Ващенко Владимир Повышения достоверности расчета эжектора

      Бурение в настоящее время являются самым достоверным способом диагностики недр. Эжекторные снаряды значительно повышают качество опробывания за счет обратной призабойной промывки, максимально повышая возможный выход керна с одновременным сохранением его целостности. Однако их широкое внедрение в практику разведочного бурения в настоящее время сдерживается рядом причин.
      На основе анализа наиболее распространенных методик расчета конструктивных параметров эжекторных снарядов применительно к нютоновской жидкости можно сделать следующие выводы:
      1. В расчетах не учитывается изменение плотности, поскольку последняя фигурирует как постоянная величина, обратная плотности (удельный объем). Например, Дерусов В. П. предлагает использовать при расчете геометрических параметров струйного насоса только одну формулу в которую входит удельный объем рабочего потока (3) [1]:
Формула.

где	ƒ_C	–	площадь выходного сечения сопла, м²;
	G_P1	–	массовый расход рабочего потока через сопло, кг/с;
	φ₁	–	коэффициент скорости рабочего потока, φ₁=0.95;
	γ_P	–	удельный объем рабочей среды, м³/кг;
	ΔP_P	–	перепад давления рабочего потока промывочной жидкости, Па.

      При этом не учитывается плотность эжектируемого потока и тем более изменение плотности, что не корректно, так как в реальных условиях плотность промывочной жидкости не может оставаться постоянной в следствие непрерывного ее обогащения выбуренным шламом. Несмотря на то что эжекторные снаряды предусматривают наличие специальных шламоуловительных средств (внутренняя шламовая труба, шнековый шламоуловитетель), последние не могут обеспечить 100 % очистку очистного агента от выбуренного шлама при призабойной циркуляции жидкости.
      2. В недостаточной мере учтены перепады давлений в сопле, смесителе и диффузоре струйного насоса. Большинство формул в расчете являются рекомендациями разных авторов и представляют собой нахождение новой величины путем умножения ранее найденной на рекомендуемое значение. Например длину камеры смесителя Соколов Е. Я. и Зингер Н.М. рекомендуют находить как 6 – 10 диаметров камеры смешения [2], Дерусов В.П. советует эту длину принимать 3.5 – 8 диаметров камеры смешения [1], Волков А. С. и Волокитенков А. А. считают эту величину равной 4 – 6 диаметрам камеры смешения [3]. Следует отметить, что хотя рекомендации у всех разные они все одного порядка и при расчете в таком случае целесообразно ориентироваться на среднее значение из предложенного интервала.
      С целью установления влияния плотности очистного агента на геометрические параметры струйного насоса при расчете, предлагается провести экспериментальные исследования по результатам которых будет оценена целесообразность учета изменения плотности промывочной жидкости.
      Эксперимент планируется проводить в лаборатории кафедры "Технологии и техники геологоразведочных работ" на испытательном стенде, который в общем виде приведен на рисунке 1.

Лабораторный стенд.

Рисунок 1. Лабораторный стенд.

1 – буровой насос;
2 – струйный насос;
3 – бак 1;
4 – бак 2.

      Данный стенд позволят по экспериментально найденным расходам рабочего и эжектируемого потоков определить коэффициент эжекции.
      Эксперимент планируется проводить в два этапа. На первом этапе коэффициент эжекции определятся для условий когда плотность рабочего и эжектирумого потоков равны (ρ_P=ρ_CM=ρ_Э). На втором этапе коэффициент эжекции определяется, когда плотность эжектируемого потока будет больше плотности рабочего потока (ρ_P<ρ_CM<ρ_Э).
      Предполагается, что коэффициент эжекции определенный по результатам полученных на втором этапе эксперимента, будет отличается от коэффициента эжекции полученного на первом этапе эксперимента. То есть изменение коэффициента эжекции происходит при тех же геометрических параметрах струйного насоса, но при новой плотности эжекируемого потока. Следовательно, для учета изменения плотности в расчете, при новой плотности эжектируемого потока, необходимо определить поправочный коэффициент учитывающий изменение плотности жидкости в гидравлическом контуре.
      Насыщение промывочной жидкости шламом зависит от объема выбуренной породы, конкретным породоразрушающим инструментом и может прогнозироваться применительно к конкретным условиям.
      Зная прогнозируемое насыщение можно рассчитать конкретные геометрические параметры струйного аппарата с учетом изменения плотности очистного агента.
      Данная работа позволит повысить корректность расчета конструктивных параметров струйного насоса, что положительно скажется на применении эжекторных снарядов при проведении геологоразведочных работ.

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

Дерусов В.П. Обратная промывка при бурении геологоразведочных скважин. – М.: Недра, 1984. – 184 с.
Соколов Е.Я., Зингер Н.М. Струйные аппараты. – М.: Энергоатомиздат, 1989. – 352 с.
Волков А.С., Волокитенков А.А. Бурение скважин с обратной циркуляцией промывочной жидкости. – М.: 1970. – 184 с.

Ващенко Владимир Геннадьевич