Ступенчатые эрлифты

При низких статических (и, соответственно, динамических) уровнях воды в скважине или при небольших дебитах водоносных горизонтов (когда ожидается значительное понижение уровня воды при откачке) приходится предусматривать установку воздушных труб на значительную глубину, чтобы получить удовлетворитель­ный коэффициент загрузки. Эта задача успешно решается при при­менении ступенчатого эрлифта, что значительно расширяет область применения эрлифтных водоподъемников.

Ступенчатый эрлифт предназначен для проведения гидрогеологических отка­чек из скважин с глубоким залеганием во­доносных горизонтов.

Рис. 37. Ступенчатый эрлифт СТЭ.

1 - ниппель замка; 2 - шаровой клапан; 3 - винт; 4 переходник; 5 - муфта; 6 - каналы 2-й ступени; 7 - распределительный узел; 8 - каналы 1-й ступе­ни;

9 - смеситель 1-й ступени; 10 - смеситель 2-й ступени.

В процессе работы эрлифта воздух от компрессора по воздухопроводным трубам через ниппель, переходник и муфту посту­пает в распределительный узел 7. Шаро­вой клапан 2 находится в верхнем положе­нии в ниппеле 1 и удерживается винтом 3, т.е. воздушные каналы в распределитель­ном узле открыты. Однако воздух в этом случае пойдет по воздушной линии с мень­шим сопротивлением, т.е. по каналам 8 к смесителю первой ступени.

После стабилизации работы эрлифта на первой ступени с помощью винта 3 осво­бождается шаровой клапан 2, который, опу­скаясь вниз, перекроет каналы 8 первой ступени, и воздух будет направлен по кана­лам 6 во вторую ступень 10 без остановки компрессора.

В этих условиях первая ступень эр­лифта обеспечивает первоначальное сниже­ние гидростатического давления столба жидкости над смесителем второй ступени, опущенным под динамический уровень на глубину, соответству­ющую необходимому коэффициенту загрузки, что позволяет ввести в работу вторую ступень эрлифта (и в целом работу эрлифтного водоподъемника), не прибегая к повышенным пусковым давлениям компрессора.

Расчет глубины загрузки ступеней эрлифта производится следующим образом (рис. 38).

При расчете глубины загруз­ки смесителя первой ступени Н ₁ необходимо учитывать обязатель­ное условие: столб воды над сме­сителем первой ступени не дол­жен превышать 60-65 м, что соот­ветствует максимальному давле­нию большинства применяемых передвижных компрессоров (0,6-0,7 МПа), так как в противном слу­чае включить в работу первую ступень не удастся.

Таким образом, Н ₁ определяется заранее по формуле:

, (18)

где h₀ – глубина статического уровня, м; Р_м – максимальное давление компрессора, МПа.

Рабочее давление компрессора Р₁ (в МПа) определяется по формуле:

, (19)

где h ₁ – глубина динамического уровня, м; К ₁ – коэффициент загрузки смесителя.

После включения в работу первой ступени компрессор начина­ет работать на пониженном давлении, соответствующем давлению рабочего столба жидкости над смесителем, т.е. образуется опреде­ленный резерв давления, который и будет определять глубину за­грузки смесителя второй ступени Н ₂.

Это обеспечивается за счет непрерывности процесса, так как вторая ступень включается практически сразу после отключения первой ступени.

Тогда:

. (20)

Рис. 38. Монтажная схема ступенчатого эрлифта

1 - ниппель замка; 2 – воздухопроводные трубы; 3 - распределительный узел; 4, 5 - трубы первой (4) и второй (5) ступеней со смесителями.

Пример 6:

Исходные данные: статический уровень h₀= 70 м, динамический уровень h₁ =80 м, максимальное давление компрессора Р_м= 0,65 МПа.

Решение:

Во избежание работы компрессора на предельной нагрузке примем загрузку смесителя первой ступени под статический уро­вень 60 м, т.е. Н ₁ = 70+60=130м, что будет соответствовать пуско­вому давлению компрессора 0,6 МПа.

.

При таком коэффициенте загрузки эрлифт будет работать в неустойчивом режиме и потребуется включение второй ступени.

МПа.

м.

.

При таком коэффициенте загрузки эрлифт будет работать в бо­лее устойчивом режиме, несмотря на выбранные достаточно жест­кие условия.

В процессе откачки предварительные расчетные параметры эр­лифта корректируются с учетом фактических понижений уровня (динамических уровней), а не ожидаемых, принятых в расчетах.

Использование ступенчатых эрлифтов существенно расширяет область применения эрлифтных водоподъемников, являющихся в определенных условиях одним из основных средств освоения сква­жин на воду и проведения опытно-фильтрационных работ, в том чис­ле при значительных дебитах скважин и неудовлетворительных ха­рактеристиках водоносных горизонтов (низкие статические (динамические) уровни воды), а также позволяет проводить опробование в скважинах относительно небольших диаметров.

Разработанная новая конструкция ступенчатого эрлифта позво­ляет значительно облегчить конструкции гидрогеологических сква­жин и сократить сроки их сооружения; она достаточно проста в изго­товлении и не вызывает трудностей при установке в скважине.

Дата добавления: 2015-07-14