第三节 射流泵采油射流泵属于水力泵,1852年由英国的 James发明本世纪 50年代用于原油开采,70年代在国外得到普遍应用。近年来我国开始使用。
一,
射流泵是一种特殊的水力泵,它没有运动件,是靠动力液与地层流体之间的动量转换实现抽油的 。
2.工作原理 1.系统组成地面部分,中间部分和井下部分 。
地面部分和中间部分 与水力活塞泵相同,所不同的是水力射流泵只能安装成开式动力液循环系统 。
井下部分 是射流泵,它是由喷嘴,喉管和扩散管三部分组成 。
喷嘴处,动力液的总压头几乎全部变为速度水头 。
混合室,原油则被动力液抽汲,与动力液混合后流入喉管 。
喉管处,d喉管 >d喷嘴,动力液和地层流体在喉管内充分混合后,速度水头降低,而压力水头有所回升 。
此时动力液失去动量和动能,地层流体得到动量和动能 。 但是,由于此时总水头仍主要是以速度水头的形式存在,压力水头还不足以将混合液举升到地面 。
扩散管,射流泵的最终工作断面为精细制造的扩散管断面,由于扩散管断面的面积逐渐增大,使得速度水头转换为压力水头,从而将混合液举升到地面 。
3.分类,按工作流体的种类分类,射流泵可分为 液体射流泵 和 气体射流泵 (喷射泵 )两种 。
二,
为了正确设计和使用射流泵,必须掌握射流泵的工作特性 (压力,流量与泵的几何尺寸之间的关系 )，
它反映了泵内的能量转换过程及主要工作构件 (喷嘴,
喉管 )对泵性能的影响 。
1) 无量纲压力比 指泵内地层液压力的增量 ( - )
与动力液压力的降低量 ( - )之比，即
2) 无量纲体积流量比 指地层流体的体积流量 与动力液的体积流量 之比，即
3) 无量纲面积比 指喷嘴截面积 与喉管截面积 之比,
即
DP mp fp
Dp mp
)(
)(
md
fm
D pp
pp
p
Dq
fq
dq
d
f
D q
q
q?
DA jA tA
t
j
D A
AA?
1,射流泵的无量纲工作特性参数
4) 无量纲密度比 指地层流体的密度 与动力液密度 之比,即
D? f?
d?
d
f
D?
2.
射流泵的工作特性是指无量纲压力比同无量纲流量比之间的关系,它反映了射流泵的内在特性 。 射流泵的工作特性方程是描述这种关系的表达式 。
根据能量守恒原理,
md
fm
D pp
pp
p
2223 )1()1)(1()
1()1()1[( DDDDdtD
D
DDsj qAqA
AqN
222 )
1()1()1/ [ ()]11)(1(2 D
D
DDsj
D
D
DDDD A
Aq
A
AqqA
dtjs,,,
—— 分别为吸入环道、喷嘴、喉管及扩散管摩擦损失系数。
3.
定义：地层液得到的能量 与动力液提供的之比 。 由 和
)( fmf ppq?
)( mdd ppq? Dp Dq
)(
)(
md
fmf
ppq
ppq
4,摩擦损失系数流体在射流泵各流道中流动时的摩擦系数,是影响能量转换和泵效的重要因素 。 目前各种摩擦损失系数主要有五组,列于表 11－ 3中 。
5.
根据质量守恒原理,可导出通过喷嘴的动力液流量的表达式为当喷嘴与喉管入口之间的距离比喷嘴直径大 1～ 2倍时有
2)
1
()1()1[(
)(2
D
D
DDsjd
fd
jjjd
A
A
q
pp
AAq
)1(
)(2
jd
fd
jd
pp
Aq
三,无量纲特性曲线射流泵的无量纲特性曲线就是反映射流泵的无量纲压力比 和泵效 η 与无量纲流量比 之间的关系曲线,如图 11－ 17所示 。 它反映了 取不同值时,
和 η 与 的对应关系 。
Dp Dq
DA Dp
Dq
四,射流泵的气蚀特性在吸入系统建立伯努利方程
2
)1(
2
s
fsinf pp
当吸入流量大于零时，喉管的入口压力 总是要小于吸入压力 。 若低于采出液的饱和压力,泵便会产生气蚀。因此，当吸入压力 为一定值时，喉管入口处 有最小值，其对应的吸入流量则为最大值。
inp
fp
inp bp
fp
inp
气蚀：喉管内液流中的气泡由于受力不均而破碎，由此产生的振动波及高速微量喷射，将会严重损坏泵的现象。
故应确定气蚀极限流量比 当 > 时，产生气蚀,Dcq Dq Dcq
布朗 (Brown)给出了当 及,并取时 的 表达式 0?s?
0.1?D?
0?bp Dcq
ffdc
f
j
D
D
Dc pppC
p
A
A
q
)(
1
1
式中 Cc——经验气蚀常数,实验值的范围在 0.80～
1.67之间,通常取其保守值 1.35。
选择时,应遵循以下基本原则：
1) 所选择的射流泵能够满足正常生产的需要 (即满足排量要求 )
2)
3) 在同等条件下,应使选择的射流泵具有较高的效率 。
五、
射流泵的选择，主要是确定喷嘴及喉管的规格型号。
1.确定射流泵的泵型，体现在最佳喷嘴和喉管的选择上。
2,在选择喷嘴和喉管时,通常是先计算出无量纲压力
，,
。 最后,
计算出所需喷嘴的截面积,并根据有关喷嘴和喉管的规格参数表中选择合适的喷嘴 。
Dp
Dq
fq dq
jA
3.面积比值通常是给定的，如未给定，则可根据泵效值确定下来后，喉管的规格也便随之确定下来。
DA
一,
射流泵是一种特殊的水力泵,它没有运动件,是靠动力液与地层流体之间的动量转换实现抽油的 。
2.工作原理 1.系统组成地面部分,中间部分和井下部分 。
地面部分和中间部分 与水力活塞泵相同,所不同的是水力射流泵只能安装成开式动力液循环系统 。
井下部分 是射流泵,它是由喷嘴,喉管和扩散管三部分组成 。
喷嘴处,动力液的总压头几乎全部变为速度水头 。
混合室,原油则被动力液抽汲,与动力液混合后流入喉管 。
喉管处,d喉管 >d喷嘴,动力液和地层流体在喉管内充分混合后,速度水头降低,而压力水头有所回升 。
此时动力液失去动量和动能,地层流体得到动量和动能 。 但是,由于此时总水头仍主要是以速度水头的形式存在,压力水头还不足以将混合液举升到地面 。
扩散管,射流泵的最终工作断面为精细制造的扩散管断面,由于扩散管断面的面积逐渐增大,使得速度水头转换为压力水头,从而将混合液举升到地面 。
3.分类,按工作流体的种类分类,射流泵可分为 液体射流泵 和 气体射流泵 (喷射泵 )两种 。
二,
为了正确设计和使用射流泵,必须掌握射流泵的工作特性 (压力,流量与泵的几何尺寸之间的关系 )，
它反映了泵内的能量转换过程及主要工作构件 (喷嘴,
喉管 )对泵性能的影响 。
1) 无量纲压力比 指泵内地层液压力的增量 ( - )
与动力液压力的降低量 ( - )之比，即
2) 无量纲体积流量比 指地层流体的体积流量 与动力液的体积流量 之比，即
3) 无量纲面积比 指喷嘴截面积 与喉管截面积 之比,
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4) 无量纲密度比 指地层流体的密度 与动力液密度 之比,即
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2.
射流泵的工作特性是指无量纲压力比同无量纲流量比之间的关系,它反映了射流泵的内在特性 。 射流泵的工作特性方程是描述这种关系的表达式 。
根据能量守恒原理,
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4,摩擦损失系数流体在射流泵各流道中流动时的摩擦系数,是影响能量转换和泵效的重要因素 。 目前各种摩擦损失系数主要有五组,列于表 11－ 3中 。
5.
根据质量守恒原理,可导出通过喷嘴的动力液流量的表达式为当喷嘴与喉管入口之间的距离比喷嘴直径大 1～ 2倍时有
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四,射流泵的气蚀特性在吸入系统建立伯努利方程
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当吸入流量大于零时，喉管的入口压力 总是要小于吸入压力 。 若低于采出液的饱和压力,泵便会产生气蚀。因此，当吸入压力 为一定值时，喉管入口处 有最小值，其对应的吸入流量则为最大值。
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1.67之间,通常取其保守值 1.35。
选择时,应遵循以下基本原则：
1) 所选择的射流泵能够满足正常生产的需要 (即满足排量要求 )
2)
3) 在同等条件下,应使选择的射流泵具有较高的效率 。
五、
射流泵的选择，主要是确定喷嘴及喉管的规格型号。
1.确定射流泵的泵型，体现在最佳喷嘴和喉管的选择上。
2,在选择喷嘴和喉管时,通常是先计算出无量纲压力
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计算出所需喷嘴的截面积,并根据有关喷嘴和喉管的规格参数表中选择合适的喷嘴 。
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3.面积比值通常是给定的，如未给定，则可根据泵效值确定下来后，喉管的规格也便随之确定下来。
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