с цилиндрической трубой диаметра 28 мм. Приемная камера выполнена в виде двух концентрических конусов с зазором 2.2 мм.

Так же, как и в предыдущем эксперименте, проводилось исследование гидравлических потерь в гибких шлангах и струйном аппарате для различных значений расхода жидкости. Результаты эксперимента представлены на рис. 10 символами. Сплошная кривая задает аналитическую зависимость Блазиуса, штриховая линия представляет аппроксимацию степенной функцией с показателем 2.2.

а) б)
Рис. 10. Зависимость перепада давления в гибких шлангах (а) и эжекторе (б) от расхода воды. Жирная линия – теоретическая кривая Блазиуса, штриховая линия – аппроксимация степенной функцией.

На левом графике рис. 11 для серии из 11 опытов показаны измеренные значения давления на входе и выходе из эжектора, а также давление газа в приемной камере, полученные в условиях предыдущего эксперимента при последовательном увеличении давления газа. На правом графике рис. 11 представлены расходы воздуха и воды для каждого из проведенных опытов. Так же, как и в эксперименте 2, по мере увеличения объемного газосодержания на выходе из системы происходит рост абсолютных значений давления потока в эжекторе и уменьшение расхода жидкости

Из сравнения рис. 11 и рис. 9 следует, что инжекция газа в приемную камеру начинается при отрицательном перепаде давлений , который составляет примерно 0,02–0,03 МПа. При этом в 8-ми из 11 опытов объемный расход газа в эжекторе превышает расход воды.

Полученные результаты и их интерпретация показали следующее.

Сконструирована экспериментальная установка, позволяющая исследовать процесс инжекции газа при изменении гидродинамических параметров рабочей жидкости в сопле и струйном насосе.

Проведены четыре серии экспериментов для простого сопла с продетой внутри него концентрической штангой для моделирования работы штангового насоса и для эжектора, В этих экспериментах изучались гидродинамические потери напора в элементах установки и возможность инжекции газа при заданном давлении.

 Давление и расходы газа и жидкости. Экспериментально установлено, что-44
Рис. 11. Давление и расходы газа и жидкости.


Pages:     | 1 || 3 |
 





 
© 2013 www.dislib.ru - «Авторефераты диссертаций - бесплатно»

Материалы этого сайта размещены для ознакомления, все права принадлежат их авторам.
Если Вы не согласны с тем, что Ваш материал размещён на этом сайте, пожалуйста, напишите нам, мы в течении 1-2 рабочих дней удалим его.