Ерліфт (аероліфт) для свердловини: особливості конструкції, розрахунок, виготовлення своїми руками

Ерліфт (від англійського airlift) – це технічний пристрій, за допомогою якого, використовуючи лише потік стисненого повітря, можна відкачувати рідкі середовища зі свердловин навіть значної глибини. Аероліфт (це ще одна назва даного пристрою) відрізняється високою універсальністю і може бути успішно використаний для вирішення різних завдань, до яких, зокрема, відносяться:

• видалення з первинних та вторинних відстійників вологих опадів та надлишкового мулу;
• забезпечення циркуляції активного мулу;
• перекачування стічних вод та інших рідких середовищ, у тому числі й хімічно агресивних.

Ерліфт в очисних спорудах

Конструктивні особливості та принцип дії

Перші пристрої, що працюють за таким же принципом, як і ерліфт, з'явилися ще наприкінці XVIII ст., але активно використовуватися в різних галузях промисловості стали лише в 90-х роках. XX ст. На особливу увагу заслуговують ерліфти, розроблені Г.В. Шуховим. Конструкцію подібних пристроїв, що відрізняються оптимальними технічними характеристиками, становлять:

• всмоктуючий пристрій, який забезпечує рівномірну та дозовану подачу робочого середовища в трубопровід;
• змішувач, в якому здійснюється змішування стисненого повітря та робочого середовища;
• труба, через яку дво- або трифазна робоча суміш подається від змішувача до пристрою, призначеного для відділення з неї повітря;
• повітровідділювач, призначення якого полягає в тому, щоб розділити гідросуміш, що надходить зі свердловини, на окремі складові (повітря та пульпа);
• трубопровід, яким від компресора до змішувача подається стиснене повітря.

Гідравлічна схема ерліфта

Принцип, за яким працюють ерліфти, полягає в наступному:

• У свердловину, з якої необхідно відкачати рідину, міститься труба.
• До нижньої частини магістралі, по якій буде викачувати рідину зі свердловини, приєднується ще одна труба, призначена для подачі стисненого повітря.
• При подачі стисненого повітря в нижню частину труби, що відсмоктує, утворюється суміш, що складається з рідини і бульбашок повітря, яка через свою невисоку щільність починає підніматися вгору по трубопроводу.
• Піднімаючись у верхню частину свердловини та потрапляючи у спеціальний пристрій, гідросуміш поділяється на окремі складові: повітря, яке вирушає назад в атмосферу; тверді суміші, що збираються у спеціальній накопичувальній ємності; рідка складова, яка використовується за прямим призначенням.

Принцип роботи ерліфту

Аероліфти, що працюють за вищеописаним принципом, успішно використовуються для:

• оснащення очисних споруд, які необхідно регулярно подавати хімічні реагенти;
• відкачування нафти із підземних джерел;
• підйому води із свердловин різної глибини;
• очищення септиків від стічних вод і мулу, що утворюється в них.

Зворотне промивання свердловини за допомогою ерліфту

Використовуючи ерліфт для свердловини, колодязя або як насос для септика, можна піднімати з них рідини двома основними способами:

1. Подаючи в них стиснене повітря через трубу великого діаметра.
2. Закачуючи повітря в свердловину або колодязь через трубу невеликого діаметру (у цьому випадку в рідині, що відкачується, формується безліч дрібних бульбашок, наповнених повітрям).

Перший спосіб використовують переважно при видобутку нафти з підземних джерел, а другий - при відкачуванні рідин, що відрізняються меншою, ніж нафта, щільністю.

Переваги та недоліки

До найбільш значимих переваг, якими володіє такий пристрій, як ерліфт, можна віднести:

• простоту конструкції, в якій відсутні рухомі деталі, що труться;
• вміст рідини, що подається за допомогою ерліфта, суспензії в необмежених кількостях;
• можливість легко монтувати та демонтувати ерліфт, елементи якого з'єднуються між собою за допомогою різьблення (така процедура може бути потрібна при реконструкції пристрою, а також при виконанні його технічного обслуговування);
• стійкість внутрішньої частини труб, з яких складається ерліфт, до заростання;
• стійкість до хімічно агресивних середовищ, що забезпечується використанням в ерліфт труб, виготовлених з відповідних матеріалів;
• тривалий термін експлуатації.

Природно, є ерліфт і недоліки, найбільш значущими з яких є:

• недостатньо високий коефіцієнт корисної дії (ККД);
• неможливість використання для підйому рідин із свердловин, що відрізняються невеликою глибиною.

Слід зазначити, що ефективність роботи ерліфтів залежить здебільшого не від інтенсивності подачі в їх внутрішню частину стисненого повітря, а від діаметра труби, що подає, і глибини її занурення в свердловину або колодязь.

Виконуючи розрахунок ерліфта, фахівці вибирають найкраще співвідношення даних параметрів, тим самим домагаючись максимально можливого ККД для конкретного випадку використання такого пристрою.

Як самостійно виготовити ерліфт

За бажання такий насос для септика, свердловини або колодязя, як ерліфт, можна виготовити і своїми руками, не вдаючись до послуг сторонніх фахівців. Якщо ви хочете виготовити ерліфт своїми руками, майте на увазі, що така процедура вимагатиме проведення попередніх розрахунків. До параметрів, що розраховуються, зокрема, відносяться:

• глибина, яку у свердловину необхідно опустити змішувач, – H;
• діаметри труб, що використовуються для подачі в свердловину повітря та відкачування з неї рідини.

Такий параметр, як висота, яку буде здійснюватися підйом рідини (h), не розраховується, оскільки він безпосередньо залежить від глибини буріння свердловини.

Розрахункова схема ерліфта

Для розрахунку глибини занурення змішувача у внутрішню частину ерліфта використовують таку формулу:

H = kh де k – це коефіцієнт занурення змішувача ерліфта під динамічний рівень.

Таблиця 1. Вплив відношення глибини занурення до висот підйому на ККД ерліфта

Таблиця 2. Практичні дані для розрахунку водопідйомної труби (значення вказані для 70% занурення)

Таблиця 3. Дані визначення відсотка занурення

Щоб краще зрозуміти, як зробити ерліфт для свердловини своїми руками, можна розглянути приклад виготовлення такого пристрою для оснащення свердловини, що попередньо пробурила, вода в якій знаходиться на глибині 20 метрів. Отже, самостійне виготовлення аероліфта в даному випадку здійснюється в такий спосіб.

• Для подачі води зі свердловини беруть трубу завдовжки 22 метри, діаметр якої становить дюйм із чвертю. Таку трубу опускають на необхідну глибину, її верхня частина залишається над поверхнею землі.
• Приблизно на відстані 0,5 метра від поверхні землі в трубі виконують отвір, в який монтують трійник із внутрішнім різьбленням. У нижній відвід такого трійника вкручують коротку трубу, якою зі свердловини подаватиметься рідина.
• У верхній відвід трійника також вкручують трубу, довжина якої має становити приблизно 1 метр. Через цю трубу на глибину 20 метрів у свердловину опускають шланг, яким подаватиметься стиснене повітря. Діаметр внутрішнього отвору шланга, що опускається у свердловину, повинен становити приблизно 10 мм.
• Вільний кінець шланга приєднують до вихідного штуцера двоциліндрового компресора.

Схема саморобного повітряного витягу рідини (ерліфта)

Після того, як вищеописана конструкція повністю зібрана, достатньо включити компресор, щоб в свердловину почав надходити стиснене повітря і піднімати рідину з водоносного шару.

За схожим принципом можна виготовити і компресор для септика своїми руками, який, нагнітаючи стиснене повітря в нижню частину труби, що подає, буде відкачувати з септика стічні води разом з вологим осадом і мулом. Природно, що зробити такий насос для септика без розрахунку всіх параметрів створюваної конструкції нереально.

Ерліфт у септиці є довгою пластиковою трубою, в яку опущений шланг подачі повітря.

Різновиди ерліфтів

Залежно від конструктивного виконання та принципу дії аероліфти діляться на два основні типи:

• пристрої, що працюють за принципом нагнітання;
• аероліфти всмоктуючого типу.

У нагнітальних ерліфтах, що подає труба яких опускається під рівень розташування води, використовується стиснене повітря, що надходить від компресора.Таким чином, пристрої цього типу працюють за вищеописаним принципом.

В ерліфтах використовуються три схеми розташування повітряних та водопідйомних труб

Подає труба ерліфтів всмоктуючого типу також опускається під рівень розташування води. Відмінною особливістю таких ерліфтів є те, що вода в них не виштовхується через трубу, що подає, а всмоктується в неї зверху. Щоб забезпечити протікання такого процесу, в трубі, що подає, створюють розрідження повітря, для чого потрібен спеціальний вакуум-насос.

Аероліфти, крім відкачування рідин із свердловин, колодязів та септиків, використовуються для оснащення аквапонних систем. У цих випадках цей пристрій працює одночасно і як насос, і як аератор води, що насичує її киснем з навколишнього повітря. Працює така система, оснащена ерліфтом, таким чином:

• Вода під дією стисненого повітря, що нагнітається в трубу, що подає, зі спеціальних ємностей надходить до лотків з рослинами.
• З лотків із рослинами вода стікає до акваріумів, у яких містяться риби.
• Після акваріумів, пройшовши систему фільтрів, вода повертається назад у накопичувальну ємність.

Використання таких систем, які набувають все більшої популярності, дозволяє подавати воду, насичену киснем, одночасно до рослин та в акваріуми з рибами.