СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ НЕФТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВИНТОВОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Швецкова Л.В.¹, Табачникова Т.В.²

¹Аспирант; ²кандидат технических наук, доцент, Альметьевский государственный нефтяной институт

СНИЖЕНИЕ ПОТЕРЬ ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ ЭНЕРГИИ В ТЕХНОЛОГИИ ДОБЫЧИ НЕФТИ ПРИ ЭКСПЛУАТАЦИИ ВИНТОВОЙ НАСОСНОЙ УСТАНОВКИ

Аннотация

В статье решается вопрос минимизации потерь электрической энергии с учетом изменения уровня напряжения и обеспечения гарантированного пуска электропривода электротехнического комплекса добывающей скважины, оборудованной винтовой насосной установкой с поверхностным приводом и скважинным нагревателем, путем использования компенсирующей установки и автоматической стабилизации рационального уровня напряжения. Сформулированы решаемые задачи и предложены пути их решения.

Ключевые слова: электротехнический комплекс добывающей скважины, винтовая насосная установка с поверхностным приводом, компенсация реактивной мощности, скважинный нагреватель.

Shvetskova L.V.¹, Tabachnikova T.V.²

¹Postgraduate student; ²Candidate of Technical Sciences, Docent, Almetyevsk State Oil Institute

ELECTRICAL ENERGY LOSS REDUCTION THROUGH APPLICATION OF OIL PRODUCTION TECHNOLOGY USING PROGRESSIVE CAVITY PUMPS

Abstract

The authors have considered the question of minimizing electric energy losses from changing voltage level when ensuring the start-up procedure of the electric drive in the electrotechnical system of a producing well, equipped with a surface drive progressive cavity pump and a downhole heater, using a compensating installation for automatic stabilization of rational voltage level. Current tasks have been defined and ways to complete them have been proposed.

Keywords: electrical power engineering systems, surface drive progressive cavity pump, reactive-power compensation, downhole heater.

 

При добыче нефти из малодебитной скважины с осложненными условиями применяются винтовые насосные установки с поверхностным приводом (ВНУ с ПП), которые по сравнению с насосами других типов обладают преимуществом при добыче жидкостей высокой вязкости с высоким содержанием механических примесей и повышенного газосодержания. Конструкция ВНУ с ПП отличается своей простотой, минимальными массогабаритными показателями привода, что приводит к повышению надежности рассматриваемой системы [1-3].

На основе вышеизложенного сформулированы задачи исследования режима работы электротехнического комплекса добывающей скважины (ЭКДС) с целью минимизации потерь электрической энергии с учетом изменения уровня напряжения и обеспечения гарантированного пуска электропривода.

Для достижения поставленной цели решены следующие задачи: усовершенствована схема электроснабжения ЭКДС (рис.1) путем использования компенсирующей установки и скважинного нагревателя; получены аналитические зависимости, учитывающие параметры новых элементов комплекса и их связи; составлена система дифференциальных уравнений, которая приведена к форме Коши; скорректирован известный метод расчета динамических параметров комплекса и усовершенствована математическая модель по исследованию режима работы ЭКДС в установившихся и переходных процессах.

Рис. 1 – Схема замещения электротехнического комплекса добывающей скважины с винтовой насосной установкой с поверхностным приводом, компенсирующей установкой и скважинным нагревателем

На рисунке 1 приведенная схема замещения одной фазы ЭКДС включает в себя следующие элементы:  – суммарное активное и индуктивное сопротивления участка линии и силового трансформатора;  - суммарное активное сопротивление скважинного нагревателя и питающего его кабеля;  - индуктивность линии ; C – электроёмкость конденсаторной установки индивидуальной компенсации реактивной мощности;  – активные сопротивления обмоток статора и ротора соответственно;  – взаимная индуктивность;  – индуктивности рассеяния обмоток статора и ротора соответственно.

По схеме замещения составлена система дифференциальных уравнений:

где  – входное напряжение в ЭКДС;  – входной ток ЭКДС;  – ток скважинного нагревателя на участке  – ток участка  – напряжение на зажимах статора на участке  – ток через УПЕК (конденсатор С);  – напряжение на УПЕК;  – ток статора,  - ток ротора;  - потокосцепления обмоток статора и ротора соответственно.

После ряда математических преобразований система дифференциальных уравнений, представленная в комплексной форме, вращающейся с синхронной скоростью  в системе координат х и у, дополненная уравнением движения и ступенчатой функцией напряжения приведена к нормальной форме Коши в системе относительных единиц. Решение полученной системы дифференциальных уравнений осуществляется известными численными методами (методом Эйлера и методом Рунге-Кута), которые дополняются аналитическими зависимостями, учитывающими новые элементы и их связи в системе электроснабжения ЭКДС, оборудованной винтовой насосной установкой с поверхностным приводом, компенсирующей установкой и скважинным нагревателем.

Извышеизложенного формулируется тема исследования «Минимизация электропотребления электротехнического комплекса добывающей скважины, оборудованной винтовой насосной установкой с поверхностным приводом» [2].