Дослідження експлуатаційних характеристик високонапірного струминного насоса при його обертанні в свердловині

Abstract

Сучасні методи розрахунку високонапірних струминних насосів не враховують наявності відцентрових сил при обертанні наддолотної ежекційної системи в свердловині, що суттєво впливає на точність визначення її напірно-витратної та енергетичної характеристик при прогнозуванні режимів експлуатації. Структура рівнянь напірно-витратної характеристики високонапірного струминного насоса доповнена складовою, що визначає додатковий напір, викликаний впливом вихрових потоків при асиметричному обертанні ежекційної системи навколо осі свердловини. Під час моделювання робочого процесу струминного насоса співвідношення гідродинаміки, які традиційно застосовують для дослідження особливостей взаємодії змішуваних потоків, доповнені рівнянням збереження моменту кількості руху рідини. На основі спільного розв’язку рівнянь Бернуллі, збереження суцільності рухомого середовища, імпульсу та моменту кількості руху змішуваних потоків отримано співвідношення для аналітичного визначення додаткового динамічного напору, створюваного обертанням ексцентрично розміщеного струминного насоса в свердловині. Аналіз отриманого рівняння із врахуванням прийнятих при моделюванні припущень дозволив окреслити допустимі границі зміни коефіцієнта інжекції при використанні запропонованої методики розрахунку,  величина якого не повинна перевищувати 0,85…0,94 від максимального значення. В процесі дослідження отриманого рівняння встановлено екстремальний характер напірно-витратної та енергетичної характеристик наддолотної ежекційної системи. Величина оптимального напору та максимального ККД високонапірного струминного насоса та значення його основного геометричного параметра зв’язані обернено пропорційною залежністю. Обертання високонапірного струминного насоса в свердловині забезпечує зростання напору та ККД відповідно на 36,6 % та 62,09 %.