170875. lajstromszámú szabadalom • Eljárás és kapcsolási elrendezés vízkiemelő kompresszorok leürítési mélység kapacitásának növelésére
5 170875 6 A felszíni rendszer nyomáshatára és a talpi hidrosztatikus nyomás meghatároz egy maximális folyadék—• levegő viszonyt. Ha ezzel a folyadék—levegő viszonynyal jellemzett hab hidrosztatikus nyomása a teljes átöblítés után — még mindig nagyobb, mint a kompreszszor nyomáshatára, akkor a leürítés csak több lépcsőben lehetséges úgy, hogy a folyadék—levegő viszonyt minden következő lépésben növeljük a csökkenő talpnyomás által megengedett határon belül, míg az utolsó átforduláskor kapott talpi hidrosztatikus nyomás kisebb, mint a kompresszor nyomáshatára. A dinamikus egyensúly a következőképpen számítható. Legyen: V , V K =—ésK' = ; Q Q+Qb ahol Qb = beáramlás (m 3 /perc) ezután a következő három egyenlet szimultán megoldásával kapjuk az eredményt: Qb = «Pt) P, Pt -P K +Kln 10 = 0 Pt -1 +K'lnP, =0 10 Optimalizálni csak az utolsó lépcső folyadék—levegő viszonyát kell, az előző lépcsőkben mindig a felső szélsőértéket kell választani. A minimális leürítési időhöz tartozó folyadék—levegő arány a lyukszerkezettől, pontosabban a felületek arányától és a lyukmélységtől függ. A viszonylag kis nyomáshatárú (5—20 att) kompresszorokkal elméletileg elérhető egy és több lépcsőben megvalósítható — maximális leürítési mélységet ábrázolja a 2. sz. ábra. Az ábrából látható, hogy pl. egy 8 att nyomáshatárú kompresszorral 1000 m mély lyuk négy lépcsőben leüríthető. Az eddig alkalmazott módszerrel ilyen eredmény eléréséhez egy legalább 100 att nyomáshatárú kompresszor lett volna szükséges. Az eljárás egyszerű és igen jól alkalmazható a vízkiemelésre használt kompresszorok leürítési mélységkapacitásának megsokszorozására. Találmányunk szerinti eljárás, ill. kapcsolási elrendezés részleteinek jobb megértése érdekében azt rajzmelléklet segítségével ismertetjük, ahol az 1. ábra kapcsolási elrendezés vázlatát, a 2. ábra pedig az atmoszferikus nyomás és kútmélység közötti összefüggést diagramon mutatja be. Az 1 szivattyú közvetlen környezetében 3 habgenerátor helyezkedik el, amelyet egyrészt 4 csővezeték köt össze a szivattyúval és a kúttal, másrészt pedig az említett habgenerátorból kinyúló további 4/a vezeték az 1 szivattyúhoz 2 kompresszort kapcsol. Az említett szerkezeti elemek olyan kapcsolási elrendezésben vannak, hogy az 1 szivattyú és a 2 kompresszor egymással párhuzamosan dolgozik. A 3 habgenerátorral való összeköttetést önmagukban ismert és részleteiben nem tárgyalt zárószerkezetek biztosítják. A többlépcsős leürítés körülményeit, ill. adatait a 2. ábra ismerteti, ahol az „a" jelű görbe tiszta levegővel történő leürítést szemléltet. A „b" görbe habbal történő egylépcsős leürítést, a „c" görbe habban történő kétlépcsős leürítést, a „d" görbe habban történő háromlépcsős leürítést, majd rendre növekvő sorrendben az „i" görbe habbal történő nyolclépcsős leürítést szemléltet. Az eljárás egy példakénti foganatosítási módját az alábbiakban ismertetjük: 5 Leürítendő egy 1800 m-es vízzel telt lyuk, KL—32/300 típusú kompresszorral. Lyukszerkezet 7"-os béléscső 2 7/8"-os termelőcső A kompresszor adatai: pk =7 atü = 8 ata 10 50 'lev„ = 3,2 N m3 (perc) A kompresszor nyomáshatárát 5 ata-nak tekintjük. A levegő—víz arány az egyes lépcsőkben: ptl =181 ata K,= 1,114 pt2 =175,2 ata K2 = 2,743 15 pt3 =167,0 ata K3 = 5,142 pt4 =155,1 ata K4 = 8,716 pt5 =138,0 ata pt6 =114,0 ata pt7 = 81,26 ata 20 pt8 = 41,87 ata pt9 = 12,26 ata ptl0 = 2,531 ata K, 14,15 K6 = 22,71 K7 = 37,26 K8 = 67,35 K9 = 192,5 tiszta levegő A szükséges levegő—víz arány tartása érdekében cél-25 szerű az első hat lépcsőben a vízbetáplálás ütemét korlátozni, mivel 100 liter/perc ütemnél az adott geometriájú lyuk áramlási nyomásvesztesége még kisebb, mint a biztonsággal csökkentett kompresszornyomás. A hetedik lépcsőtől kezdve a kompresszor szállítókapacitása 30 jelenti a korlátot. A pontos áramlási nyomásveszteség számítható ugyan, de a folyamat szabályozásához nem felel meg az összenyomhatatlan folyadékokkal történő öblítés modellje. A fázishatár mélységének fizikai jelentése az, amit a 35 fázishatár az öblítés leállása után a nyugalmi helyzet beállása esetén venne fel. A nyugalmi állapottal való számolás jogossága hoszszabb bizonyítást igényel. Csupán annyit kell megjegyezni, hogy a dinamikai ellenállásokat a korlátoknál 40 kell figyelembe venni. Ezért kellett az első lépcsőkben az öblítés mennyiségét korlátozni. Az első lépcső; az L méter mélységű lyuk vízzel van töltve. Rendelkezésünkre áll egy pk nyomáshatárú kompresszor (a biztonság kedvéért a névleges nyomásá-45 nál alacsonyabb értéket vettünk a hidraulikai ellenállások kompenzálása végett). Az induláshoz a levegő—víz arány: K,=-1 In JL 1Ö + 1 55 A hab átfordulása után az új talpnyomás az Pt -1+Klnp t =0 10 60 egyenletből számítható. Ez kezelhető diagrammal, vagy a (P. előző - 1) • — 10 P ,. = rt ÚJ 65 Pt előző-l+klnp t + 1 3
