8.10. Скважинный насос

Инструмент : скважинный насос; панель инструментов : создание оборудования для гидравлических схем

Элемент типа «скважинный насос» моделирует погружной электроцентробежный насос. Агрегат состоит из электродвигателя с гидрозащитой, газосепаратора, центробежного насоса, а также обратного и сливного клапана. Центробежный насос собирается из однотипных секций, количество которых подбирается из потребного напора. Управление мощностью насоса в процессе эксплуатации достигается изменением частоты вращения вала. Перепад давления на насосе определяется по формуле

∆ P = m \cdot h (n, Q) \cdot ρ \cdot g

Здесь \(m\) – количество секций, \(n\) – частота вращения вала, \(Q\) – объемный расход, \(ρ\) – плотность флюида, \(g\) – ускорение свободного падения, \(h(n,Q)\) – напорная характеристика одной секции.

Напорная характеристика секции берется из спецификации и имеет вид, представленный на рис.8.10.25. Кривыми \(Qmin\) \(Qmax\) ограничена рекомендуемая область эксплуатации. Напорная характеристика, как правило, указывается для воды при нормальной температуре. Вязкость перекачиваемой жидкости оказывает существенное влияние на напорную характеристику, потому характеристику следует адаптировать для перекачиваемой жидкости при забойных условиях. Простой пересчет возможен в самом элементе насоса посредством масштабирующих коэффициентов \(k_h\) и \(k_q\):

h (n, Q) = k_{h} h_{w a t e r} (n, k_{q} Q)

Рис.8.10.24 Напорная характеристика секции насоса

Потребляемая мощность рассчитывается согласно выражению:

N = m \cdot w (n, Q) \cdot \frac{ρ}{ρ_{w a t e r}}

где \(ρ_{water}\) – плотность воды, \(w(n,Q)\) – мощностная характеристика одной секции. Аналогично напорной характеристике, мощностная характеристика для воды (рис.8.10.25) доступна в спецификации оборудования и должна быть пересчитана на вязкость перекачиваемого флюида. Масштабирование возможно в самом элементе насоса:

w (n, Q) = k_{w} w_{w a t e r} (n, k_{q} Q)

Рис.8.10.25 Мощностная характеристика секции насоса

Коэффициент полезного действия (КПД) насоса определяется как

η = \frac{Q \cdot Δ P}{N}

и зависит как от оборотов, так и дебита насоса (рис.8.10.26). Разница потребляемой мощности и полезной \(N-Q·ΔP\) выделяется в виде теплоты и передается флюиду.

Рис.8.10.26 КПД секции насоса

Дополнительной информацией для элемента типа «насос» являются минимальный и максимальный дебиты для разных частот, определяющие рекомендуемый диапазон работы насоса с точки зрения его эффективности.

Параметры изменение давления, степень повышения давления, коэффициент напора определяется так же, как и для насоса.

Диалог задания элемента типа «скважинный насос» приведен на рис.8.10.27-28.

Элементы типа скважинный насос не содержат гидравлических переменных и уравений.

Рис.8.10.27 Диалог задания скважинного насоса

Рис.8.10.28 Диалог задания скважинного насоса