Модели и методы управления режимами работы и электропотреблением погружных центробежных установок

• Автор: Ведерников, Владимир Александрович
• Шифр специальности: 05.13.06
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2006
• Место защиты: Тюмень
• Количество страниц: 276 с. : ил.

СОДЕРЖАНИЕ
ВВЕДЕНИЕ
1. КРАТКАЯ ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТЕПРОМЫСЛОВОГО ХОЗЯЙСТВА, РОЛИ И МЕТОДОВ УПРАВЛЕНИЯ РЕЖИМАМИ РАБОТЫ И ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕМ ПОГРУЖНЫХ ЦЕНТРОБЕЖНЫХ УСТАНОВОК
1.1. Механизированный способ добычи нефти на этапах разработки нефтяного месторождения
1.2. Оборудование, условия и режимы работы электроцентробежных погружных установок типа

1.3. Схемы электроснабжения установок типа УЭЦН и качество электроэнергии

1.4. Методы, модели и средства в задачах управления установками типа УЭЦН.

. 2. УСЛОВИЯ, РЕЖИМЫ РАБОТЫ И ЭЛЕКТРОПОТРЕБЛЕНИЕ УСТАНОВОК ТИПА УЭЦН.

2.1. Общие положения

2.2. Обобщенная характеристика скважины, оборудованной УЭЦН, как технологического объекта на нефтяном месторождении.
2.3. Особенности эксплуатации установок типа УЭЦН в квазистатическом режиме работы .
2.4. Влияние отказов в электроснабжении и отклонений величины и частоты напряжения питания ПЭД от принятых уровней на эффективность работы УЭЦН
3. ЦЕЛЕВЫЕ ФУНКЦИИ И ЗАДАЧИ УПРАВЛЕНИЯ ПОГРУЖНЫМ ЦЕНТРОБЕЖНЫМ НАСОСОМ ЦН СИСТЕМЫ УЭЦНСКВАЖИНА, СОДЕРЖАЩЕЙ ПЧ
3.1. Общие требования.
3.2. Скважина, оборудования УЭЦН с регулируемым электроприводом, как объект управления
3.3. Целевые функции и задачи управления ЦН системы УЭЦНскважина с ПЧ
4. ХАРАКТЕРИСТИКА НЕФТЕПРОМЫСЛОВОЙ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СЕТИ В УСЛОВИЯХ РАЗВИТИЯ ДОБЫЧИ НЕФТИ НА МЕСТОРОЖДЕНИИ
4.1. Общие представления.
4.2. Особенности формирования и эксплуатации сетей электроснабжения УЭЦН в процессе развития добычи на нефтяном месторождении.
4.3. Характеристика напряжения в промысловой электрической сети в процессе ее развития
4.4. Модели и методы управления напряжением в сетях электроснабжения кустов скважин с УЭЦН
4.5. Характеристика средств управления напряжением на шинах
0,4 кВ кустов скважин с УЭЦН
4.6. Алгоритмы управления скоростью вращения вспомогательного НА КНС при учете требований качества напряжения и потерь в сети
. 5. СТРУКТУРА И РЕЖИМЫ РАБОТЫ СИЛОВОЙ ЦЕПИ ПЭД
при регулировании скорости уэцн.
5.1. Общие представления
5.2. Влияние длинного кабеля в цепи питания ПЭД на характеристики УЭЦН.
5.3. Выбор типа ПЧ для скважин с УЭЦН.
5.4. Разработка математической модели цепи ПЧПЭД
5.5 Оценка влияния цепи ПЧПЭД на характеристики электропривода ЦН.
6. СИНТЕЗ СТРУКТУРЫ ЭЛЕКТРОПРИВОДА ПОГРУЖНОГО ЦН СИСТЕМЫ УЭЦНСКВАЖИНА С ПЧ.
6.1. Общие представления
6.2. Синтез разомкнутой системы электропривода ПЧПЭД ЦН
6.3. Синтез замкнутой системы электропривода ПЧПЭД ЦН
6.4. Особенности синтеза системы и алгоритмов управления электропривода ПЧПЭД, адаптивных к изменениям технологических и технических условий.
6.5. Выбор технических средств измерения контролируемых параметров при реализации разработанных методов и алгоритмов адаптивного управления.
ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ.
СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ


Недостаточно полный учет приведенных обстоятельств, осложненных не полностью определенным характером электрических нагрузок, являются причиной появления несоответствия характеристик элементов и участков сети требованиям технологии добычи и, как следствие, появления недопустимых отклонений напряжения и нелинейных искажений кривых напряжения и тока в сети ,,. Влияние дефектов качества напряжения в сетях ,4 кВ на показатели работы электрической сети и установок типа УЭЦН рассмотрены во многих публикациях ,,,,. ПЭД, в результаты полевых испытаний качества напряжения в сети при наличии преобразовательной нагрузки. Однако в указанных публикациях недостаточно исследованы вопросы влияния режимов работы установок УЭЦН, оборудованных ПЧ, на качество напряжения и потери в ней. Так, повышенные значения напряжения ПЧ, часто устанавливаемые в цепи ПЧПЭД для получения повышенного электромагнитного момента с целью снижения риска заклинивания погружного насоса, являются причиной повышенного реактивного электропотребления, которое, в свою очередь, снижает на участках сети с ПЧ и ухудшает характеристики качества напряжения. В этой связи, актуальным при эксплуатации установок УЭЦН с ПЧ представляется применение закона согласованного с частотой регулирования величины напряжения на выходе ПЧ. Решение проблемы дополнительно может быть обеспеченно путем включения в сеть дополнительных мощностей трансформации и передачи электроэнергии, а также средств регулировки напряжения и генерации реактивной мощности с обоснованием места их размещения в пределах участков и сети в целом ,,. ПЧ в сеть и его влияния на качество напряжения в сети. Далее предлагается анализ используемых на практике систем и технических средств управления, направленных на повышение эффективности использования продуктивных пластов и погружного оборудования. Основой эффективной работы погружной электроустановки является соответствие е характеристик условиям пласта и законам движения водогазонефтяной смеси в обсадной колонне и трубах НКТ. По проблеме подбора оборудования УЭЦН имеется большое количество публикаций, в которых предварительно производится расчет глубины подвески агрегата при учете давления разгазирования и температуры жидкости на приеме насоса ,,,,. Затем, по дебиту и напору подбирается оборудование установки с последующим пересчетом с водяных характеристик насоса на реальные, учитывающие вязкость, плотность и газосодержание жидкости и оценкой температуры перегрева обмотки статора ПЭД и масла в гидрозащите ,. Окончательный вариант типоразмера электронасоса проверяется на возможность его применения в режиме освоения скважины после бурения и подземного ремонта скважины или ГРП, а также в режиме работы с пластовой жидкостью с повышенным содержанием песка ,. Известные способы повышения эффективности функционирования скважины путем замены типоразмера оборудования, изменения глубины подвески установки или включения штуцера не всегда применимы по причине прерывания рабочего режима скважины. УЭЦН характеристик жидкости и давления на всасе насоса с постепенным ухудшением его характеристик изза явлений истирания и подклинивания рабочих органов насоса, вызывают необходимость поиска других путей поддержания и регулирования производительности погружной установки. В частности, ранее были представлены данные по погружным асинхронным двигателям, согласно которым номинальное скольжение некоторых из них достигает значений Б,, ,. Такая повышенная чувствительность скорости вращения двигателя типа ПЭД к напряжению питания может быть использована в целях коррекции производительности УЭЦН и дебита скважины за счет регулирования напряжения ,,,,. УЭЦНскважина. Так в ,,,0 представлена обобщенная теория управления двигателем при изменяющихся скорости вращения и моменте, в 1,2,3 теория управления асинхронным приводом станковкачалок при использовании регуляторов напряжения на основе преобразовательной техники, в опытные данные регулирования скорости ПЭД при использовании регуляторов на основе переключения отводов скважинного трансформатора.