3.4. Выбор насоса и режима его работы

Тип насосов и их число выбираются из усло­вия обеспечения заданного (расчетного) расхода промывоч­ной жидкости, при этом максимальное допустимое давление при выбранном диаметре цилиндровых втулок [p]_i должно быть больше расчетного

(3.50)

где n — число насосов; Q_i — производительность насоса при i-м диаметре втулок; Q_p - расчетный расход промывочной жидкости; — потери давления в элементах циркуляцион­ной системы при расходе Q_p; — увеличение плотности промывочной жидкости в кольцевом пространстве за счет выбуренной породы.

Следует иметь в виду, что фактическая производитель­ность насоса, как правило, меньше теоретической (паспорт­ной). Отношение фактической производительности насоса Q_ф к паспортной Q_п называется коэффициентом наполнения

(3.51)

Коэффициент наполнения зависит от реологических пара­метров промывочной жидкости, схемы обвязки насосов с ра­бочей емкостью, частоты ходов поршня насоса и т.д. Крайне отрицательно влияет на коэффициент наполнения наличие пузырьков газа в растворе и негерметичность всасывающей линии насоса. Если насос работает на всасывание, т.е. уро­вень промывочной жидкости в рабочей емкости находится ниже насоса, то коэффициент наполнения . Если рабочая емкость и насос смонтированы на одном основании, то . Если емкость расположена выше насоса (насос работает под залив), то . При наличии подпора .

Работники буровых предприятий избегают длительной ра­боты насосов при давлении, близком к паспортному, так как при этом снижается межремонтный период работы насоса. Согласно справочнику [2] рекомендуется брать максимально допустимое рабочее давление насоса не более 80 % от пас­портного, т.е. [р] = 0,8 p_п.

Привод буровых насосов может осуществляться от дизе­лей, электродвигателей постоянного тока и электродвигателей переменного тока, в основном синхронных. Первые два при­вода допускают плавное регулирование производительности насоса путем изменения частоты вращения двигателя и тем самым частоты ходов поршней насоса. Такой привод назы­вают регулируемым. Если в качестве привода используется синхронный двигатель, то производительность насоса можно: менять лишь ступенчато, путем замены цилиндровых втулок и поршней.

Выбор насоса рассмотрим на примере. Пусть в результате, гидравлического расчета промывки скважины получены данные, приведенные в табл. 3.6.

Пусть по условиям всасывания коэффициент наполнений . Характеристика насоса У8-6М при этил значениях приведена в табл. 3.7.

Таблица 3.6 - Данные гидравлического расчета промывки скважины

Показатели	Интервал бурения, м
	0-110	110-500	500-1970	1970-220
Диаметр долота, мм Вид промывочной жидкости, ее плотность, кг/м3 Расчетный расход, м3/с	394 Глинистый раствор 1210 0,073	295 Глинистый раствор 1210 0,042	215,9 Вода 1050 0,028	215,9 Полимерный раствор 1350 0,027
Суммарные потери давления в конце интервала, МПа Увеличения давления в скважине за счет выбуренной породы, МПа Расчетное давление на насосе, МПа	15 0,04 15,0	8 0,1 8,1	12 1,0 13,0	14,5 0,7 15,2

Таблица 3.7

Характеристика насоса У8-6М

Диаметр втулок, мм	рп, МПа	[p], МПа	Регулируемый привод,		Нерегулируемый привод,
			QФ, дм3/с	N, кВт	QФ, дм3/с	N, кВт
200 190 180 170 160 150 140 130	10,0 11,1 12,5 14,3 16,3 19,0 22,3 25,0	8,0 8,9 10,0 11,4 13,0 15,2 17,8 20,0	30,5 – 45,7 27,0 – 40,5 24,2 – 36,4 21,5 – 32,2 18,7 – 28,0 15,9 – 23,9 13,9 – 20,8 11,1 – 16,6	245 – 360 245 – 360 245 – 360 245 – 360 245 – 360 245 – 360 245 – 360 245 - 360	40,0 35,1 31,5 28,0 24,4 20,7 17,9 14,1	327 320 320 320 320 320 300 300

Возможные варианты выбора числа насосов У8-6М и диа­метров втулок показаны в табл. 3.8. В колонках 8 и 13 приве­дены значения давлений на насосах при расходах, указанных, соответственно в колонках 7 и 12. Из приведенных данных следует, что для обеспечения заданных расходов в интервале 0—110 м нужно иметь три насоса с регулируемым приводом или 4 насоса с нерегулируемым, в интервале 110-500 м — два насоса. В интервале 500—1970 м — один насос с регули­руемым приводом или два насоса с нерегулируемым. В ин­тервале 1970 — 2200 м нужно иметь два насоса.

Таблица 3.8 - Различные варианты выбора диаметров втулок и числа насосов У8-6М для бурения скважины

согласно данным таблицы 3.6.

Интервал бурения, м	Qp, дм3/с	pp, МПа	Регулируемый привод,					Регулируемый привод,
			Число насосов	dвт, мм	[p], МПа	Qф, дм3/с	рнас, МП	Число насосов	dвт, мм	[p], МПа	Qф, дм3/с	рнас, МП
1	2	3	4	5	6	7	8	9	10	11	12	13
0 – 100	73	15,0	3 2	150 180	15,2 10	47,7 – 71,7 48 – 72	6,4 – 14,4 6,5 – 14,6	4 4 3 2 2	150 140 150 180 170	15,2 17,8 15,2 10,0 11,4	84,4 71,6 62,1 63 55,8	20,0 14,4 10,8 11,1 8,8
110 – 500	42	8,1	2 2	160 150	13 15,2	37 – 56 31,8 – 47,8	6,3 – 14,4 4,6 – 10,2	2 2	160 150	13 15,2	48,6 41,4	10,8 7,9
500 – 1970	28	13	1	160	13	18,7 – 28,1	6,8 – 13,0	2	130	20,0	28,8	14
1970 – 2000	27	15,2	2 2	140 130	17,8 20	27,8 – 41,6 22 – 33,2	16,8 – 36 10,1 - 23	2	130	20,0	28,8	18,2

Не все приведенные варианты являются целесообразными или экономически оправданными. Например, интервал 0 — 110 м бурится достаточно быстро (как правило, верхняя часть разреза сложена мягкими породами). Если использовать бу­ровую установку с 3 или 4 насосами, то при бурении осталь­ной части скважины часть насосов будет простаивать. С эко­номической точки зрения, по-видимому, целесообразно ис­пользовать буровую установку с двумя насосами У8-6М, идя на некоторое снижение показателей бурения в интервале 0—110 м из-за меньшего, по сравнению с расчетным, расхода промывочной жидкости. При регулируемом приводе следует использовать насосы со втулками диаметром 180 мм. При n = 62 мин ^-1 производительность насосов составит 59,бּ10^-3 м³/с, а давление к концу интервала 9,8 МПа. При нерегулируемом приводе использование втулок диаметром 180 мм нецелесообразно, так как при расходе 63ּ10^-3 м³/с давление на насосе составит 11,1 МПа, что больше допусти­мого, равного в данном случае 10 МПа.

В интервале 110 — 500 м при регулируемом приводе можно использовать втулки диаметром 160 мм и 150 мм. Втулки 160 мм являются предпочтительными, так как тогда можно будет, не меняя втулок, бурить следующий интервал. Пред­почтительные варианты выделены в табл. 3.8 жирным шриф­том.