Повышение энергетической эффективности группы электроприводов систем поддержания пластового давления

• Автор: Мухортов, Иван Сергеевич
• Шифр специальности: 05.09.03
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2014
• Место защиты: Самара
• Количество страниц: 138 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. СОВРЕМЕННОЕ СОСТОЯНИЕ ПРОБЛЕМЫ ЭНЕРГОЭФФЕКТИВНОСТИ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ
1.1. Краткий обзор работ по исследованию процессов перекачки жидкости центробежными насосами
1.2. Особенности эксплуатации центробежных насосов на станциях системы ППД
1.3. Обзор работ по моделированию процессов перекачки жидкости центробежными насосами
1.4. Современное состояние проблемы энергетической эффективности электроприводов центробежных насосов
1.5. Выводы
2. МАТЕМАТИЧЕСКИЕ МОДЕЛИ СТАТИЧЕСКИХ И ДИНАМИЧЕСКИХ РЕЖИМОВ РАБОТЫ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ СТАНЦИЙ СИСТЕМ ППД
2.1. Математическая модель энергетических характеристик в статических режимах работы электроприводов насосных агрегатов
2.2. Математическая модель энергетических характеристик в динамических режимах работы электроприводов насосных агрегатов
2.3. Математическая модель для исследования энергетических характеристик насосов при использовании ЧРП
2.4. Выводы
3. ОПТИМИЗАЦИЯ РЕЖИМОВ РАБОТЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ НАСОСНЫХ СТАНЦИЙ С УЧЕТОМ РЕАЛЬНЫХ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИХ ХАРАКТЕРИСТИК
НАСОСНЫХ ГРЕГАТОВ
3.1. Постановка задачи оптимизации режимов работы электроприводов насосных агрегатов
3.1.1. Случай дискретного регулирования подачи
3.1.2. Случай частотного регулирования подачи
3.2. Обоснование и выбор методики решения оптимизационной задачи..
3.3 Методика решения задачи оптимизации режимов работы электроприводов насосных агрегатов
3.3.1. Случай дискретного регулирования подачи
3.3.2. Случай регулирования подачи с помощью ЧРП
3.4. Выводы
4. ЭКСПЕРИМЕНТАЛЬНОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПОВЫШЕНИЯ ЭНЕРГЕТИЧЕСКОЙ ЭФФЕКТИВНОСТИ ГРУППЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДОВ НАСОСНЫХ АГРЕГАТОВ СИСТЕМ ППД
4.1. Оценка эффективности оптимизации режимов работы группы электроприводов центробежных насосов при дискретном регулировании
4.2. Оценка эффективности оптимизации режимов работы группы электроприводов центробежных насосов при сочетании дискретного регулирования с частотным
4.3. Выводы
ЗАКЛЮЧЕНИЕ
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК
ПРИЛОЖЕНИЯ
ВВЕДЕНИЕ Актуальность темы
В ряде районов России нефтяные месторождения находятся в стадии поздней разработки. К таким, например, относится большинство месторождений Юго-Востока Республики Татарстан. Легко извлекаемые запасы нефти исчерпаны, и нефтедобывающие предприятия вынуждены активно применять методы увеличения нефтеотдачи пласта (МУН). Одним из самых распространенных МУН является закачка воды в пласт с целью повышения давления. Реализация данного метода требует наличия технологического комплекса по подготовке, транспортировке и закачке воды в пласт. На рисунке 1 изображена схема водоснабжения для заводнения пластов. Система водоснабжения состоит обычно из нескольких звеньев, к которым относятся водозаборные сооружения, напорные станции первого и второго подъемов, кустовые насосные станции, закачивающие воду непосредственно в нагнетательные скважины.
Рисунок 1 - Схема водоснабжения для заводнения пластов.
1 - водозаборное устройство; 2,6- станция 1-го и 2-го подъема; 3, 5 - буферные емкости;
4 - станция водоподготовки; 7 - КНС; 8 - нагнетательные скважины.
Между отдельными звеньями системы водоснабжения предусматривают промежуточные буферные емкости для запаса воды, обеспечивающие

На большинстве существующих установок управление режимами осуществляется включением необходимого числа к агрегатов из общего числа п. Поскольку добиться выполнения условий (2-1) при дискретном регулировании удается лишь в частных случаях, в качестве допустимых альтернативных вариантов решения технологической задачи рассматриваются варианты, соответствующие выполнению условий
в(0>вЛ0±^; Н(;)>нг(0±&- (2.2)
При этом для выполнения требований технологии используется дополнительное регулирование дросселированием, что приводит к непроизводительному расходу энергии. Каждому из допустимых в соответствии с (2.2) альтернативных вариантов включения насосных агрегатов на временном интервале (0,7) соответствуют, без учета переходных процессов, потери мощности АР; и электроэнергии

Щ = }ДР/ОА, у € {1,2..щ,}. (2.3)

где т1 - число допустимых альтернативных вариантов, удовлетворяющих условию (2.2), из множества вариантов, определяемого суммой числа сочетаний включенных агрегатов
т = ^Скп-, к е {1,2.. л}. к=
Для определения параметров режимов и потерь мощности используются рабочие характеристики (?-Н центробежных насосов и характеристика трубопровода. Характеристики ()-Н центробежных насосов в пределах рекомендуемых подач описываются уравнением квадратичной параболы [60]:
Я/)=Я/-5/22, (2.4)
где Hf - фиктивный напор при нулевой подаче, м; 6/ - гидравлическое фиктивное сопротивление насоса, м-(с/л)2.
Фиктивные параметры определяются [60] по каталожным данным насоса или по экспериментальным данным. Для этого находятся координаты двух точек