Ученые Пермского Политеха выяснили, как конструктивные параметры камеры смешения определяют эффективность струйного насоса для геотермальных скважин, — и подняли КПД установки до 46,4% против типичных 20–30%. Об этом «Газете.Ru» сообщили в пресс-службе университета.
Струйный насос — устройство, у которого нет ни единой движущейся детали. Вместо крыльчатки или поршня он использует принцип эжекции: мощная струя рабочей жидкости под высоким давлением врывается в камеру смешения через узкое сопло, резко разгоняется и создает область пониженного давления. Эта область буквально всасывает окружающую жидкость — так и происходит перекачка. Именно этот принцип работает в парфюмерных пульверизаторах и медицинских аспираторах. В промышленных масштабах струйные насосы незаменимы там, где нельзя поставить электрический двигатель: в горячих, агрессивных или труднодоступных средах — например, на большой глубине в геотермальной скважине.
Геотермальные скважины добывают тепловую энергию Земли, закачивая воду в горячие породы и извлекая ее обратно в виде пара или горячей воды для отопления и выработки электричества. Проблема в том, что на глубине нескольких километров температура достигает 150–200 °C, а вода нередко насыщена растворенными солями и агрессивными газами. Обычный центробежный насос с электродвигателем в таких условиях быстро выходит из строя. Струйный насос лишен этого недостатка — но расплачивается за надежность низким КПД: традиционные конструкции превращают в полезную работу лишь 20–30% затраченной энергии.
Работу вел заведующий кафедрой «Физические и технологические проблемы нефтедобычи» Сергей Пещеренко, доктор физико-математических наук. Его команда с помощью трехмерного компьютерного моделирования перебрала варианты геометрии камеры смешения — меняла ее радиус, длину и расстояние от сопла до входа. Расчеты затем подтвердили физическим экспериментом: результаты совпали. Ключевым параметром оказался именно радиус камеры — он влиял на КПД сильнее всех остальных характеристик. Оптимальная комбинация вывела КПД на 46,4%, что почти вдвое превышает стандартные показатели.
Ранее российские инженеры рассказали, как в России намерены добывать трудноизвлекаемые запасы нефти.