注水站注水泵注水管网

注水管网及注水泵内容提要注水系统流体力学基础知识管道水力计算泵的种类及原理离心泵柱塞泵其他设备注水系统1注水目的2注水系统结构3注水站组成4注水工艺5注水效率要求1注水的目的油田投入开发后，如果没有相应的驱油能量补充，油层压力将随着开发时间，逐渐下降，引起产量下降，使油田的最终采收率下降。通过油田注水，可以使油田能量得到补充，保持油层压力，达到油田产油稳定，提高油田最终采收率的目的。2注水系统结构3注水站构成站内注水工艺流程主要考虑满足注水水质、计量、操作管理等方面要求。站内流程：来水进站→计量→水质处理→储水罐→泵出。储水罐作用：1）储备作用为泵储备一定水量；2）缓冲作用避免供水管网压力不稳；3）分离作用沉降颗粒和油滴。注水泵前设置计量仪表；泵出口设置止回阀和控制阀，控制阀前设有回流管道，阀后设有高压阀组。润滑系统：润滑电动机和泵的轴承。包括润滑油泵、油箱、过滤器，冷却器和缓冲器。冷却系统：分直流冷却和循环冷却。循环冷区包括冷却泵、冷却塔、冷却罐三部分。加药系统：在水罐出口处设投加阻垢剂、杀菌剂等。3注水站构成3注水站构成4注水工艺单管多井配水流程图单管单井配水流程图4注水工艺双管多井配水流程图分压注水流程图4注水工艺（增压注水）增压注水流程图单井配水间配水流程：图4—3单井配水间流程示意图1—来水汇管；2—上流阀门；3—水表4—下流阀门1#配水间2#配水间1234图4—3单井配水间流程示意图1—来水汇管；2—上流阀门；3—水表4—下流阀门1#配水间2#配水间12341#配水间2#配水间1#配水间1#配水间2#配水间2#配水间2#配水间12341234来水汇管上流阀门水表下流阀门4注水工艺5注水效率要求注水系统各部分的效率值流体力学基础知识1流体的定义2流体物理性质3流动参数4流体的能量5管流流态6水头损失1流体的定义流体流体：指受到微小剪切力会发生连续不断变形的变形体。2流体物理性质粘性牛顿在《自然哲学的数学原理》指出：相邻两层流体作相对运动时存在内摩擦作用,称为粘性力。不同流体粘性1粘性产生的原因(1)液体之间的粘性力主要由分子内聚力形成(2)气体之间的粘性力主要由分子动量交换形成粘性2壁面不滑移假设由于流体的易变形性，流体与固壁可实现分子量级的粘附作用。通过分子内聚力使粘附在固壁上的流体质点与固壁一起运动。粘性3牛顿内摩擦定律粘性牛顿在《自然哲学的数学原理》中假设：“流体两部分由于缺乏润滑而引起的阻力，同这两部分彼此分开的速度成正比”。即在图中，粘性切应力为dyduATEg.1柱塞泵活塞直径为11.96cm，缸体直径12cm，活塞长度为14cm，润滑油粘度为0.65P，当活塞移动速度为0.5m/s时，所产生的摩擦力多大？例题3流动参数压力（压强）压力是由于流体的重而在单位面积上所产生的作用力。ghpp0其中：P0：流体表面的压强；h：所求点的沉没深度。1压力的表示方法压力（压强）相对压强（RelativePressure）：又称“表强”，用p表示，p=pabs–pa。真空（Vacuum）：是指绝对压强小于一个大气压的状态。真空高度vaabsvpppggh绝对压强（AbsolutePressure）：用pabs表示，pabs0。真空值pvνaabsabsa()ppppp2压力的单位a.应力单位N/m2，Pab.大气压标准大气压：1标准大气压(atm)=1.013105Pa=101.3kPa工程大气压：1工程大气压(at)=9.8104Pa=98kPa=0.1MPac.液柱高水柱高mH2O：1mH2O=9.8kPa汞柱高mmHg：1mmHg=133kPa压力（压强）Eg1.若人所能承受的最大压力为1.274MPa（相对压强），则潜水员的极限潜水深度为多少？例题61.27410130m9800phgEg2.蛟龙号设计潜水深度为7000m，则该深度下其表面受到的压力为？MPaatghpp7070070008.910000Eg3.设如图所示，h=2m时，求封闭容器A中的真空值。例题pahvAB水空气pabs解：设封闭容器内的绝对压强为pabs，真空值为pv。则：pabs=pa–ghv根据真空值定义：pv=pa–pabs=pa–(pa–ghv)=ghv=9800×2=19.6kPa3液体测压计压力（压强）A2211pgzgzA11022pgzpgz4金属测压计压力（压强）3流动参数流量1体积流量Q（m3/s）2质量流量（kg/s）AdAruQu=u(r)AdArum速度u=u(r)v1实际速度u2平均速度vAudAAQvAruu4流体的能量位能mgzEz4流体的能量动能221mvEk4流体的能量压能AlpEp4流体的能量伯努利能量方程whgvgpzgvgpz2222222111hhhjwhj沿程水头损失hξ局部水头损失其中：伯努利能量方程流体流经节流装置时，流速增加、压力降低。通过测量节流前后的压差，从而确定流量。节流式流量计原理伯努利能量方程孔板流量计：212ppg24dQ4流体的能量沿程阻力阻力分类局部阻力沿程水头损失局部水头损失5管流流态层流及紊流层流：流速不大时，整个流场呈一簇互相平行的流线。湍（紊）流：流速超过一定值后，流体质点作复杂的无规则的运动。着色流束与周围流体相混。过渡流：流速逐渐加大时，流体质点的运动处于不稳定状态。着色流束开始振荡。5管流流态流态判别标准雷诺数：vdvdRe2000Rec工程上常用的圆管临界雷诺数2000Re2000Re层流：紊流：6水头损失沿程水头损失达西公式：gvdlhf22dRe,沿程水头损失粗糙度0.100.090.080.070.050.040.060.030.050.020.0150.040.010.0080.0060.030.004Δ0.025d0.0020.020.0010.00080.00060.00040.0150.00020.00010.000050.010.0090.000010.008246824682468246824681031041051061071080.0000050.000001雷诺数duRe莫迪（Moody）图层流区湍流区Re64过渡区阻力平方区Re,dd水力光滑管Re例题长为1km的输水管路管径为75mm，水流量为2.355L/s，求该条件水在该管内流动的水头损失值？（管路的当量粗糙度Δ=0.3mm，水的运动粘度为10-6m2/s)解：管内速度：)/(533.042smdQv4610410075.0533.0Revd004.0753.0d0310.0)(24.118.92533.0075.010000310.022mgvdLhf雷诺数：相对粗糙度：阻力系数，查图有水头损失：0.100.090.080.070.050.040.060.030.050.020.0150.040.010.0080.0060.030.004Δ0.025d0.0020.020.0010.00080.00060.00040.0150.00020.00010.000050.010.0090.000010.008246824682468246824681031041051061071080.0000050.000001雷诺数duRe如何使用莫迪图？6水头损失局部水头损失22j2hgv管道突然缩小的损失系数：1v122(C)120.5(1)AA局部水头损失管道出口管道突然扩大到水池或容器，有0/21AA，则1.0v5.0(a)直角进口0.05~0.25(b)圆角进口0.1(c)外伸进口管道进口局部水头损失阀门的局部阻力系数：开度kζ0阀门的阻力系数随阀门的开度k变化而变化。当开度大到一定值后，其阻力系数变化较小；而当开度小于一定值后，阻力系数迅速增大；开度为0时，阻力系数无限大。管道水力计算1管道分类2管道性能曲线3串联管路4并联管路5分支管路6注水管路的结垢1管道分类液体管壁压力管路液体自由面管壁无压管路工程中，常用各种有压管道输送液体，如注水管线；水电站压力引水钢管；水库有压泄洪隧洞或泄水管；供给的水泵装置系统及管网；输送石油的管道。压力管道：管道被流体充满，流体在压力驱动下运动。管道按布置分简单管道复杂管道串联管道并联管道分枝管道短管长管两种水头损失大小局部水头损失、流速水头占总水头损失比例较大（大于5%），计算时不能忽略沿程水头损失水头为主，局部损失和流速水头在总水头损失中所占比重很小。1管道分类轮南哈密靖边银川龙岗武汉忠县淮阳上海青山杭州安平北京红柳重庆龙岗气田长武湘潭大庆乌鲁木齐兰州克拉玛依市格尔木市花土沟涩北宁波长春鞍山南宁南昌广州TheSecondWest-EastGasPipelineProjecttobebuilt2管道性能曲线根据水头损失公式：225222228242QQdlggdQdlgvdlhw2管道性能曲线hwQ管路特性曲线：2管道性能曲线hwQz2-z1有位差：2管道性能曲线hwQz2-z1泵的特性曲线3串联管道由不同管道直径和管壁粗糙度的数段根管子依次连接在一起的管道。串联管道水力特性：（1）各节点流入流出流量相等（2）总损失等于各段管道中损失之和11vvvQqQ......3213串联管道232121322212321222qQQqQQgdlvgdlvgdlvhhhHfff）（）（）（v0Q1Q2Q3q1q2l1d1l2d2l3d3hf1hf2hf311H3串联管道串联管路的特性曲线：4并联管道由几条简单管道或串联管道，入口端与出口端分别连接在一起的管道系统。并联管道水力特性：（1）总流量是各分管段流量之和。（2）并联管道的损失等于各分管道的损失。......321vvvvqqqq......321AQQ1d1hw1Q2d2hw2Q3d3hw3BQQhfQHABhfAhf1=hf2=hf3=hfl1d1Q1l3d3Q3l2d2Q2HBHA4并联管道5分支管路分支管道水力特性：（1）流入汇合点的流量等于自汇合点流出的流量。321vvvqqq（2）沿一条管线的水头损失是各段水头损失之和。......31fffhhh213Jz2z1z35分支管路47221319152018204812142第一净化厂①1611155142324102326925221782112513232117北631011161819242567南四干线#1截断阀南四干线#2截断阀南21南6南4南9南1西1中3中4中5南1615分支管路计算问题－新建管道，确定管径、起点压力已知管网结构形式（地形、长度、用户位置）、用水量、用户所需自给水头，确定管径和管网起点水压。1根据管网布置图，将管网分段编号2用连续性方程确定各段流量3以经济流速确定各段管径4取标准管径后，计算流速和摩阻5按长管计算各段水头损失hw6按串联管道计算起点到控制点的总水头损失。5注水管路的结垢结垢的危害性：（1）管线的结垢明显会降低整个注水系统的流量和效率。（2）管线结垢使管道缩径，流通截面积变小，造成压力损失、排量减小及管道堵塞。（3）结垢诱发注水井管线局部腐蚀，并且因腐蚀导致注水管线漏失频繁，甚至可使注水井管线穿孔，造成破坏性事故。（4）注水系统维修作业耗资巨大，处理一次注水管线漏失一般需几千元，泵的种类及原理1叶片式泵2容积式泵3其他形式4泵对液流能量的增加1叶片式泵原理优点：转速高，体积小，效率高，流量大，结构简单，性能平稳，容易操作和维修。离心泵