Оперативное управление погружными установками добычи нефти с учетом ресурса изоляции электродвигателя

• Автор: Козлов, Василий Владимирович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Кандидатская
• Год защиты: 2009
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 156 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. ХАРАКТЕРИСТИКА УСЛОВИЙ И РЕЖИМОВ РАБОТЫ ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ (ПЭД) В СОСТАВЕ УСТАНОВОК ТИПА УЭЦН
1.1. Механизированный способ добычи нефти установками погружных электроцентробежных насосов (УЭЦН)
1.2. Характеристика факторов, оказывающих влияние на процесс эксплуатации ПЭД в составе установок добычи нефти типа УЭЦН
1.3. Роль контроля и прогнозирования показателей ресурса погружного оборудования в решении задачи оперативного управления установками типа УЭЦН
2. КРИТЕРИИ И ЗАДАЧА УПРАВЛЕНИЯ ЭЛЕКТРОПРИВОДОМ УЭЦН С УЧЕТОМ РЕСУРСА ИЗОЛЯЦИИ ПЭД
2.1. Общие положения
2.2. Ограничения на область управления системой «УЭЦН-скважина» и устойчивость системы
2.3. Критерии и задача оперативного управления электроприводом УЭЦН с учетом ресурса изоляции ПЭД
3. РАЗРАБОТКА МОДЕЛИ ТЕПЛОВОГО СТАРЕНИЯ ИЗОЛЯЦИИ ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ СИСТЕМЫ «ПЭД-ЦН»
3.1. Анализ факторов, влияющих на процессы нагрева и охлаждения ПЭД
3.2. Синтез уравнений модели теплового старения изоляции ПЭД
3.3. Исследование модели теплового старения изоляции ПЭД
4. СРЕДСТВА КОНТРОЛЯ ПОКАЗАТЕЛЕЙ РЕСУРСА ГЛУБИННОГО ОБОРУДОВАНИЯ В ОПЕРАТИВНОМ УПРАВЛЕНИИ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ УЭЦН
4.1 Роль средств контроля показателей ресурса глубинного оборудования УЭЦН в оптимизации процесса оперативного управления режимами его работы

4.2 Анализ существующих средств контроля изоляции системы
« вторичная обмотка ТМПН - кабель - ПЭД»
4.3 Аналитическая оценка момента на валу ПЭД по измеряемым
СУ электрическим параметрам
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ
ПРИЛОЖЕНИЕ А. Выборка данных по отказам УЭЦН месторождений Юганского региона за вторую половину 2007 года
ПРИЛОЖЕНИЕ Б. Данные регистрации СУ скважин Приобского нефтяного месторождения
ПРИЛОЖЕНИЕ В. Протокол испытаний имитационной модели
системы контроля изоляции установок типа УЭЦН
ПРИЛОЖЕНИЕ Г. Результаты расчета износа изоляции ПЭД на интервале безремонтной эксплуатации скважины № 5963 куста № 242 Приобского нефтяного месторождения
ПРИЛОЖЕНИЕ Д. Методика и результаты расчета механического момента на валу ЭЦН по данным регистрации СУ

ВВЕДЕНИЕ
Актуальность работы. Наметившаяся в последние месяцы на мировом рынке ситуация, характеризующаяся нестабильностью цен на энергоносители, в частности на нефть, и тот факт, что их экспорт в значительной степени определяет благосостояние и дальнейшее экономическое развитие страны, говорят о большой значимости задач наращивания объемов добычи нефти и уменьшения издержек и материальных потерь при разработке нефтяных месторождений.
Вышесказанное определяет ключевую роль решению задач интенсификации и оптимизации использования нефтепромыслового оборудования на всех этапах добычи и подготовки нефти к транспорту. Причем именно этап добычи нефти в значительной мере определяет эффективность функционирования нефтедобывающего комплекса в целом. Поэтому оптимальность использования скважинного оборудования, рациональность расходования его ресурса и соблюдение политики энергосбережения приобретают особую актуальность в сложившейся ситуации.
В связи со сказанным выше следует отметить, что на российских нефтяных промыслах в последние годы значительно возрастает доля скважин, оборудованных установками электроцентробежных насосов (УЭЦН), часть из которых оснащается регулируемыми преобразователями частоты (ПЧ), что значительно расширяет возможности по управлению процессом отбора жидкости из скважины. В то же время вопросы оперативного управления УЭЦН (особенно с ПЧ) с учетом состояния оборудования слабо изучены, а уже имеющийся отечественный и зарубежный опыт эксплуатационными службами используется недостаточно эффективно. Это приводит к частым преждевременным выходам установок из строя по различным причинам, к повышенному энергопотреблению и, как следствие, к увеличению себестоимости тонны добытой нефти.

На основании изложенного, можно констатировать, что рассматриваемая система управления электроприводом ЭЦН является устойчивой при любых режимах работы.
2.3. Критерии и задача оперативного управления электроприводом УЭЦН с учетом ресурса изоляции ПЭД
Основным критерием оптимальности управления УЭЦН на основе оперативной информации является экономическая эффективность отбора жидкости из пласта, то есть получение максимально возможного дебита нефти из скважины при минимальных финансовых затратах, что выражается двумя соотношениями:

J! ='£jqiti —> max, (2.11)

J2-JFi--min , (2.12)

где Fj - объем эксплуатацинонных затрат на г'-м интервале управления.
На их основе можно составить общий критерий экономической эффективности установки, который заключается в минимизации себестоимости единицы добытой нефти.

J3=~ >min, (2.13)

В последние годы, в силу истощения разрабатываемых месторождений жидких углеводородов и усложнения условий их добычи, так же приобретает вес энергетический критерий эффективности нефтедобычи, выражаемый коэффициентом EROEI (energy return on energy invested). Смысл критерия заключается в том, что энергия, получаемая при сжигании единицы добытой