Ступінь розширення робочого потоку в компресорах великий. Відношення тисків робочого і інжектуємого потоків перед компресором в багато разів більше критичного відношення тисків. Ступінь стиску, що розвивається такими апаратами, переважно знаходиться в межах 2,5рсрн1,2. До них відносяться апарати для підвищення тиску відробленої пари, газу в сітці;
апарати з більшою ступінню розширення і більшою ступінню стиску. Такі апарати переважно застосовуються в установках, де потрібно підтримати глибокий вакуум. Вони називаються газоструминними чи паро струминними ежекторами. Ступінь стиску, що створюється такими апаратами, рсрн2,5;
апарати з більшим ступенем розширення і малим ступенем стиску. Такі апарати називаються газоструминними чи паро струминними інжекторами. До таких апаратів відносяться: пароповітряні інжектори котельних установок, повітряні обдув очні інжектори, газові інжекційні горілки.
Різнофазні струмінні апарати в залежності від пружніх властивостей взаємодіючих середовищ можна поділити на три типи:
апарати з пружнім робочим і непружнім інжектуємим середовищами;
апарати з непружним робочим і пружнім інжектуємим середовищами;
апарати, в яких обидва середовища непружні.
Класифікація струминних апаратів наведена в табл. 1.
Таблиця 1 – Класифікація струминних апаратів
Група апаратів | Стан взаємодіючих середовищ | Властивості взаємодіючих середовищ | Ступінь стиску, що створюється апаратами | Апарати
Рівнофазні | Агрегатний стан робочого і інжектуємого середовища однаковий | Пружні середовища | 1,2>2,5
>2,5
<1,2 | Газо (паро) струминні компресори
Газо (паро) струминні ежектори
Газо (паро) струминні інжектори
Непружні середовища | Будь-яка | Струминні насоси
Різнофазні | Агрегатний стан робочого і інжектуємого середовища неоднаковий | Робоче-пружнє, інжектуєме-непружнє | Будь-яка | Струминні апарати для пневмоавтотранспорту
Робоче-непружнє, інжектуєме-пружнє | Будь-яка | Водоповітряні ежектори
Робоча і інжектуєма-непружні | Будь-яка | Струминні апарати для гідро-транспорту
Змінної фазності |
Агрегатний стан одного з середовищ змінюється | Робочий-пружній, інжектуємий-непружне | Будь-яка | Пароводяні інжектори
Робоче-непружнє, інжектуємий-пружне | Будь-яка | Пароводяні зміщувачі підігрівачі
3. Розрахунок ежекторів для видобутку газу з лінз з різними пластовими тисками
Технологія розрахункового процесу зводиться до зниження тиску на гирлі низьконапірної свердловини за допомогою ежектора з метою забезпечення мінімально необхідного дебіту газу для виносу рідини із вибою низьконапірної свердловини.
Для розрахунку в якості низьконапірної свердловини виберемо свердловину 1-Чрн, а в якості високо напірної – 17-Чрн. Параметри високо напірної свердловини будуть сталими, а на низьконапірній свердловині будемо змінювати вибійний тиск.
Задамося значеннями вибійного тиску і для кожного значення знайдемо дебіт і гирловий тиск.
Дебіт свердловини шукаємо за формулою:
(5)
де А і В – коефіцієнти фільтраційних опорів ППЗ
;
Рпл – пластовий тиск, Рпл=1,5 Мпа;
Рвиб – вибійний тиск.
Знаходимо гирловий тиск
(6)
де, S=0,03415 (7)
- густина газу;
Lср – глибина до середини інтервалу перфорації;
Тср – середня температура по стовбуру свердловини.
(8)
dвн – внутрішній діаметр труб.
Мпа
Результати розрахунку дебіту і вибійного тиску наведені в табл. 2.
Табл. 2 – Залежність дебіту і гирлового тиску від вибійного тиску.
Вибійний тиск Рвиб, МПа | Дебіт свердловини Ч, тис.м3добу | Гирловий тиск Ру, МПа
0,75
0,7
0,65
0.6
0,55
0,5
0,45
0,4
0,35
0,3
0,25
0,2
0,15
0,1 | 0,765
0,795
0,822
0,848
0,871
0,892
0,912
0,929
0,944
0.956
0.967
0,976
0.983
0,988 | 0,711
0,663
0,616
0,569
0,521
0,474
0,426
0,379
0.331
0,284
0.236
0,189
0,141
0,093
Розрахунок зводиться до визначення конструктивних параметрів ежектора, тобто площі січення і діаметру центрального сопла ежектора.
Визначаємо коефіцієнт ежекції ежекторного пристрою:
(9)
де, Qн – подача високо напірного газу, тис.м3добу;
Qр – подача низьконапірного газу, тис.м3добу.
Перепад тиску
(10)
де, Рр. – тиск високо напірного газу, МПа;
Рн – тиск низьконапірного газу, Мпа
Тиск низьконапірного газу в січенні запирання при =1
Рст=Рн0,546 (11)
Рст=0,7110,546=0,387
Визначення безрозмірної величини РстРр, що характеризує відношення тиску низьконапірного газу в січенні запирання до вхідного тиску високо напірного газу
По знайденому значенню за таблицями газодинамічних функцій [5] знаходимо характеристику потоку газу високого тиску в січенні запирання
РРр=0,93
f0=0,39841
ТТ0=0.75875
Z1=2,09529
1=1,36
М=1,46
Визначаємо параметри суміші газів в кінці камери змішування:
(12)
де К – коефіцієнт ежекції
По таблицях газодинамічних функцій в зверхзвуковій області знаходимо параметри, що характеризують потік суміші газу в кінці камери змішування
3=1,27
g3=0,92086
РРр=0,97
Знаходимо основний геометричний параметр ежектора:
а=РКg3 (13)
де Р – перепад тиску;
К – коефіцієнт ежекції
а=1,8860,140,92086=0,248
Визначаємо ступінь стиску в ежекторі без врахування втрат в прямому стрибку ущільнення і дифузорі
(14)
де Р – перепад тиску
К – коефіцієнт ежекції
а – основний геометричний параметр ежектора
Визначаємо ступінь стиску з врахуванням втрат в прямому стрибку ущільнення
Рс1=Рс0,97=1,152 (15)
де Рс – ступінь стиску в ежекторі без врахування втрат в прямому стрибку ущільнення і дифузорі.
Визначаємо ступінь стиску в ежекторі з врахуванням втрат в дифузорі:
Рс2=Рс10,93=1,071 (16)
Визначаємо тиск при суміші газу після ежектора
Р0=РнРс2 (17)
Р0=0,7111,071=2,249Мпа
Визначення площі січення і діаметра центрального сопла. Приймаємо Т=1
де Qp – подача високонапірного газу
н – густина газу, кгм3
g=9,81 – прискорення вільного падіння, мс2
Рр. – тиск високо напірного газу, Мпа
м2
м (19)
Таблиця 3 – Результати розрахунку ежектора
Подача низьконапірного газу Qн, тис.м3добу | Тиск низьконапірного газу Рн, МПа | Діаметр сопла ежектора, м
0,765
0,795
0,822
0,848
0,871
0,892
0,912
0,929
0,944
0,956
0,967
0,976
0,986
0,988 | 0,711
0,663
0,616
0,569
0,521
0,474
0,426
0.379
0,331
0.284
0,236
0,189
0,141
0,093 | 0,0013
0,0013
0,0014
0,0015
0,0015
0,0016
0,0017
0,0018
0.002
0.0021
0.0023
0,0026
0,003
0.0037
Висновок
Отже, проаналізувавши результати розрахунку ??? пристрою можна зробити висновок, що при малих різницях тиску між високо напірною і низьконапірною свердловинами (0,45 – 0,75 МПа) діаметр сопла ежектора дуже малий, що свідчить про недоцільність його встановлення. У нашому випадку оптимальний діаметр сопла ежектора 0,003 м, препарату тисків при цьому буде рівний 1 Мпа.
Використання глибшого ежектора дозволяє зменшити витрати газоліфтного газу за рахунок збільшення дебіта свердловини за рахунок використання ефектора.
Отже, при незначному вмісті продукції до 300 см3/м3 пропоную наступну технології експлуатації газових свердловин газоліфтним способом з використанням глибинних ежектуючих пристроїв.