RU27171U1 - Насосный агрегат для прокачки скважины - Google Patents

Description

НАСОСНЫЙ АГРЕГАТ ДЛЯ ПРОКАЧКИ СКВАЖИНЫ

Полезная модель относится к области насосостроения и может найти применение нри прокачке скважин на воду для водопонижения при строительстве шахт, карьеров, для водоснабжения из подземных источников.

Прокачку скважин на воду производят на заключительном этапе ее сооружения - после устройства фильтров или при замене их (при установке впотай) для выноса мелких частиц поступающих из пласта через фильтр в скважину и оседающих в отстойнике, фильтровой части скважины. Как правило, при прокачке скважин объем откачиваемой воды превышает расчетный эксплуатационный в 1,3-1,5 раза, что представляет определенную сложность при ограниченных размерах поперечного сечения скважины.

Для прокачки скважин известен эрлифт, представляющий собой два става труб расположенных концентрично (или параллельно). Трубы в верхней части связаны двухканальным вертлюгом. Для работы эрлифта необходим компрессор соответствующей производительности и монтажная установка.

Недостатком эрлифтной системы является неприемлемость ее при глубине динамического зфовня более 0,6 глубины скважины, что удовлетворяет условиям в крайне редких случаях. Кроме того, это технически и экономически невыгодно (Справочник по бурению скважин на воду. Дубровский В.В. и др. М. Недра, 1972, с. 511).

Известны также эжекторные снаряды, разработанные институтом ВИОГЕМ, которые могут быть применены при любом динамическом уровне в скважине (крепление скважин большого диаметра. Г.Б.Добровольский, Д.М.Казикаев, В.П.Петриченко. Недра, М., 1988, с. 191).

2002И5911

Я

МПК Р04Д 13/10

Недостатком их является необходимость применения буровой установки с поршневыми насосами большой приводной мощности, специального комплекта двойного бурового става труб с оснасткой по обвязке. Для организаций, эксплуатирующих единицы скважин, применение эжекторных снарядов сложно организационно (привлечение специализированных организаций при периодических чистках и прокачках скважин) и затратно экономически.

Наиболее близким по совокупности признаков с заявляемой полезной моделью является насосный агрегат для прокачки скважины ГНГ (отчет института ВИОГЕМ per. N° 70042992 за 1972 г.). Насосный агрегат включает не менее двух насосов: погружной и водоструйный. Водоструйный насос установлен над погружным и его сопло соединено с выходом погружного насоса в водоподъемный став. Это позволяет водоструйному насосу работать за счет погружного насоса, при этом задано, что всасывающая полость погружного насоса должна контактировать с чистой водой (без механических взвесей в воде изнашивающих его проточную часть), а всасывающая полость водоструйного насоса контактирует с зоной воды со взвесями. Зоны чистой воды и воды со взвесями обеспечиваются гидроциклоном, который призван делить поступаюп:(ую из скважины воду на чистую и воду со взвесями. Однако практика показала, что гидроциклоны не обеспечивают достаточного очищения воды с доведением до допустимых норм для погружных насосов. И это приводит к ускоренному износу погружного насоса. Кроме этого к недостаткам прототипа следует отнести то, что он не очищает скважину ниже места его установки от взвесей оседающих в отстойнике и фильтре вследствие низких скоростей потока воды со взвесями.

Задачей полезной модели является создание насосного агрегата для прокачки скважины с ограниченным диаметром, обеспечивающего откачку

объема воды, превышающего расчетный эксплуатационный объем откачки с разделением ее на загрязненную и относительно чистую.

Техническими результатами, которые могут быть получены при использовании предлагаемой модели являются.

Обеспечение подачи требуемого объема жидкости из скважины ограниченного диаметра для очистки прифильтровой зоны водоносного горизонта от частиц, откачиваемых из пласта при этом режиме;

Обеспечение возможности откачивания загрязненной части воды из отстойника скважины при любом положении динамического уровня.

Предотвращение абразивного износа погружного насоса.

Рещение указанной задачи и достижение технических результатов стали воможны благодаря тому, что в известном насосном агрегате для прокачки скважин, включающем погружной и водоструйный насосы таким образом, что водоструйный насос установлен над погружным насосом и соединены с его выходом через сопло в водоподъемный став труб подачи водоструйного и погружного насосов, насосный агрегат дополнительно снабжен корпусом в виде двух концентрично расположенных труб, кольцевое пространство между которыми образует всасывающий канал водоструйного насоса, соединенный с продолжающим ею дополнительным нижним узлом насосного агрегата с трубой, а погружной насос расположен по центру внутренней трубы корпуса, образуя между своей боковой наружной поверхностью и внутренней поверхностью этой трубы всасывающий канал погружного насоса, который соединен окнами, выполненными друг напротив друга в обеих трубах в нижней части корпуса, с пространством, образованным стенкой скважины и внешней трубой корпуса, для чего противолежащие окна в обеих трубах соединены трубчатыми элементами с возможностью перекрытия кольцевого пространства между трубами так, чтобы их длина была равна расстоянию между трубами плюс толщина внещней трубы, а суммарная площадь окон эквивалентна по сопротивлению

входа жидкости площади всасывающего канала поп ужного насоса, при этом площадь сечения по внещнему диаметру труб дополнительного нижнего узла насосного агрегата равна минимальной для всаса водоструйного насоса, обеспечивающей совместно с максимальным отвлечением потока всасывания водоструйного насоса, скорость потока воды, при которой частицы, создающие угрозу абразивного износа, не попадают в погружной насос. Сущность полезной модели иллюстрируется фигурой, на которой изображена схема насосного агрегата в скважине.

Насосный агрегат включает: погружной насос, составленный из центробежного насоса 1 и электродвигателя 2, водоструйный насос 3 с соплом 4, корпус насосного агрегата, состоящий из концентрично расположенных труб внещней 5 и внутренней 6, верхний соединительный узел с выводом в водоподъемный став 7 и нижний соединительный узел со всасывающим трубопроводом 8 водоструйного насоса 3. В нижней части обеих труб 5 и 6 корпуса насосного агрегата выполнены окна 9, соединяющие трубчатыми элементами (на фиг. йе показаны) кольцевое пространство 10, образованное скважиной 11 и внешней трубой 5 корпуса насосного агрегата со всасывающим каналом погружного насоса.

Насосный агрегат работает следующим образом. При запуске в работу погружного насоса (1, 2) он захватывает воду из скважины 11 через окна 9. При этом водоструйный насос 3, получив поток воды в сопло 4 захватывает воду через трубопровод 8 из нижней части скважины. Уровень воды в скважине понижается и устанавливается в положении 12. При этом происходит поступление воды из пласта через фильтр 13. Чистая вода 14 поднимается вверх к всасывающим окнам 9 погружного насоса, а часть воды с частицами породы 15 опускается вниз к торцу трубы 8. Так как площадь сечения кольцевого пространства между стенками фильтра 13 и ставом труб велика и происходит одновременно движение частиц потока вниз к всасу водоструйного насоса, то частицы, которые могут оказывать абразивHoe воздействие на проточную часть погружного насоса опускаются вниз, мелкие (размеры в микронах), которые не вызывают образивного износа на детали погружного насоса поступают с потоком воды в погружной насос.

Таким образом, поступающая вода из водоносного горизонта разделяется на два потока - относительно чистый и загрязненный. Первый откачивает погружной насос, второй водоструйный.

Объем откачиваемой воды насосами подбирают расчетом по характеристикам скважины и необходимым объемам откачки каждым насосом.

Объем воды, поднимаемый водоструйным насосом при работе на него погружного, может составлять от 0,1 до 1,0 объема подаваемого погружным насосом. Так как режим прокачки скважин в водоносных горизонтах, представленных песками, происходит с регулированием водоотбора преимущественно от 0,5 до 1,5 расчетного дебита, то насосный агрегат выполнен с возможностью регулирования этого показателя заменой струйного аппарата с изменением соотношения объемов откачиваемой воды погружным и водоструйным насосами, используя и технологические методы регулирования отбора воды из скважины погружными насосами. Это дает возможность изменять скорость движения потока воды вверх ниже насосного агрегата и тем самым управлять содержанием механических примесей в воде откачиваемой погружным и водоструйным насосами.

С целью сохранения постоянной скорости движения загрязненного потока 18 во всасывающем канале водоструйного насоса и предотвращения возможного оседания частиц в нем площади каналов кольцевого сечения и нижнего става труб выполняют примерно равными, а площадь сечения между ними, ставом труб и стенками скважины выполняют максимально возможной за счет уменьшения диаметра става труб с тем, чтобы обеспечить оседание образивных частиц на забой скважины.

Входные окна 9 расположены в нижней части корпуса насосного агрегата. Это выполнено с тем, чтобы обеспечить достаточное охлаждение

электродвигателя погружного насоса потоком воды 16 поступаюпщм во всас 17 центробежного насоса 1 в связи с тем, что в насосном агрегате для прокачки скважин используются погружные насосы с максимальным напором и объемом подаваемой жидкости для данного диаметра скважины, ее производительности и глубины. Оба потока поступают в водоподъемный став 7 и на поверхность. По мере работы агрегата происходит очистка водоносного пласта от мелких взвесей, поступающих в скважину через фильтр и в итоге в скважину поступает вода без механических взвесей. На этом прокачка скважины заканчивается и начинается эксплуатация скважины с дебитом в 1,3-1,5 раза ниже максимального объема откачки из скважины на завершающем этапе прокачки ее, что обеспечивает требуемые условия работы погружных насосов.

Пример реализации насосного агрегата.

Прокачка водозаборных скважин после бурения и устройства гравийно-засыпного фильтра на Березовском водозаборе г.Железногорска Курской обл.

Скважины глубиной 40-45 м. Водоносный горизонт представлен среднезернистыми песками. Фильтры в скважинах гравийно-засыпные. Пески водоносного слоя содержат до 10 % частиц от 0,1 до 0,05 мм и менее, которые при прокачке скважины должны быть, в основном, удалены из прифильтровой зоны пласта и при этом сформирован фильтровый слой из более крупных частиц водоносного слоя и засыпанного в зафильтровое пространство скважины гравия.

Ожидают дебит скважины 50-60 . Для прокачки скважины необходим насосный агрегат общей подачей до 90 . Для этого насосный агрегат комплектуют погружным насосом с подачей 50-60 м/ч при напоре 100120 м вод.столба и водоструйным со сменными струйными аппаратами на подеос 20-50 % объема подачи погружным насосом на сопло.

Опускают в скважину на глубину «30 м насосный агрегат, запускают в работу погружной насос, регулируют его подачу от минимальной по установленному для прокачки режиму до максимальной повышая подачу с понижением поступления твердых взвесей с водой из пласта. После прекращения поступления взвесей в воде прокачка скважины заканчивается.

Claims (1)

1. Насосный агрегат для прокачки скважины включающий погружной и водоструйный насосы таким образом, что водоструйный насос установлен над погружным насосом и соединен с его выходом через сопло в водоподъемный став труб подачи водоструйного и погружного насосов, отличающийся тем, что насосный агрегат дополнительно снабжен корпусом в виде двух концентрично расположенных труб, кольцевое пространство между которыми образует всасывающий канал водоструйного насоса, соединенный с продолжающим его дополнительным нижним узлом насосного агрегата с трубой, а погружной насос расположен по центру внутренней трубы корпуса, образуя между своей боковой наружной поверхностью и внутренней поверхностью этой трубы всасывающий канал погружного насоса, который соединен окнами, выполненными друг напротив друга в обоих трубах в нижней части корпуса, с пространством, образованным стенкой скважины и внешней трубой корпуса для чего противолежащие окна в обеих трубах соединены трубчатыми элементами с возможностью перекрытия кольцевого пространства между трубами так, что их длина равна расстоянию между трубами плюс толщине внешней трубы, а суммарная площадь окон эквивалентна по сопротивлению входа жидкости площади всасывающего канала погружного насоса, при этом площадь сечения по внешнему диаметру труб дополнительного нижнего узла насосного агрегата равна минимальной для всаса водоструйного насоса, обеспечивающей совместно с максимальным отвлечением потока всасывания водоструйного насоса, скорость потока воды при которой частицы, создающие угрозу абразивного износа, не попадают в погружной насос.