Патент на изобретение №2311566

(54) УСТАНОВКА ДЛЯ АЭРИРОВАНИЯ ЖИДКОСТИ

(57) Реферат:

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) =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.

Формула изобретения

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°.

РИСУНКИ