Оптимизация режимов работы установок электроцентробежных насосов механизированной добычи нефти

• Автор: Сипайлов, Вадим Андреевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Томск
• Количество страниц: 196 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ

СПИСОК СОКРАЩЕНИИ

ВВЕДЕНИЕ

ГЛАВА 1 ВЫБОР СТРУКТУРЫ УЭЦН

1.1 Технологическая система добычи нефти

1.2 Оборудование добывающей скважины

1.3 Пути повышения эффективности эксплуатации УЭЦН

1.4 Преимущества и перспективы применения регулируемого электропривода в УЭЦН

1.5 Оценка эффективности применения регулируемого электропривода в

УЭЦН
Выводы
ГЛАВА 2 ПОСТАНОВКА ЗАДАЧИ ОПТИМИЗАЦИИ РЕЖИМОВ РАБОТЫ УЭЦН
2.1 Задача управления УЭЦН
2.2 Задача оптимизации установившихся режимов работы УЭЦН
2.2.1 Критерий оптимизации установившихся режимов работы УЭЦН
2.2.2 Параметры и ограничения задачи оптимизации установивщихся режимов работы УЭЦН
2.3 Модели и методы решения задачи управления УЭЦН
2.4 Технические средства управления УЭЦН
Выводы
ГЛАВА 3 МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ УЭЦН
3.1 Выбор среды моделирования
3.2 Математические модели программы ЛозРитр
3.2.1 Расчет физико-химических свойств флюидов и модель потока
3.2.2 Модель притока жидкости
3.2.3 Модель скважины

3.2.4 Модель насоса
3.3 Моделирование электромеханической подсистемы УЭЦН
3.3.1 Математическая модель источника
3.3.2 Математическая модель скважинного трансформатора
3.3.3 Математическая модель двигателя
3.3.4 Математическая модель тепловых процессов двигателя
3.3.5 Математическая модель кабельной линии
3.3.6 Математическая модель электромеханической подсистемы
УЭЦН
Выводы
ГЛАВА 4 СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ УЭЦН
4.1 Выбор структуры преобразователя частоты и способа регулирования
электропривода
4.2 Синтез модели УЭЦН
4.2.1 Синтез модели гидромеханической подсистемы
4.2.2 Синтез модели электромеханической подсистемы
4.3 Структура и алгоритм управления УЭЦН
Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
ЛИТЕРАТУРА
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение
Приложение

IGBT СПИСОК СОКРАЩЕНИЙ insulated gate bipolar transistor
АД асинхронный электродвигатель
АИН автономный инвертор напряжения
АИТ автономный инвертор тока
КРУ комплектное распределительное устройство
КУ конденсаторная установка
ЛЭГ1 линия электропередач
нкт насосно-компрессорные трубы
нпч непосредственный преобразователь частоты
пзп призабойная зона пласта
ПИ регулятор пропорционально-интегральный регулятор
ПН преобразователь напряжения
пч преобразователь частоты
пэд погружной электродвигатель
РФ Российская Федерация
РЭК региональная энергетическая комиссия
СУ станция управления
тмпн трансформатор погружного электродвигателя
тмс телеметрическая система
тп трансформаторная подстанция
УШВН установка со штанговым винтовым насосом
УШГН установка со штанговым глубинным насосом
УЭЦН установка с электроцентробежным насосом
цн центробежный насос
шим широтно-импульсная модуляция
этк электротехнический комплекс

- широкий диапазон регулирования рабочих параметров насосов (диапазон регулирования в 3,5 раза больше по сравнению с дросселированием);
- уменьшение номенклатуры (типоразмеров) насосных установок. За счет регулирования параметров ограниченное количество типоразмеров насосов обеспечивает весь диапазон подачи и напора, освоенный производителями насосов. То же относится к кабелям и ПЭД;
- увеличение полезной мощности ПЭД на 30-50 % при сохранении габаритов;
- уменьшение материалоемкости ПЭД и насосов и, как следствие, уменьшение времени и повышение качества монтажа УЭЦН на скважинах, так как установки малой длины накладывают менее жесткие требования к кривизне стволов скважин;
- развитый интерфейс, приспосабливаемость к различным системам управления и автоматизации, в том числе высокого уровня;
- снижение износа оборудования и увеличение межремонтного периода УЭЦН за счет улучшения условий запуска насосных агрегатов на пониженных частотах (плавный пуск/останов);
- экономия электроэнергии, высокие энергетические показатели.
Согласно данным исследований, управление параметрами пуска УЭЦН
позволяет повысить надежность системы и снизить число отказов в 2-4 раза [11]. Кроме того, обеспечивается возможность торможения и разгона при турбинном вращении, возникающем при остановке насоса, за счет чего сокращается время и более полно используется ресурс оборудования.
Проведенный применительно к электроприводу насосов анализ системы электропривода с АД и преобразователем напряжения (ПН) выявил присущие системе существенные недостатки при использовании ее для регулирования частоты вращения: необходимость завышения в два и более раза габаритной мощности двигателя; необходимость использования двигателя со специальным