5.6. Определение диаметров водоподъемных и воздухопроводных труб

Диаметр водоподъемных труб определяется объемным расходом эмульсии (смеси вода + воздух) и скоростью её движения в водоподъемной колонне. Для выбора внутреннего диаметра водоподъемных труб необходимо определить объемный расход эмульсии непосредственно выше смесителя и на изливе по формулам (9.17) и (9.18)

объемный расход смеси у смесителя (размерность)

(9.17)

объемный расход смеси у излива

(9.18)

где Q – проектный дебит скважины, м³/ч;

V₀ – удельный расход воздуха, определяемый по формулам (9.8) или (9.9) в зависимости от принятой схемы эрлифта, м³;

h – глубина динамического уровня от уровня излива, м;

К – коэффициент погружения эрлифта.

Внутренний диаметр водоподъемных труб определяется отдельно для сечения у смесителя и у излива. Из двух значений принимают большее или по расчетным данным применяют ступенчатую конструкцию водоподъемной колонны.

Внутренний диаметр водоподъемных труб у смесителя определяется по формулам (9.19) и (9.21), на изливе – по формулам (9.20) и (9.22).

При расположении труб "рядом"

(9.19)

(9.20)

При расположении труб "внутри"

(9. 21)

(9.22)

где d_с – внутренний диаметр водоподъемных труб у смесителя, м;

d_и – внутренний диаметр водоподъемных труб на изливе, м;

q_c – объемный расход эмульсии у смесителя, определяемый по формуле (17), м³/с;

q_u – объемный расход эмульсии (смеси) на изливе, определяемый по формуле (18), м³/с;

v_c и v_и – соответственно скорость движения эмульсии у смесителя и на изливе, м/с;

d₁ – наружный диаметр воздухопроводных труб, м.

Скорость движения эмульсии в водоподъемной колонне возрастает по мере движения вверх и зависит от глубины динамического уровня.

Ориентировочно скорости движения эмульсии у смесителя и на изливе можно взять из табл. 9.6.

Таблица 9.6

Глубина динамического уровня h, м	10	20	30	40	50	60
Скорость движения эмульсии у смесителя vc, м/с	1,3	1,8	2,2	2,7	3,2	3,6
Скорость движения эмульсии на изливе vи,, м/с	5	6	7	8	9	10

Превышение этих значений может привести к так называемому "проскальзыванию воздуха".

Наружный диаметр воздухопроводных труб можно ориентировочно принять по табл. 9.7 в зависимости от диаметра водоподъемных труб.

Таблица 9.7

Наружный диаметр водоподъемных труб, мм	108	127	146	168	219	273
Диаметр воздухопроводных труб, мм	19…25	20…26	21…27	25…32	32…38	38…54

Диаметр воздухопроводных труб подбирают с таким расчетом, чтобы скорость движения сжатого воздуха в них не превышала 10 м/с.

Внутренний диаметр воздухопроводных труб определяется по формуле

(9.23)

где W – объемный расход воздуха, определяемый по формуле (9.5), м³/мин;

v_в – скорость движения сжатого воздуха (принимается не более 10 м/с), м/с;

P_р – рабочее давление воздуха, определяемое по формуле (9.12), МПа.

В качестве водоподъемных труб применяют обычно обсадные трубы, размеры которых можно найти в литературе.

В качестве воздухопроводных труб наиболее часто применяют газовые трубы по ГОСТ 3262-75, размеры которых приведены в табл. 9.8.

Таблица 9.8

Диаметр, мм Наружный Внутренний Наружный диаметр муфты, мм

17 13 22

21,25 15,75 26

26,75 21,25 35

33,5 27,0 45

42,25 35,75 56

48,3 40,3 63,5

60,3 53,3 78

75,5 69,1 94

Трубы эрлифта должны вписываться во внутреннее сечение эксплуатационной колонны. Исходя из этого внутренний диаметр эксплуатационной колонны должен быть не менее:

– при расположении труб рядом

(9.24)

– при расположении труб внутри

(9.25)

где D_м – наружный диаметр муфт водоподъемной колонны;

d_м – наружный диаметр муфт воздухопроводной колонны;

δ – зазор между трубами (10…15 мм).

Коэффициент полезного действия эрлифтной установки определяется по формуле

(9.26)

где Q – проектный дебит скважины, м³/ч;

h – глубина динамического уровня от уровня излива, м;

N_д – действительная мощность на валу компрессора, определяемая по формуле (9.16).