Investigation of hydraulic characteristics of a downhole pump

Abstract

The paper considers the possibility of increasing the energy efficiency of downhole ejection systems by twisting the injected flow with inclined guide elements placed in the flow part of a jet pump. Based on the conservation lawsforenergy, momentum and flow continuity, there was developed a mathematical model of the vortex ejection system in the form of direct-flow working and helical injected jets, which allowed obtaining the equation of pressure and energy characteristics of a high-pressure jet pump. In the case of zero-twist angle of the injected flow, the obtained dependences take the form of classical known equations that characterize the working process of a direct-flow jet pump. In the process of experimental studies of hydraulic characteristics of a high-pressure jet pump for the case of the injected flow twisting, there was obtained an increase in the injection ratio, relative pressure and efficiency of the jet pump to 19.1, 16.9 and 21.3%, respectively. The error obtained during the experimental verification of the pressure characteristic of the vortex jet pump does not exceed 9.5%.

В роботі розглянута можливість підвищення енергетичної ефективності свердловинних ежекційних систем шляхом закручування інжектованого потоку розміщеними в проточній частині струминного насоса похилими направляючими елементами. На основі законів збереження енергії, імпульса та суцільності потоку розроблена математична модель робочого процесу вихрової ежекційної системи у вигляді прямоточного робочого та гвинтового інжектованого струменів, яка дозволила отримати рівняння напірної та енергетичної характеристик високонапірного струминного насоса. У випадку нульового кута закручування інжектованого потоку отримані залежності набувають виглядувідомих рівнянь, які характеризують робочий процес прямоточного струминного насоса. В процесі експериментальних досліджень гідравлічних характеристик високонапірного струминного насоса для випадку закручування інжектованого потоку отримано зростання коефіцієнта інжекції, відносного напору та коефіцієнта корисної дії струминного насоса відповідно до 19.1, 16.9 та 21.3%. Отримана при експериментальній перевірцінапірної характеристики вихрового струминного насоса похибка не перевищує 9.5%.Ключові слова: відносний напір, ежекційна система, коефіцієнт інжекції, закручування потоку, енергетична ефективність.