Гидравлический расчет установки гидроразрыва пласта 4АН-70 с поршневым трехплунжерным насосом 4Р-700, страница 2

конечный объемный расход Q_max=0.00031,

шаг изменения объемного расхода Q=0.00001;

–для всасывающей линии:

кинематическая вязкость n=0,000017 м²/с,

приведенная длина трубопровода l=2050 м,

эквивалентная шероховатость (для старых труб) к_э=1 мм,

внутренний диаметр трубопровода D=0.05 м,

начальный объемный расход Q_min=0.015,

конечный объемный расход Q_max=0.023,

шaг изменения объемного расхода Q=0.001.

Результаты расчетов представлены в табл. 1,2.

Re	l	H	Q
8986.89	0.196	12.57	0.012
9735.80	0.196	14.75	0.013
10484.7	0.196	17.10	0.014
11233.6	0.196	19.64	0.015
11982.5	0.196	22.34	0.016
12731.4	0.196	25.22	0.017
13480.3	0.196	28.27	0.018
14229.2	0.196	31.50	0.019
14978.1	0.196	34.90	0.020
15727.0	0.196	38.48	0.021
16475.9	0.196	42.23	0.022

Табл 1. Результаты для всасывающей линии.

Re	l	H	Q
299.563	0.233	5.043	0.0002
314.541	0.233	5.560	0.00021

329.52	0.233	6.102	0.00022
344.498	0.233	6.669	0.00023
359.476	0.233	7.262	0.00024
374.454	0.233	7.879	0.00025
389.432	0.233	8.522	0.00026
404.41	0.233	9.190	0.00027
419.389	0.233	9.884	0.00028
434.367	0.233	10.60	0.00029
449.345	0.232	11.35	0.00030

Табл 2. Результаты для нагнетательной линии.

Т.к. для нагнетательной линии величины подач несравнимо малы по сравнению с подачами для всасывающей линии, то ими можно пренебречь.

2

1

Рис 1. Зависимость линейных потерь от подачи.

По графику находим напор для первого плунжера Н₁=3211 м, для второго плунжера H₂=3233 м.

2. Выполним проверку бескавитационных условий всасывания. Для этого должно выполняться условие: P_min>P_s,

где P_min=rg [P_атм/rg–(z_в+1,3×h_к)]=870×9,81[10⁵/(9,81×870)–3,7–1,3×0,5)]=62874,1 Па,

P_s=15000 Па. Т.к. 62874,1>15000 т.е. P_min>P_s, то насос будет работать нормально.

3. Найдем мощность и давление нагнетания по формулам:

P_н=r×g×H_потр, h=N_н/N_дв, N_н=Q_н×Р_н Þ N_дв=N_н/h=Q_н×Р_н/h.

Для первого плунжера: P_н=870×9,81×3211=27404922 Па»27,4 МПа,

N_дв=0,0151×27404922/0,75=551752 Вт»552 кВт.

Для второго плунжера: P_н=870×9,81×3233=27592685 Па»27,6 МПа,

N_дв=0,0217×27592685/0,75=798348 Вт»798 кВт.

При использовании второго плунжера давление нагнетания изменяется незначительно, приблизительно 0,2 МПа. Но в тоже время мощность затрачиваемая двигателем увеличивается на 247 кВт, что составляет 44,8%.

4. Мгновенная подача вычисляется по формуле:

q=×F×r×sin(j)=2pn F×r×sin(j), т.к. насос трехплунжерный, то построим графики мгновенной подачи для каждого плунжера и сложим их.

j	мгновенная подача для 1-го плунжера	мгновенная подача для 2-го плунжера	мгновенная подача для 3-го плунжера	сумма мгновенных подач
0	0	0	39.3861	39.3861
30	11.3698	0	22.7396	34.1094
60	19.6930	0	0	19.6930
90	22.7396	0	0	22.7396
120	19.6930	0	0	19.6930
150	11.3698	22.7396	0	34.1094
180	0	39.3861	0	39.3861

По графикам находим q_max=23 л/с. Аналитически степень неравномерности вычисляется по формуле: d=×F×r×sin(j) /(3×F×S×n), d₁=d₂=1,047.

5. Заключение.

Насос будет работать нормально – без кавитации. С точки зрения экономичности целесообразнее использовать первый плунжер. Для устранения инерционных напоров необходимо установить компенсаторы на нагнетательной и всасывающей линии.