Повышение эффективности работы скважинных насосов путем применения вентильных погружных электродвигателей

• Автор: Камалетдинов, Рустам Сагарярович
• Шифр специальности: 05.02.13
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2007
• Место защиты: Москва
• Количество страниц: 150 с. : ил.

ГЛАВА 1. Анализ современного состояния добычи нефти в РФ.

Доля скважинных насосных установок в добыче нефти и в фонде скважин. Основные проблемы эксплуатации установок с погружным электроприводом.

Выводы, цели и задачи исследований.

ГЛАВА 2. Теоретические исследования закономерностей работы погружных электроприводов на основе вентильных двигателей

2.1.Краткий анализ состояния теории и практики вентильных электродвигателей

2.2. Анализ применимости вентильных двигателей с постоянными магнитами для привода погружных насосов при добыче нефти
2.3.Теплофизические процессы работы погружного привода на основе вентильных двигателей при различных режимах работы УЭЦН

2.3.1. Расчет теплового состояния восьмиполюсного вентильного электродвигателя

2.3.1.1. Математическое описание процессов теплопроводности в погружном электродвигателе и формирование математической модели
2.3.1.2. Методика тепловых расчетов вентильных двигателей на основе эквивалентных тепловых схем замещения
2.3.1.3. Результаты расчета теплового поля двигателя ВД125-117 методом
конечных элементов
2.3.1.4. Результаты расчета теплового состояния ВД125-117 методом эквивалентных схем
2.3.2.Аналитическое определение оптимальных областей регулирования насосных установок разных типов с вентильными приводами.Методика подбора погружного оборудования

2.3.3. Расчет максимальных значений частоты вращения вала насоса, подачи и напора в зависимости от мощности вентильного электродвигателя
Выводы по второй главе
ГЛАВА 3. Экспериментальные исследования некоторых вопросов работы погружного привода на основе вентильных двигателей
3.1.Стенд для проведения исследований погружного привода на основе вентильных двигателей
3.2.Экспериментальные исследования погружного привода на основе вентильных двигателей. Обработка результатов эксперимента
3.3.Разработка программы и методики испытаний и исследований асинхронных и вентильных электродвигателей
3.4.Методы испытаний
Выводы по третьей главе
Глава 4.0пыт промысловых испытаний и внедрения установок скважинных насосов для добычи нефти с погружным электроприводом на основе
вентильного двигателя
4.1.Основные типоразмеры электроприводов на основе вентильного двигателя. Проведение промысловых испытаний установок скважинных насосов для добычи нефти с погружным электроприводом на основе вентильного двигателя
4.2.Результаты промысловых испытаний установок скважинных насосов для
добычи нефти с погружным электроприводом на основе вентильного двигателя
4.2.1.Внедрение вентильных двигателей для привода низкооборотных высокомоментных винтовых насосов
Выводы по четвертой главе
Общие выводы и результаты работы
Список использованной литературы
Приложения

В настоящее время более 65% всей нефти в России добывается с помощью скважинных насосных установок с погружным электроприводом -установками электроцентробежных и электровинтовых насосов. Такими установками оснащено более 30% всех российских скважин, а общее электро-

потребление составляет 23,5 млрд. КВт-ч, 45% от всех затрат на подъем нефти.
Несмотря на значительные успехи в области совершенствования конструкции и технологии производства погружных асинхронных электродвигателей типа ПЭД, их повышенный нагрев в определенных режимах отбора жидкости из скважин приводит к существенному снижению ресурса двигателя и УЭЦН в целом. Практически исчерпаны возможности дальнейшего повышения параметров энергетической эффективности погружных асинхронных двигателей, необходимость повышения которых актуализируется в связи со стабильной тенденцией роста тарифов за электроэнергию^, 2],
Задача снижения энергопотребления и уменьшение температуры нагрева ПЭД сводится к проблеме повышения КПД двигателя. Однако за последние 15-20 лет этот показатель практически не повышался, и сегодня он находится в интервале 82-84,5% (2-х полюсные ПЭД для УЭЦН) и 70-78% (4-х полюсные ПЭД для УЭВН).
Таким образом, во всех серийно выпускаемых погружных асинхронных электродвигателях от 15,5 до 30% электрической мощности выделяется в виде тепла. Добиться повышения КПД и соответствующего существенного снижения тепловыделения в этих двигателях за счет новых конструктивных решений и замены материалов пока не удалось.
Исходя из этой оценки состояния традиционных асинхронных приводов, примерно десять лет назад в России начали работать над созданием приводов погружных центробежных насосов на основе вентильных электродвигателей. Помимо лучших, по сравнению с ПЭД энергетических характеристик, имеется возможность регулирования частоты вращения вентильных

130

0 0 08 0 16 0.24 0 32 0 4 0 48 0 56 0
Рис. 2.12. Г рафик зависимости температур элементов ВД125-117В5 от скорости воды при номинальной нагрузке (к„л=0,7)
Ту=95 °С п=3000 об/мин

| *>5°С >’0.32 м/с
Рис. 2.13. График зависимости температур элементов ВД125-117В5 времени при номинальной нагрузке (^=0,7)