Гидроэлеваторы

Действие гидроэлеваторов, или струйных насосов, основано на непосредственной передаче энергии одного потока, называемого рабочим, другому - всасываемому потоку, обладающему меньшим запасом энергии.

Принцип действия водоструйного насоса заключается в следующем (рис.31). Рабочий поток, проходя через сопло, приобретает высокую кинетическую энергию. В результате уменьшается потенциальная энергия давления в струе жидкости, вытекающей из сопла. Из-за падения давления и перемешивания рабочей струи с окружающей жидкостью, последняя подсасывается (инжектируется) в рабочую камеру и движется с рабочей струей, образуя смешанный поток.

Серийные водоструйные насосы предназначены для проведения откачек из скважин, оборудованных фильтровыми колоннами диаметрами 89, 108, 146 и 168 мм. Эти насосы позволяют реализовать дебит откачки до 10 л/с при глубине динамического уровня до 70 м. Водоструйные насосы обеспечивают производство откачек при содержании твердых частиц в воде до 30%. [1]

Рис. 31. Схема водоструйного насоса.

1 – рабочее сопло; 2 – конфузор (сопло) смесительной камеры;

3 – смесительная камера (горловина);

4 – диффузор смесительной камеры;

Q _н, Q_р, Q_с – инжектируемый, рабочий и сжатый (смешанный) потоки соответственно; Р _н, Р_р, Р_с – абсолютные давления инжектируемого, рабочего и смешанного потоков соответственно.

Водоструйные насосы (рис. 32) обязательно включают в себя гидравлический пакер.

Рис. 32. Схема оборудования для проведения временных откачек воды.

1 – водоподъемная колонна; 2 – нагнетательные трубы; 3 – насос водоструйный; 4 – фильтр; 5 – пьезометрические трубы;
6 – промежуточная емкость; 7 – всасывающий шланг;

8 – нагнетательный шланг; 9 – мерная емкость; 10 – буровой насос

Гидравлический пакер служит для изоляции ствола фильтровой колонны и удерживает столб воды, расположенный выше пакера, от проникновения в водоносный горизонт и вторичного подсасывания насосом.

В пакере имеются два отверстия, благодаря которым при работе водоструйного насоса внутри пакера создается давление 2 – 3 МПа, равное перепаду давления на насадке насоса, что позволяет последнему удерживать столб воды не менее 150 м.

Спуск аппаратов с пакером в скважину и подъем их на поверхность осуществляют на бурильных трубах, по которым вода насосом подается к струйному аппарату.

Откачиваемая из скважины и нагнетаемая рабочая жидкость поднимаются на поверхность по кольцевому пространству между бурильной и обсадной колоннами. [1]

Использование высоконапорных струйных аппаратов дает возможность одновременно с пробной откачкой воздействовать на призабойную зону скважин импульсами гидродинамического давления, при этом быстро восстанавливается проницаемость закольматированных фильтров и прилегающих к фильтрам водоносных пород.

Импульсы гидродинамического давления возникают в силу неравномерной подачи поршневыми буровыми насосами рабочей жидкости к струйным аппаратам.

При резких остановках поршневых насосов и соответственно струйных аппаратов давление нагнетания падает, пакер сжимается, раскрывая перекрытое кольцевое пространство между бурильной и обсадной колоннами, и весь столб жидкости, заполняющей скважину, передает давление на забой, создавая в фильтровой зоне резкий скачок давления, содействующий более полной и быстрой декольматации скважин.

Это явление используется при пробных откачках и освоении скважин путем периодических резких остановок поршневых насосов.

Для проведения откачек и освоения скважин струйными аппаратами не требуется предварительная замена в скважине глинистого раствора на воду. Струйные аппараты можно спускать в скважины, заполненные глинистым раствором практически любой концентрации.

К недостатком струйных насосов можно отнести низкий к.п.д. до 30%.