Условия работы насоса на трубопровод (на сеть)
Работа насосной установки определяется как самим насосом, так и трубопроводом (сетью), на который работает насос.
Для установившего режима работы необходимо соблюдение материального и знергетического балансов, т.е. и .
Характеристикой трубопровода (сети) называется зависимость потребного для работы сети напора от расхода (подачи насоса).
Для того, чтобы перемещать жидкость по трубопроводам из приемного резервуара в напорный, необходимо затрачивать энергию на подъем жидкости на высоту Н г, равную разности геометрических отметок z1 свободной поверхности приемного и напорного z2 резервуаров, на преодоление разности давлений на поверхности жидкости в резервуарах и на преодоление суммарного гидравлического сопротивления всасывающего и напорного трубопроводов.
Иначе говоря, потребный напор сети при данной подаче определяется разностью удельных энергий в конечной и начальной точке трубопровода (сети) и величиной потерь энергии на преодоление гидравлических сопротивлений.
В соответствии с уравнением Д. Бернулли для напорного трубопровода
Для всасывающего трубопровода
Из условия энергетического баланса и определения напора насоса
Тогда потребный напор трубопровода (сети)
Суммарные потери напора во всасывающем и напорном трубопроводах
Или
,ʹ
где .
Действительно, из гидравлики известно, что гидравлическое сопротивление пропорционально квадрату скоростей или квадрату расхода.
Тогда потребный напор трубопровода (сети)
Величина = потенциальная часть напора, не зависит от расхода, = динамическая часть напора, пропорциональная квадрату расхода,
где
Тогда .
Графически зависимость от Q выражается параболой с вершиной в точке Q = 0 и .
При совместном построении на одном графике характеристики насоса и характеристики сети, в месте их пересечения получим рабочую точку А, соответствующую установившемуся режиму работы насоса.
Таким образом, при работе насоса на данную сеть его подача и напор определяются характеристикой сети. Если изменять характеристику сети изменением гидравлического сопротивления, то рабочая точка будет перемещаться по характеристике насоса.
Расчет давления на выходе (выкиде) бурового насоса.
В процессе бурения скважины забойным двигателем с промывкой её буровым раствором давление на выходе из насоса должно обеспечить давление, необходимое для работы забойного двигателя и обеспечить преодоление суммарного гидравлического сопротивления при бурении и промывке.
Наиболее тяжелым условием является применение глинистого раствора большой вязкости и плотности при минимальном диаметре скважины.
Давление на входе в забойный двигатель должно быть достаточным для создания необходимого вращающего момента забойного двигателя.
Общие потери напора при бурении определяются из следующего выражения:
,
где коэффициент, учитывающий необходимость запаса давления, (учитывающий дополнительные потери из-за увеличения плотности восходящего потока промывочной жидкости за счет частиц выбуренной породы и др).
Потери давления:
в гладкой части бурильных труб,
в замках или ниппелях,
в кольцевом пространстве между колонной бурильных труб и стенками скважины,
в кольцевом пространстве между замками и стенками скважины,
Потери давления могут не учитываться при большом диаметре бурения (более 76 мм). При малых диаметрах бурения в твердых породах потери могут быть рассчитаны, как и для кольцевого затрубного пространства, с учетом диаметра замков.
в колонковом наборе,
Потери давления в колонковом наборе обусловливаются сопротивлениями движению жидкости выбуренным керном, в промывочных каналах породоразрушающего инструмента и в затрубном пространстве между стенками скважины и колонковой трубой: .
При бурении без отбора керна и . Потери давления в породоразрушающем инструменте и колонковой трубе могут быть приняты ориентировочног в пределах 0,05 – 0,12 МПа.
в обвязке насоса,
при заклинивании керна. Потери давления при заклинивании керна принимаются равными 0,05 МПа.