Гидравлические струйные насосы

Особый вид гидравлических насосов, завоевывающий широкое признание, — это гидравлические струйные насосы. Обычно они работают как безобсадные насосы только с одной магистралью и не требующие газоотвода (рис. 10.30).

Рис. 10.29. Внутрискважинные гидравлические насосные узлы с замкнутыми гидравлическими системами

Рис. 10.30. Безобсадный гидравлический струйный насос

Основные рабочие детали гидравлического струйного насоса: форсунка, горловина и диффузор. Форсунка преобразует энергию рабочей жидкости высокого давления и малой скорости в энергию высокой скорости и низкого давления. После этого рабочая жидкость смешивается в горловине с жидкостью низкого давления на приеме насоса, создавая поток низкого давления со скоростью меньшей, чем на выходе из форсунки, но тем не менее достаточно высокой.

Рис. 10.31. Профили давления и скорости внутри гидравлического струйного насоса

Кинетическая энергия этого смешанного потока далее преобразуется в диффузоре в статическое давление, чтобы обеспечить подъем жидкости из скважины (рис. 10.31). В качестве рабочей жидкости можно использовать нефть или воду.

Работа струйного насоса зависит скорее от массы, чем от объема перекачиваемой жидкости. Это позволяет оперировать с некоторым, хотя и небольшим, количеством газа. Гидравлические струйные насосы также чувствительны к колебаниям давления всасывания, которое должно быть известно, чтобы выбрать эффективное сочетание форсунки и горловины для достижения заданной нормы отбора из скважины. Выбор соотношения глубины установки насоса, давления всасывания, отбора из скважины, скорости и давления рабочей жидкости настолько сложен, что рассчитывать размеры форсунки и горловины обычно приходится с помощью компьютера.

Достоинства и недостатки

Достоинства

Среди достоинств гидравлической добычи важное место занимают ее хорошая приспособляемость к ситуациям, когда происходит искривление скважины, эксплуатационная гибкость в изменяющихся скважинных условиях и эффективность при работе на группе скважин. Применение гидравлических насосов не ограничено по глубине и добываемому объему, подобно штанговым насосам.

Открытые гидравлические насосные установки легче монтировать и они не столь громоздки: их небольшие габариты позволяют использовать их в районах городской застройки; они могут приводиться в действие электричеством или газом; и, если использовать свободные насосы, не требуется подъемных приспособлений для технического обслуживания или замены скважинного оборудования.

Недостатки

Применение гидравлических насосов не лишено недостатков. Добыча жидкости с высоким содержанием песка или других абразивных материалов может вызвать затруднения. Коррозия также может потребовать применения замкнутых систем рабочей жидкости, а это увеличивает затраты. Горючая рабочая жидкость при высоком давлении создает проблемы в плане техники безопасности, а Цобыча флюидов с высоким соотношением газа и жидкости может потребовать дополнительной магистрали. При конструировании гидравлических насосов следует избегать кавитаций и создания частичного вакуума.

Начальные капиталовложения в установку гидравлических насосов обычно высоки, особенно с учетом того, что эксплуатационный и обслуживающий персонал должен быть специально обучен. Эти затраты и тот факт, что вероятность отказа примерно вдвое выше, чем у штанговых насосов, свидетельствуют о том, что использование гидравлических насосов не всегда является лучшей альтернативой.