Вопросы для самоконтроля

1. Перечислить простейшие случаи фильтрации несжимаемой жидкости и газа.

2. Дать определение коэффициента фильтрации.

3. Сформулировать основные законы фильтрации.

4. Безнапорное и напорное движение жидкости в пористой среде.

Тема 3.6 Неньютоновские жидкости

Студент должен:

знать: классификацию и свойства неньютоновских жидкостей, основы гидравлического расчета при движении вязкопластичных жидкостей;

уметь: определять потери напора (давления), скорость и расход при движении неньютоновских жидкостей.

Общие понятия и классификация неньютоновских жидкостей. Вязкопластичные жидкости и их свойства. Движение вязкопластичнях жидкостей в трубах. Неньютоновские жидкости, применяемые в бурении и эксплуатации скважин. дисперсные среды.

Литература: 1, с. 285…297

Методические указания

Нефти и буровые растворы являются вязко-пластичными жид­костями, что необходимо учитывать при расчетах фильтрации. Фор­мулы с учетом этого будут иметь вид:

При движении в трубах данных жидкостей разность давлений в трубопроводе для начала движения определяется по формуле:

Расход жидкости определяется по формуле:

где r - радиус трубопровода, м.

Особенностью, отличающей глинистый раствор от других жидкостей, является наличие начального напряжения сдвига.

Условием движения глинистого раствора является уравнение:

;

а для разности напоров в тех же сечениях:

,

где - начальное напряжение сдвига.

Тогда жидкость в трубе будет двигаться.

Кроме того, движение для глинистого раствора может быть охарактеризовано тремя режимами, а не двумя рассмотренными ранее.

Следует внимательно рассмотреть и понять условия, при которых происходит вынос разбуренной породы на поверхность.

Обратить внимание на размерность в расчетных формулах.

Вопросы для самоконтроля

1. Какими свойствами обладают глинистые растворы?

2. Какой вид принимает формула напряжения внутреннего трения для глинистых растворов?

3. Какие силы действуют на частицу разбуренной породы в восходящем потоке глинистого раствора?

4. Чем характеризуется структурный режим движения?

5. Написать выражение обобщенного числа Рейнольдса, установленного Е. З. Рабиновичем и пояснить входящие в него члены.

Насосы.

Напор насоса. Полным напором насоса Н (м вод. ст) называется количество энергии, сообщаемое насосом одному килограмму перекачиваемой жидкости.

,

,

где р_м и р_в – давления соответственно в напорном всасывающем патрубках трубопроводов насоса, н/м²;

∆h=z_м - z_в – расстояние по вертикали между точками установки манометра и вакуумметра, м;

v_н и v_вс – скорости в нагнетательном и всасывающем патрубках, м/сек;

Н_м – манометрический напор насоса, представляющий собой сумму показаний манометра h_м, вакуумметра h_в, м вод. ст., и геометрического напора между точками установки этих приборов ∆h;

.

В том случае, когда диаметры всасывающего и нагнетательного патрубков равны, полный напор насоса равен манометрическому:

.

Производительность поршневого насоса. Действительная производительность поршневого насоса (м³/сек) простого действия определяется по формуле

,

двойного действия

,

где F - площадь поршня, м²; f – площадь сечения штока, м²; S – ход поршня, м; n – частота вращения, об/мин, n=ω/2π; ω – угловая скорость, рад/сек; η₀ - объемный кпд (обычно 0,85÷0,99); I – число цилиндров.

Мощность насоса и коэффициент полезного действия. Полезная мощность насоса (Вт) определяется по формулам

,

,

где Q – производительность насоса, м³/сек; ρ – плотность жидкости, кг/м³; Н – полный напор насоса, м.

Мощность потребляемая насосом (кВт)

.

Полный к. п. д. η_н для поршневых насосов равен 0,6-0,9; для центробежных 0,77-0,88.

Математически зависимость между Q, H, N при любом n записывается в следующем виде:

; ; .