4.4 Варіанти завдань

Вихідні дані для виконання лабораторної роботи згідно з варіантом студента наведено нижче.

Рисунок 4.11 - Схематичне зображення встановленого дроселя для вибору вихідних даних

Внутрішній діаметр труби D = 88,6; 76; 62; 50,3мм;

Діаметр штуцера d=0,09·D, мм;

Довжина штуцера l=4·d+0,1·і, см;

Довжина труби перед штуцером L₁=50+і, см;

Довжина труби L=2+0,1·i, м;

Витрата газу Q_г=0,45+0,1·і, м³/с;

Витрата рідини Q_р=4+0,1·і, м³/с;

і - номер варіанту.

4.5 Контрольні запитання

1. Що таке дросель?

2. Дайте визначення поняттю "дроселювання"?

3. Що характеризує коефіцієнт Джоуля-Томпсона?

4. Поясніть який характер мають лінії потоку, при проходженні газу чи рідини через дросель?

5. Де і з якою метою на практиці використовують дроселювання?

6. Запишіть і поясніть основні залежності для розрахунку параметрів штуцера при русі рідини та газу.

Лабораторна робота № 5 моделювання процесу ежекції рідин і газів у процесі нафтогазовидобування

5.1 Мета роботи

Ознайомитись з процесом руху рідини і газу через ежектор. Навчитись моделювати даний процес та визначати його основні характеристики з використанням 3D моделювання.

5.2 Теоретичні відомості

Ежекційні насоси (ежектори) - гідравлічні пристрої, в яких відбувається передача кінетичної енергії від одного середовища, що рухається з більшою швидкістю, до іншого. Ежектор, працюючи за законом Бернуллі, створює в звужуючому перетині знижений тиск одного середовища, що викликає підсмоктування в потік іншого середовища, яке потім переноситься і віддаляється від місця всмоктування енергією першого середовища. Ежектори використовуються в струменевих насосах, наприклад водоструминних, рідинно-ртутних, парортутних, паромасляних. Струменевий насос - пристрій для нагнітання (інжектор) або відсмоктування (ежектор) рідких або газоподібних речовин, транспортування гідросумішей (гідроелеватор), дія якого заснована на захопленні нагнітаючої (відкачуваної) речовини струменем рідини, пари або газу (відповідно розрізняють рідкоструминні, пароструминні і газоструминні насоси ).

Коли рідина (або газ) протікає по трубопроводу, що має звуження, тиск у звуженні знижується, порівняно з іншими частинами трубопроводу (якщо при цьому швидкість потоку у звуженні не досягає швидкості звуку). Завдяки цьому в камері змішування створюється розрідження, що забезпечує всмоктування низьконапірного середовища. Струменеві насоси мають просту конструкцію, надійні і довговічні в експлуатації, але їх ККД не перевищує 30%.

Вперше це було встановлено італійським фізиком Дж. Вентурі (1746-1822), на ім'я якого була названа трубка, заснована на даному явищі. Якщо відсмоктуючий обсяг приєднати до труби в місці її звуження, то газ з нього буде переходити в область зниженого тиску й нестися струменем рідини. На рисунку 5.1 наведено принципову схему ежектора.

1 - камера всмоктування середовища, яке ежектується; 2 - канал (камера) змішування двох потоків; 3 - канал подачі високонапірного середовища; 4 - сопло каналу подачі; 5 - патрубок всмоктування (забору) низьконапірного середовища; 6 - вихідний дифузор ежектора.

Рисунок 5.1 - Принципова схема ежектора

Не зважаючи на їх досить низький ККД, вони часто виявляються незамінними. Їх використовують у харчовій промисловості, для відкачування рідини з резервуарів, якщо інші насоси не підходять. Досить широко струменеві насоси використовуються у процесах видобутку нафти , особливо в умовах з підвищеним газовим фактором. За кордоном струменеві насоси широко застосовуються для відкачування нафти з свердловин. Для цього на майданчику свердловини встановлюється автономна, досить складна система, що складається з насосів, сепараторів та іншої спеціальної техніки. У різних країнах розроблено багато модифікацій струменевих насосів і програм розрахунку їх режимів та геометрії для оптимальної роботи в різних умовах. У Росії струменеві насоси використовувалися в основному для освоєння свердловин.

Високоефективним методом боротьби з винесенням пластової рідини є зниження тиску на гирлі обводненої свердловини шляхом введення в експлуатацію дотискуючої компресорної станції або застосування ежекторів. В останньому випадку зниження тиску на гирлі свердловини здійснюється за рахунок використання енергії газу високого тиску від наявних на родовищі високонапірних свердловин, розміщених поряд інших родовищ, підземних газосховищ і магістральних газопроводів. Ежекторна установка встановлюється безпосередньо на гирлі свердловин, якщо поруч наявне джерело газу високого тиску, або монтується на установці комплексної підготовки газу після сепаратора першої ступені сепарації і теплообмінника. Газ високого тиску надходить у центральне сопло ежектора, а продукція обводненої низьконапірної свердловини — в приймальну камеру ежекторної установки.

Перевагою струменевих насосів є їх простий монтаж та невеликі розміри. В цілому, можна сказати, що струменеві насоси, незважаючи на свою простоту, все ще актуальні.