energyЭнергетика. Известия высших учебных заведений и энергетических объединений СНГENERGETIKA. Proceedings of CIS higher education institutions and power engineering associations1029-74482414-0341BNTU10.21122/1029-7448-2016-59-1-79-90energy-957Research ArticleГИДРОЭНЕРГЕТИКАHYDRAULIC POWER ENGINEERINGРАСЧЕТ ГИДРОЭЛЕВАТОРНОЙ УСТАНОВКИ ДЛЯ ОЧИСТКИ ВОДОЗАБОРНЫХ СКВАЖИН ОТ ПЕСЧАНЫХ ПРОБОКHYDRAULIC ELEVATOR INSTALLATION ESTIMATION FOR THE WATER SOURCE WELL SAND-PACK CLEANING UPИвашечкинВ. В.IvashechkinV. V.

Адрес для переписки Ивашечкин Владимир Васильевич Белорусский национальный технический университет просп. Независимости, 150, 220013, г. Минск, Республика Беларусь Тел.: +375 17 268-84-50 gts@bntu.bu

Address for correspondence Ivashechkin Vladimir V. Belаrusian National Technical University 150 Nezavisimosty Ave., 220013, Minsk, Republic of Belarus Tel.: +375 17 268-84-50 gts@bntu.bu

gts@bntu.buБелорусский национальный технический университетБеларусьBelаrusian National Technical UniversityBelarus2016100220165917990Copyright © Ивашечкин В.В., 20162016Ивашечкин В.В.Ivashechkin V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://energy.bntu.by/jour/article/view/957

Предложена конструкция гидроэлеваторной установки для очистки водозаборных скважин от песчаных пробок. Рассмотрена гидравлическая схема установки, согласно которой вода из напорного бака подается рабочим насосом в скважину по двум параллельным трубопроводам: гидромониторному с размывающим насадком для разрушения песчаной пробки и подводящему трубопроводу, который подключен к рабочему соплу гидроэлеватора, содержащего всасывающий и подающий трубопроводы для забора гидросмеси и ее удаления из скважины. Составлены уравнения движения жидкости по подводящему и гидромониторному трубопроводам, получены выражения для определения в них потребных напоров. Для нахождения расходов воды в подводящем и гидромониторном трубопроводах предложено использовать графический метод, позволяющий путем построения характеристик насоса и трубопроводов в координатах Q–H найти режимную точку. Для определения полезной высоты подъема, подачи и размеров гидроэлеватора использовали уравнение количества движения с допущением о постоянстве количества движения до и после смешивания потоков в гидроэлеваторе. С целью оценки производительности гидроэлеватора предложены зависимости для расчета продолжительности удаления песчаной пробки в зависимости от ее размеров и расхода инжектируемой жидкости. Приведен пример расчета параметров гидроэлеваторной установки для удаления песчаной пробки в водозаборной скважине глубиной 41 м и диаметром 150 мм, пробуренной в д. Узла Мядельского района Минской области. Работоспособность изготовленного и испытанного в лаборатории опытного образца гидроэлеваторной установки была подтверждена при натурных испытаниях на указанной скважине. Предложенная методика расчета параметров гидроэлеваторной установки позволяет при заданных глубине и диаметре скважины графическим методом подобрать рабочий насос, диаметры подводящего и гидромониторного трубопроводов, а затем рассчитать размеры струйного насоса-гидроэлеватора и подающего трубопровода, произвести анализ эффективности и производительности работы установки. 

The article offers design of a hydraulic elevator installation for cleaning up water-source wells of sand packs. It considerers the installation hydraulic circuit according to which the normal pump feeds the high-level tank water into the borehole through two parallel water lines. The water-jet line with washing nozzle for destroying the sand-pack and the supply pipe-line coupled with the operational nozzle of the hydraulic elevator containing the inlet and the supply pipelines for respectively intaking the hydromixture and removing it from the well. The paper adduces equations for fluid motion in the supply and the water-jet pipelines and offers expressions for evaluating the required heads in them. For determining water flow in the supply and the water-jet pipe lines the author proposes to employ graphical approach allowing finding the regime point in Q–H chart by means of building characteristics of the pump and the pipe-lines. For calculating the useful vertical head, supply and dimensions of the hydraulic elevator the article employs the equation of motion quantity with consistency admission of the motion quantity before and after mixing the flows in the hydraulic elevator. The suggested correlations for evaluating the hydraulic elevator efficiency determine the sand pack removal duration as function of its sizes and the ejected fluid flow rate. A hydraulic-elevator installation parameters estimation example illustrates removing a sand pack from a water-source borehole of 41 m deep and 150 mm diameter bored in the village of Uzla of Myadelsk region, of Minsk oblast. The working efficiency of a manufactured and laboratory tested engineering prototype of the hydraulic elevator installation was acknowledged in actual tests at the indicated borehole site. With application of graphical approach, the suggested for the hydraulic elevator installation parameters calculation procedure allows selecting, with given depth and the borehole diameter, the normal pump, diameters of the supply and the water-jet pipe lines. After that, calculating dimensions of the jet pump – hydraulic elevator and the supply pipe line, and performing analysis of efficiency and work out characteristics of the installation. 

скважинапесчаная пробкагидроэлеваторрабочий насосboreholesand packhydraulic elevatornormal pumpReferencesСпециальные работы при бурении и оборудовании скважин на воду / Д. Н. Башкатов [и др.]. М.: Недра, 1988. 268 с.Bashkatov D. N., Drakhlis S. L., Safonov V. V., Kvashnin G. P. (1988) Special Operations at Drilling and Installation of the Drill-Holes on the Water. Moscow, Nedra. 268 p. (in Russian).Гидроэлеватор: авт. свидетельство СССР № 1173076. А. М.Кл.4 F04F 5/00 / В. А. Романов, Н. А. Богомолов (СССР). – Заявка № 3688731/25-06; заявлено 06.01.1984; опубл. 15.08.1985. Бюл. № 30 // Открытия. Изобретения. 1985. № 30.Romanov V. A., Bogomolov N. A. (1985) Hydraulic Ejector. Certificate of Authorshipof the USSR No 1173076. (in Russian).Лабораторные испытания гидроэлеватора для извлечения песчаных пробок из скважин / В. В Ивашечкин [и др.] // Наука – образованию, производству, экономике: материалы 11-й Междунар. науч.-практ. конф.: в 4 т., Минск, 2013 г. / БНТУ; редкол.: Б. М. Хрусталев [и др.]. Минск, 2013. Т. 2. С.109.Ivashechkin V. V., Avtushko P. A., Kurch A. N., Antipova A. A., Rudman N. A., Bobkova Iu. A. (2013) Hydraulic Ejector Laboratory Experimentations for Extracting Sand Plugs out of the Boreholes. Nauka – Obrazovaniiu, Proizvodstvu, Ekonomike. Materialy Odinnadtsatoi Mezhdunarodnoi Nauchno-Tekhnicheskoi Konferentsii. Tom 2 [Science to Education, Industry, Economics. Proceedings of the 11th International Science and Technical Conference. Vol. 2]. Minsk: BNTU, 109. (in Russian).Каменев, П. Н. Гидроэлеваторы в строительстве / П. Н. Каменев. М.: Стройиздат, 1964. 403 с.Kamenev P. N. (1964) Hydraulic Elevators in Construction. Moscow, Stroyizdat. 403 p. (in Russian).Соколов, Е. А. Струйные аппараты / Е. А. Соколов, Н. М. Зингер. 2-е изд. М.: Энергия, 1970. 288 с.Sokolov Ye. A., Zinger, N. M. (1970) Jet Apparatuses. 2nd ed. Moscow, Energia. 288 p. (in Russian).Гидравлика, гидромашины и гидроприводы / Т. М. Башта [и др.]. 2-е изд. М.: Машиностроение, 1982. 423 с.Bashta T. M., Rudnev S. S., Nekrasov B. B., Baibakov O. V., Kirillovskii Iu. L. (1982) Hydraulics, Hydraulic Machines and Allhydraulic Drives. 2nd ed. Moscow, Mashinostroenie. 423 p. (in Russian).Сизов, Г. Н. Гидравлические расчеты специальных систем речных танкеров / Г. Н. Сизов. Л.: Судостроение, 1976. 288 с.Sizov G. N. (1976) Hydraulic Calculations of the Riverine Tanker Ships Special Systems. Leningrad, Sudostroenie. 288 p. (in Russian).Лямаев, Б. Ф. Гидроструйные насосы и установки / Б. Ф. Лямаев. Л.: Машиностроение, 1988. 268 с.Lyamaev B. F. (1988) Water-Jet Pumps and Installations. Leningrad, Mashinostroenie. 268 p. (in Russian).Справочник по гидравлическим расчетам / П. Г. Киселев [и др.]; под. ред. П. Г. Киселева. М.: Энергия, 1972. 238 с.Kiselev P. G., Altshul A. D., Danilchenko N. V., Kasparson A. A., Krivchenko G. I., Pashkov N. N., Slisskii S. M. (1972) Hydraulic Designs Reference Books. Moscow, Energia. 238 p. (in Russian).Шевелев, Ф. А. Таблицы для гидравлического расчета водопроводных труб / Ф. А. Шевелев, А. Ф. Шевелев. 6-е изд. М.: Стройиздат, 1984. 116 с.Shevelev F. A., Shevelev A. F. (1984) Tabulations for Water Supply Lines Hydraulic Calculations. 6th ed. Moscow, Stroyizdat. 116 p. (in Russian).Натурные испытания гидроэлеватора для извлечения песчаных пробок из скважин / В. В Ивашечкин [и др.] // Наука – образованию, производству, экономике: материалы 12-й Междунар. науч.-практ. конф.: в 4 т. / редкол.: Б. М. Хрусталев [и др.]. Минск: БНТУ, 2014. Т. 1. С. 128.Ivashechkin V. V., Avtushko P. A., Kondratovich A. N., Mashuk Ju. S., Kurch A. N. (2014) Hydraulic Ejector Actual Tests for Extracting Sand Plugs out of the Boreholes. Nauka – Obrazovaniiu, Proizvodstvu, Ekonomike. Materialy Dvenadstoi Mezhdunarodnoi Nauchno-Tekhnicheskoi Konferentsii. Tom 1 [Science to Education, Industry, Economics. Proceedings of the 12th International Science and Technical Conference. Vol. 1]. Minsk: BNTU, 128. (in Russian)

The authors declare that there are no conflicts of interest present.