4.Уравнение тепловой энергии (теплового баланса).

Ф_с = Ф_{н +} Ф_р, Ф_с = q_с · ρ_с · Q_с, Ф_н = q_н · ρ_н · Q_н, Ф_р = q_р · ρ_р · Q_р,

q_с · ρ_с · Q_с = q_н · ρ_н · Q_{н +} q_р · ρ_р · Q_р,

q_с = c_с · Δt _с; q_н = c_н · Δt _н; q_р = c_р · Δt _р,

Δt _с = 0; Δt _н = t _с - t _н; Δt _р = t _с - t _р,

где Ф_с, Ф_н, Ф_р – тепловой поток (поток теплоты, тепловая мощность) смешанный, инжектируемый и рабочий соответственно; q_с, q_н, q_р – удельная теплота смешанной, инжектируемой и рабочей среды соответственно; ρ_с, ρ_н, ρ_р – плотность смешанной, инжектируемой и рабочей среды соответственно; c_с, c_н, c_р – удельная теплоёмкость смешанной, инжектируемой и рабочей среды соответственно; Δt_с, Δt _н, Δt _р – приращение температуры смешанной, инжектируемой и рабочей среды соответственно; t _с, t _н, t _р – температура смешанной, инжектируемой и рабочей среды соответственно.

Принцип действия струйного насоса

Принцип действия струйного насоса заключается в следующем. 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 приемную камеру и движется с рабочей струей, образуя смешанный поток.

Принцип действия струйного насоса

1 – рабочее сопло; 2 – конфузор; 3 – смесительная камера; 4 – диффузор;

Q_н, Q_р, Q_с – инжектируемый, рабочий и смешанный (сжатый) поток соответственно;

Р_н, Р_р, Р_с – абсолютное давление инжектируемого, рабочего и смешанного потока соответственно

Конструкции струйных насосов и скважинных струйных насосных установок (СНУ)

Насос струйный (без пакера) с центральным (а) и боковым расположением (б) смесеподъёмных труб

1 – смесеподъёмная труба; 2 – напорная труба; 3 – обратный клапан; 4 – рабочее сопло;

5 – смесительная камера; 6 – диффузор

Насос струйный (с пакером)

1 – рабочее сопло; 2 – гидравлический пакер; 3 – диффузор; 4 – пьезометрическая трубка; 5 – нагнетательная труба; 6 – отверстия; 7 – колено

Диффузор струйного насоса служит для гашения скорости и увеличения давления смешанного потока. Для того, чтобы не произошло отрыва струи смешанного потока от внутренней поверхности диффузора угол его раствора β_д не должен превышать 12º: 0 < β_д ≤ 12º. Гидравлический пакер служит для изоляции ствола фильтровой колонны: он удерживает столб жидкости, расположенной выше пакера, от проникновения в продуктивный горизонт. Для этого в нагнетательной трубе, находящейся внутри пакера, имеются два отверстия, благодаря которым при работе струйного насоса внутри пакера создается высокое давление. В результате пакер расширяется и плотно прижимается к внутренней поверхности эксплуатационной (фильтровой) колонны. Пьезометрическая трубка необходима для измерения уровня жидкости в скважине при помощи электроуровнемера.

Схема скважинной струйной насосной установки (СНУ)

1 – эксплуатационная (фильтровая) колонна; 2 – нагнетательная труба; 3 – пакер гидравлический; 4 – фильтр; 5 – пьезометрическая трубка; 6 – промежуточная емкость; 7 – всасывающий шланг; 8 – нагнетательный шланг; 9 – мерная емкость; 10 – приводящий поверхностный насос

Струйный насос, предназначенный для откачки воды, называют водоструйным насосом. Подача водоструйных насосов определяется с помощью промежуточной и мерной емкости. Расход жидкости, вытекающей из промежуточной емкости, составляет подачу струйного насоса, или дебит скважины. Для измерения понижения уровня жидкости в скважине используется контактный уровнемер с датчиком, спускаемым в пьезометрические трубки.

Основные параметры водоструйных насосов

Параметры	Типоразмер насоса
	НВ -89	НВ -108	УНВ -127/168
Тип	Водоструйный эжекторный
Привод:	Приводящий (буровой) насос
Подача Qр приводящего насоса, м³/ч	14	16	16 – 18
Давление приводящего насоса, МПа	2,0	2,5	3,5 – 4,0
Подача Qн водоструйного насоса (м³/ч) при высоте подъема воды, м:
0 – 10	20	35	32
10 – 30	15	24	20
30 – 50	6	10	15
50 – 70	3	5	10
70 – 90	0	0	5
Диаметр фильтровой колонны, мм	89	108	127, 146, 168
Масса, кг	6	9	16