СПОСОБ СОЕДИНЕНИЯ ГАЗОВЫХ СКВАЖИН И МАГИСТРАЛЕЙ РАЗНЫХ ДАВЛЕНИЙ Советский патент 1948 года по МПК F04F5/14 

При эксплоатации газовых месторождений возникает необходимость включения газовых трубопроводов различного давления в общую газосборную сеть. Отношение давлений газа в различных трубопроводах может изменяться в широких пределах. Обычно давление в сборной сети устанавливается ниже наименьшего давления для всех включаемых в магистраль скважин. Уменьшение давления в высоконапорных скважинах достигается дросселированием в штуцерах и диафрагмах. При этом теряется весь избыток энергии сжатого газа. Дебит низконапорных скважин при этом оказывается все же ограниченным. Для транспортировки газа по магистрали приходится вновь поднимать его давление при помощи компрессоров.

Другой возможный способ включения скважин в сеть состоит в повышении давления низконапорных скважин при помощи компрессоров до давления в газопроводах. Этот способ практически мало удобен, так как требует оборудования в разных местах компрессорных станций, которые к тому же, в связи с истощением скважин, будут иметь переменный режим работы. Давление высоконапорных скважин в этом случае приходится уменьшать дросселированием, когда оно оказывается выше расчетного давления в магистрали.

Для избежания вышеуказанных недостатков предлагается способ соединения газовых скважин и магистралей разных давлений, отличающийся тем, что газовые скважины или магистрали разных давлений соединяются между собою посредством эжекторов, сечения которых подбираются таким образом, чтобы газы, смешиваясь в наименьшем объеме, давали наивысшее (оптимальное) давление смеси.

В эжекторе отношение площади сечения сопла, через которое газ высокого давления поступает в камеру смешения, к площади сечения кольцевой щели, через которую газ низкого давления поступает в камеру смешения, определяется уравнением , где K - коэфициент эжекции, равный отношению весового расхода g низконапорного газа к весовому расходу g′ высоконапорного газа , и - отношение давления Р′₀ в высоконапорном газопроводе к давлению P₀ в низконапорном трубопроводе.

На фиг. 1 схематически изображен продольный разрез эжектора, применяемого при осуществлении способа соединения газовых скважин и магистралей разных давлений согласно изобретению.

Газ высокого давления поступает из газовой скважины или магистрали F через сопло А в камеру смешения В. Газ низкого давления присасывается из газовой скважины или магистрали Н в камеру смешения через камеру С и кольцевую щель D. Камера смешения заканчивается диффузором Е, продолжением которого является магистраль K. Газ высокого давления увеличивает свою скорость настолько, чтобы соответствующее падение давления обеспечило присасывание газа низкого давления в камеру смешения. Длина камеры смешения должна быть таковой, чтобы обеспечить перемешивание газа и выравнивание поля скоростей перед диффузором. Равномерность поля скоростей в поперечном сечении камеры смешения перед диффузором необходима для получения высокого коэфициента полезного действия диффузора.

В диффузоре скорость газа падает, и давление восстанавливается. Коэфициент полезного действия диффузора оказывает значительное влияние на эффективность работы эжектора. Центральный угол диффузора рекомендуется выбирать небольшим, порядка 6°. Установлено, что длина камеры смешения, равная десяти диаметрам камеры, обеспечивает равномерность поля скоростей перед диффузором.

Основным геометрическим параметром, определяющим работу эжектора, является - отношение площади поперечного сечения сопла к площади поперечного сечения кольцевой щели. При этом подразумевается, что центральное сопло и щель спроектированы так, чтобы обеспечить равномерное поле скоростей в поперечном сечении у входа в камеру смешения. Эффективность работы эжектора существеннейшим образом зависит от правильного выбора этого отношения. В некоторых случаях сравнительно небольшое отклонение от оптимального значения приводит к полному нарушению работы эжектора.

Эжектор устроен так, что как высоконапорный, так и низконапорный газы поступают в камеру смешения эжектора со скоростью, близкой к скорости звука. Это достигается специальным выбором отношения площадей сечений, через которые газ поступает в камеру смешения.

1. Способ соединения газовых скважин и магистралей разных давлений, отличающийся тем, что газовые скважины или магистрали разных давлений соединяются между собою посредством эжекторов, сечения которых подобраны так, что газы смешиваются в наименьшем объеме, давая наивысшее (оптимальное) давление смеси.

2. Прием выполнения способа по п. 1, отличающийся тем, что в эжекторе отношение площади сечения сопла, через которое газ высокого давления поступает в камеру смешения, к площади сечения кольцевой щели, через которую газ низкого давления поступает в камеру смешения, определяется уравнением , где K - коэфициент эжекции, равный отношению весового расхода g низконапорного газа к весовому расходу g высоконапорного газа , и - отношение давления Р′₀ в высоконапорном газопроводе к давлению Р₀ в низконапорном трубопроводе.