Выбор и расчет водоприемной части скважины

 

Тип водоприемной части зависит от характера пород водоносного горизонта. Так как водоносный горизонт сложен мелкозернистым песком II-ой категории по буримости, то принимаем фильтровую водоприемную часть. В соответствии с рекомендациями СНиП II-31-74 по выбору фильтров принимаем трубчатый фильтр с однослойной гравийной обсыпкой.

Расчет водоприемной части

Так как мощность пласта более 10 метров, то принимаем диаметр водоприемной части, а рассчитываем длину.

 

L=Q/(B•d•Vф•W)

 

Q - дебит скважины; d - диаметр водоприемной части; Vф - допустимая скорость фильтрации воды; W - скважность фильтра. Принимаем W равной 1.

 

Vф=65•3/ Кф

 

Кф - коэффициент фильтрации, м/сут; коэффициент фильтрации принимаем равным - Кф =5 м/сут.

Vф=65•3/ 5=111,2 м3/сут = 4,7 м3/ч

Диаметр каркаса фильтра по ГОСТу на обсадные трубы принимаем Ø 114 мм.

 

dф=(dк+2))=114+2•50=214 мм

 

dк - диаметр каркаса

) - толщина обсыпки принимаем=50 мм

L=21/(3,14•0,214•4,7•1)=6,6 м

Принимаем L=7 м.

Диаметр отверстий = 3•0,25=0,75

Длина надфильтровой трубы принимается равной из условия ее выхода из под башмака эксплуатационной колонны не менее чем на 5 м, исходя из этого принимаем длину надфильтровой трубы - 14,5 м. Длину отстойника принимаем равной 9,5м.

Общая длина фильтра будет равна:

Lф=7+14,5+9,5=30 м.

Проверка фильтра по его водопропускной способности: должно выполняться условие f>Q, в свою очередь

 

f=Vф•d•B•L=4,7•0,214•7•3,14=22,11 м3/ч

 

Фильтр удовлетворяет заданным условиям так как 22,11>21.

 

Выбор водоподъёмной установки

 

Условие работы водоподъемников в период откачек и постоянной эксплуатации не одинаковы. В первом случае вода, как правило, содержит много механических примесей, во втором - она должна быть свободна от них. Продолжительность откачек по сравнению со сроком эксплуатации скважины ничтожно мала. Кроме того, в процессе откачек и количества отбираемой воды и динамический уровень сильно меняются. Во время эксплуатации они близки к постоянному. Поэтому для опытной откачки следует использовать в первую очередь эрлифты, а для постоянной эксплуатации насосы с более высоким КПД. В соответствии с рекомендациями по выбору типа водоподъемной установки для постоянной эксплуатации принимаем погружной центробежный насос типа ЭЦВ.

Расчет эрлифта

1. Определяем глубину погружения смесителя от уровня излива

 

H=h•k

 

h - глубина динамического уровня воды от уровня излива

k - коэффициент погружения. принимаем =2,5

H=50•2,5=125 м.

2. Определение удельного расхода воздуха

 

V0=h/(с•lg((h•(к-1)+10)/10))

 

с - коэффициент, зависящий от коэффициента погружения = 13,1

V0=50/(13,1•lg((50•(2,5-1)+10)/10))=4,11 м3 на один м3 поднятой воды

3. Полный расход воздуха

 

Wв=Q•V0/60

 

где Q - дебит

Wв=21•4,11/60=1,44 м3/мин.

4. Пусковое давление воздуха

 

р0=0,1•(к•h-h0+2)

 

где h0 - глубина статического уровня воды

р0=0,1•(2,5•50-29+2)=9,8 кг/см3

5. Рабочее давление воздуха

 

рр=0,1•[h•(k-1)+5]=0,1•[50•(2,5-1)+5]=8 кг/см3

 

6. Расход эмульсии непосредственно выше форсунки

 

q1=(Q/3600)+(W/60•(рр-1))=(21/3600)+(1.44/60•(8-1))=0.0093 м3/с

 

7. Расход эмульсии при изливе

q2=(Q/3600)+(W/60)=(21/3600)+(1,44/60)=0,0298 м3/с

 

8. Площадь сечения водоподъемной трубы у форсунки

 

w1=q1/v1=0,0093/2,1=0,0044 м2

 

v1 - скорость движения эмульсии у форсунки. Принимаем = 2,1 м/с

9. Площадь сечения водоподъемной трубы у излива

 

w2=q2/v2=0,0298/7=0,0043 м2

 

v1 - скорость движения эмульсии на изливе. Принимаем = 7 м/с

10. Внутренний диаметр водоподъемной трубы

 

d=/(4•w2/B)=/(4•0.0043/3.14)=0.074 м.

 

Принимаем диаметр водоподъемных труб равным 76 мм ГОСТ 6238-77.

Диаметр воздухопроводных труб принимаем равным 27 мм ГОСТ 3262-75.

11. Производительность компрессора:

 

Wk=1,2•Wв=1,2•1,44=1,728 м3/мин.

 

12. Рабочее давление компрессора

 

рк= рр+0,5=8+0,5=8,5 кг/см3

 

13. Расчетная мощность на валу компрессора

Nk=N0•pk•Wk=1,18•8,5•1,728=17,33 кВт

 

N0 - удельная мощность = 1,18 кВт.

14. Действительная мощность на валу компрессора

 

Nд=1,1•Nk=1,1•17,33=19,06 кВт.

 

15. Коэффициент полезного действия установки

 

0=1000•Q•h/(1,36 •Nд•75)=1000•21•50/(1,36•19,06•75•3600)=0.15

 

Принимаем в качестве компрессора для эрлифта компрессор КТ-7.

Расчет водоподъемника.

Выбор марки водоподъемника определяется по дебиту скважины и напору, который должен развить насос.

 

Нм=Нгд+Нвр

 

Нм - манометрический напор

Нгд - геодезическая высота подачи

Нвр - потери напора

 

Нгд=hд+hи=40+10=50 м.

 

hи - высота излива

hд - динамический уровень

hи - высота излива

 

Нвр=0,1•Н=0,1•55=5,5 м.

Н - длина напорного трубопровода.

Н= Нгд+hз=50+5=55 м.

 

hз - заглубление насоса под динамический уровень, принимаем = 5м.

 

Нм=Нгд+Нвр=50+5,5=65,5 м.

 

Эксплуатационные потери: Нэ=0,08•Нм=0,08•65,5=5,24 м.

Общий напор равен Ноб=Нм+Нэ=65,5+5,24=70,74 м.

Исходя из данных расчета напорной характеристики, которую необходимо обеспечить, принимаем центробежный погружной насос марки ЭЦВ8-25-100, который удовлетворяет нашим требованиям.

Диаметр водоподъемной трубы 76 мм.

Рабочая характеристика насоса приведена в графической части проекта.

Модернизация насоса

Излишек напора:)Н=Ннм-Нм=100-70,74=29,26 м.

Напор, развиваемый одной ступенью насоса: Н1=Ннм/Nст=100/7=14,3 м.

Количество снимаемых ступеней:)Nст =)Н/Н1=29,26/14,3=2,046

Принимаем)Nст=2.