24. Буровые насосы: основные параметры, регулирование подачи

Основными параметрами насоса любого типа являются производительность, напор и мощность.

Производительность (подача) Q(м³/сек) определяется объёмом жидкости, подаваемой насосом в нагнетательный трубопровод в единицу времени.

Напор Н(м)- высота, на которую может быть поднят 1 кг перекачиваемой жидкости за счёт энергии, сообщаемой ей насосом.

Н = h + p_н – р_вс/ρg

Напор насоса

Полезная мощность N_п,затрачиваемая насосом на сообщение жидкости энергии, равна произведению удельной энергии Н на весовой расход жидкости γQ:

N_п = γQН = ρgQН

где

ρ(кг/ м³) – плотность перекачиваемой жидкости,

γ(кгс/ м³) – удельный вес перекачиваемой жидкости.

Мощность на валу:

N_e=N_п/η_н= ρgQН/η_н

гдеη_н – к.п.д. насоса.

Для центробежных насосов η_н– 0,6-0,7, для поршневых насосов – 0,8-0,9, для наиболее совершенных центробежных насосов большой производительности - 0,93 – 0,95.

Номинальная мощность двигателя

N_дв = N_e/ η_перη_дв= N_п / η_нη_перη_дв,

где

η_пер- к.п.д. передачи,

η_дв -к.п.д. двигателя.

η_нη_перη_дв- полныйк.п.д. насосной установки η, т.е.

η= η_нη_перη_дв = N_п /N_дв

Известно несколько способов регулирования подачи:

1. путём изменения числа ходов вытеснителя при помощи коробки передач. Последняя может быть встроена в механическую часть насоса (НБ-80/6,3 и др.) или вынесена в виде отдельного узла;

2. путём изменения хода поршня или плунжера;

3. путём комбинированного применения коробки передач и смены поршня или плунжера (насосы НБ-160/6,3);

4. путём изменения длины хода и числа ходов поршня или плунжера.

Регулирование подачи насоса с помощью коробки передач имеет определенные преимущества перед другими способами за счет простоты, надежности, оперативности, а также возможности широкого диапазона изменения скорости, а, следовательно, и подачи насоса. Кроме того, применение коробки передач позволяет унифицировать оборудование.

Регулирование подачи путём изменения длины хода вытеснителя может осуществляться с помощью кулисного механизма или перемещением кривошипного пальца в эксцентрике. Такая система технологически целесообразна, так как позволяет бесступенчато изменять количество жидкости, подаваемой на забой. Однако при этом способе регулирования подачи существенно увеличивается объем "вредного пространства", что отрицательно влияет на всасывающую способность насоса. Этот способ не получил широкого распространения также и из-за сложности механизмов регулирования. Опыт эксплуатации ряда отечественных и зарубежных плунжерных насосов, подача которых регулируется изменением числа ходов с помощью коробки передач, показал, что они наиболее удобны и оперативны в работе, а также обладают высокой надёжностью.

25. Циркуляционная система: назначение, состав, схема устр-ва, нагнет манифольд, приемная линия.

Циркуляционная система буровых установок включает в себя наземные устройства и сооружения, обеспечивающие промывку скважин путем многократной принудительной циркуляции бурового раствора по замкнутому кругу: насос — забой скважины — насос. Многократная замкнутая циркуляция дает значительную экономическую выгоду благодаря сокращению расхода химических компонентов и других ценных материалов, входящих в состав буровых растворов. Важно также отметить, что замкнутая циркуляция предотвращает загрязнение окружающей среды стоками бурового раствора, содержащего химически агрессивные и токсичные компоненты. Циркуляционные системы буровых установок состоят из взаимосвязанных устройств и сооружений, предназначенных для выполнения следующих основных функций: приготовления буровых растворов, очистки бурового раствора от выбуренной породы и других вредных примесей, прокачивания и оперативного регулирования физико-механических свойств бурового раствора. В состав циркуляционной системы входят также всасывающие и напорные линии насосов, емкости для хранения раствора и необходимых для его приготовления материалов, желоба, отстойники, контрольно-измерительные приборы и др. Циркуляционные системы монтируются из отдельных блоков, входящих в комплект поставки буровых установок. Блочный принцип изготовления обеспечивает компактность циркуляционной системы и упрощает ее монтаж и техническое обслуживание.

Важнейшие требования, предъявляемые к циркуляционным системам буровых установок,— качественное приготовление, контроль и поддержание необходимых для данных геолого-технических условий состава и физико-механических свойств бурового раствора. При выполнении этих требований достигаются высокие скорости бурения и в значительной мере предотвращаются многие аварии и осложнения в скважине.

В числе требований, предъявляемых к циркуляционным системам, важное значение имеют механизация и автоматизация процессов приготовления и очистки буровых растворов. Исключение тяжелого и малоквалифицированного ручного труда при выполнении этих трудоемких процессов имеет не только производственное, но и важное социальное значение, так как преобразует работу буровиков, делая ее более производительной и привлекательной.

Циркуляционная система бурового раствора:

1 - устье скважины; 2 - желоб; 3 - вибросито; 4 - гидроциклон; 5 - блок приготовления бурового раствора; 6 - ёмкость; 7 - шламовыйнасос; 8 - приёмная ёмкость; 9 - буровой насос; 10 - нагнетательный трубопровод.

Нагнетательный манифольд - сваривают из труб диаметром 60-90 мм, рассчитанных на давление выше рабочего в 2,5 и более раза. В конце манифольда перед стояком устанавливают задвижку высокого давления. Манифольд нагнетательный предназначен для транспортирования бурового раствора от буровых насосов до фланца стояка в буровой вышке и трубопроводу, обвязывающему устройство системы, а также для приготовления и очистки раствора буровых установок. В манифольд циркуляционной системы буровой установки входят следующие элементы: стояк, буровой рукав, вертлюг, ведущая труба.