Математическое моделирование электротехнического комплекса "установка электроцентробежного насоса" нефтегазодобывающих предприятий

• Автор: Чертов, Роман Александрович
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2005
• Место защиты: Омск
• Количество страниц: 181 с. : ил.

1. ЭЛЕКТРОТЕХНИЧЕСКИЕ КОМПЛЕКСЫ НЕФТЕГАЗОДОБЫВАЮЩИХ ПРЕДПРИЯТИЙ

1.1. Структура ЭТК применяемых для извлечения нефти

1.1.1. Погружные центробежные насосы

1.2.2. Погружные электродвигатели

1.1.3. Гидрозащита погружных электродвигателей

1.1.4. Трансформаторы УЭЦН

1.1.5. Устройства управления и защиты УЭЦН

1.1.6. Кабельные линии УЭЦН

1.1.7. Перспективы развития оборудования УЭЦН

1.1.8. Структура электротехнического комплекса УЭЦН

~ 1.2. Анализ эффективности ЭТК УЭЦН

1.3 Критерии оценки качества функционирования ЭТК УЭЦН
1.4 Выводы
2. ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ СТРУКТУРНЫЕ МОДЕЛИ ЭТК УЭЦН
2.1. Методика построения энергетических структурных моделей
2.2. Энергетические структурные модели элементов ЭТК УЭЦН
2.2.1. ЭСМ энергосистемы
2.2.2. ЭСМ преобразователя частоты УЭЦН
2.2.3. ЭСМ трансформатора УЭЦН
2.2.4. ЭСМ кабельной линии УЭЦН
2.2.5. ЭСМ погружного электродвигателя УЭЦН
2.2.6 ЭСМ центробежного насоса УЭЦН
2.3. Энергетическая структурная модель УЭЦН
2.4 Выводы
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭТК УЭЦН В СТАТИЧЕСКИХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ
3.1. Математические модели элементов ЭТК УЭЦН
3.1.1. Математическая модель трансформатора УЭЦН
3.1.2. Математическая модель кабельной линии УЭЦН
3.1.3. Математическая модель ПЭД УЭЦН
3.1.4. Математическая модель центробежного насоса УЭЦН
3.2. Математическая модель ЭТК УЭЦН
3.3. Оценка энергетической эффективности ЭТК УЭЦН в статических режимах работы
3.4. Оценка энергетической эффективности ЭТК УЭЦН в статических режимах работы с учетом структуры ПЭД
3.5. Выводы
4. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ ЭТК УЭЦН В
ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМАХ РАБОТЫ
4.1. Построение математической модели ЭТК УЭЦН
4.1.1. Математическая модель преобразователя частоты УЭЦН
4.1.2. Математическая модель ПЭД УЭЦН
4.1.3. Математическая модель гидросистемы УЭЦН
4.2. Динамические характеристики ЭТК УЭЦН
4.2.1. Динамические характеристики ЭТК УЭЦН в режиме
пуска
4.2.2. Динамические характеристики ЭТК УЭЦН в режиме «расклинивания» вала насоса
4.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Актуальность темы. Объектом исследования данной работы является электротехнический комплекс «Установка электроцентробежного насоса» (ЭТК УЭЦН), предназначенный для непосредственного извлечения пластовой жидкости из нефтяных скважин. УЭЦН широко используются в нефтегазодобывающей промышленности Российской Федерации, ими оснащено около 35% всех нефтяных скважин и добывается более 65% нефти.
ЭТК УЭЦН представляет собой сложную систему и состоит из взаимодействующих и взаимосвязанных подсистем различной физической природы. К основным направлениям исследования таких сложных динамических объектов относится математическое моделирование как отдельных элементов, так и комплекса в целом. Такое моделирование необходимо для:
- повышения качества функционирования ЭТК;
- решения задач энерго- и ресурсосбережения;
- согласования режимов работы подсистем;
- построения алгоритмов управления;
- решения задач мониторинга и диагностики;
- разработки новых технологических процессов.
В последнее время, в связи с интенсификацией добычи нефти, усложнением условий эксплуатации добывающего оборудования и необходимостью снижения себестоимости продукции, перечисленные задачи приобретают особую важность применительно к ЭТК УЭЦН. Данное обстоятельство приводит к необходимости построения адекватных математических моделей ЭТК УЭЦН и методов их расчета.
Исследованию сложных динамических систем и разработке методов их моделирования посвятили ряд работ зарубежные и отечественные учёные: Алпатов М. Е., Артемьев С. С., Беспалов В. Я., Бут Д. А., Бутырин П. А., Гамазин С. И, Демирчян К. С., Иванов-Смоленский А. В., Ильинский Н. Ф., Ковалёв Ю. 3., Ковалев В. 3., Копылов И. П., Коровкин Н. В., Маслов С. И.,

Теоретическая подача УЭЦН, м3/сут
Рисунок 1.16 Распределение количества скважин по теоретической подаче
УЭЦН:
1- 1995 г.; II- 1998 г.
500
450 1г
400
| 350 Г
§ 300 Й:: ..
1 250 | -
I 200
4: 150 -
100 _
50 0 - ■ ■ ■
1500 1600 1700 1800 1900 2000 2100 2200 Глубина подвески, м
Рисунок 1.17 Распределение количества скважин по глубине подвески УЭЦН
На рисунке 1.16 приведена динамика МРП работы скважин в ОАО «Оренбургнефть» по способам эксплуатации. Видно, что межремонтный период работы скважин, оборудованных УЭЦН, в 1997 г. сократился на 38 суток. Это объясняется началом применения УЭЦН в сложных горно-