Установка для аэрирования жидкости

Установка предназначена для аэрирования жидкости и может быть использована при бурении скважин и добыче нефти. Установка содержит систему подачи жидкости, разгонную камеру, сопловый блок, систему подвода газа, камеру смешения, при этом сопловый блок имеет многосопловую часть, в которой установлены последовательно тонкие диски с возможностью подачи между ними эжектируемого потока газа. Каждый диск имеет центральное коническое отверстие, сужающееся по ходу движения основного потока жидкости. Тонкие диски могут быть установлены с зазором между собой и/или иметь радиальные канавки. Технический результат - повышение КПД, простота сборки и сравнительно низкая стоимость. 4 з.п. ф-лы, 2 ил.

 

Изобретение относится к эжекторным установкам и может быть использовано при бурении скважин и добыче нефти.

Известен эжекторный увеличитель тяги турбореактивного двигателя, содержащий патрубок подвода пассивной среды, камеру смешения, диффузор и установленные на стенках патрубка активные сопла, расположенные под углом к оси камеры смешения и меридиальной плоскости (патент RU 1093062, класс F02К 1/36, 1994).

Известный эжекторный увеличитель тяги работает при близких давлениях основного и эжектируемого потоков. Если давление основного потока значительного выше эжектируемого, коэффициент эжекции резко падает.

Известен эжектор, содержащий активное сопло, коническую приемную камеру, камеру смешения и диффузор, при этом длина камеры смешения и длина диффузора связаны определенным соотношением (патент RU 2151919, класс F04F 5/04, 2000).

При таком конструктивном выполнении эжектора для поддерживания высокого КПД необходимо подводить эжектируемый поток с большим давлением.

Наиболее близким к предлагаемой установке по технической сущности является жидкостно-газовое эжектирующее устройство, содержащее систему подачи жидкости, разгонную камеру, сопловый блок, систему подвода газа, камеру смешения (патент RU 2232924, класс F04F 5/02, 2004).

Известное устройство имеет невысокий КПД при большой разнице давлений эжектируемого и основного потока.

Кроме того, все вышеуказанные известные установки работают, не испытывая большого противодавления подаваемому потоку жидкости.

При бурении скважин и добыче нефти подаваемый поток жидкости испытывает сильное противодавление. В этих условиях в приведенных выше установках поток жидкости меняет траекторию и заворачивается в зону подаваемого газа, тем самым запирая эжектор.

Техническая задача, на решение которой направлено изобретение, состоит в создании не дорогостоящей, не взрывоопасной установки для аэрирования жидкости, обладающей низкой металлоемкостью, высокой надежностью при длительной эксплуатации и обеспечивающей высокоэффективное водогазовое воздействие на нефтяные пласты.

Технический результат, получаемый при реализации изобретения, состоит в получении высокого КПД установки при значительной разнице в давлениях основного потока нагнетаемой под высоким давлением жидкости и подаваемого под низким давлением эжектируемого газа.

Для достижения указанного технического результата в установке для аэрирования жидкости, содержащей систему подачи жидкости, разгонную камеру, сопловый блок, систему подвода газа, камеру смешения, согласно изобретению сопловой блок имеет многосопловую часть, в которой установлены последовательно тонкие диски с возможностью подачи между ними эжектируемого потока (газа). Каждый диск имеет центральное коническое отверстие, сужающееся по ходу движения основного потока (жидкости).

Тонкие диски могут быть установлены с малым зазором между собой и/или иметь радиальные канавки.

Благодаря многосопловой конструкции эжектора и ввиду малых толщин дисков установка для аэрирования жидкости работает при большой разнице давлений основного и эжектируемого потоков.

За счет значительной длины окружности отверстий в дисках и большого количества дисков необходимое для аэрации количество воздуха подается из системы подвода газа.

Представленная совокупность существенных признаков установки обеспечивает высокий КПД при эксплуатации с большим противодавлением потоку жидкости в циркуляционной системе скважин.

На фиг.1 показан вид устройства в продольном разрезе; на фиг.2 - рабочая часть соплового блока.

Установка для аэрирования жидкости содержит систему подачи жидкости 1, разгонную камеру 2, сопловый блок 3, систему подвода газа 4, камеру смешения 5.

В многосопловой части соплового блока последовательно установлены с зазором между собой тонкие диски 6 с центральным коническим отверстием, сужающиеся по ходу движения жидкости. Половина угла конуса отверстия (угол среза) α=10-30°. Оптимальная толщина дисков b=1,5-4,0 мм. Тонкие диски могут иметь радиальные канавки.

Установка для аэрирования жидкости работает следующим образом.

Рабочая жидкость, нагнетаемая насосом, из системы подачи жидкости 1 попадает в разгонную камеру 2.

В многосопловую часть соплового блока 3 из системы подвода газа под низким давлением подается эжектируемый поток, который через зазоры между дисками 6 и/или по радиальным канавкам дисков 6 поступает к потоку жидкости, проходя последовательно установленные диски.

Ввиду малой толщины дисков 6 жидкость не успевает войти в щели между дисками и создает на стыке дисков в начале большого основания конического отверстия вакуумную зону геометрической тени А, показанную на фиг.2. Малая толщина диска не позволяет наружным слоям потока жидкости круто изменить их траекторию. Расширяясь, поток ударяется о стенки отверстия следующего диска, вновь сужается и выходит в отверстие следующего диска. Проходя вакуумные зоны А, поток жидкости засасывает эжектируемый газ, который смешивается с жидкостью в камере смешения 5 и далее подается в скважину.

Установка прошла промышленное испытание, и ее внедрение обеспечит получение большого экономического эффекта за счет высокого КПД, простоты сборки и сравнительно низкой стоимости.

1. Установка для аэрирования жидкости, содержащая систему подачи жидкости, разгонную камеру, сопловый блок, систему подвода газа, камеру смешения, отличающаяся тем, что сопловый блок имеет многосопловую часть, в которой установлены последовательно тонкие диски, с возможностью подачи между ними эжектируемого потока газа, при этом в каждом диске выполнено центральное коническое отверстие, сужающееся по ходу движения потока жидкости.

2. Установка по п.1, отличающаяся тем, что тонкие диски в сопловом блоке установлены с малым зазором между собой.

3. Установка по п.1, отличающаяся тем, что в тонких дисках выполнены радиальные канавки для прохода эжектируемого потока газа.

4. Установка по п.1, отличающаяся тем, что толщина дисков равна 1,5-4,0 мм.

5. Установка по п.1, отличающаяся тем, что половина угла конуса центрального конического отверстия составляет 10-30°.