Математическая модель электромеханической

СИСТЕМЫ «ПРИВОДНОЙ ДВИГАТЕЛЬ – ЦЕНТРОБЕЖНЫЙ

НАСОС – ГИДРОДИНАМИЧЕСКАЯ СИСТЕМА

НЕФТЯНОЙ СКВАЖИНЫ»

ГУБАЙДУЛЛИН А.Г., КОРНИЛОВ В.Ю., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. д-р техн. наук, профессор КОРНИЛОВ В.Ю.

 

Нефтедобывающая отрасль занимает немаловажную часть в Российском производстве и его экономике, в связи с чем эксплуатация скважин в будущем станет возможна при улучшении процесса добычи нефти.

Одним из востребованных методов добычи является использование установки с электроцентробежным насосом (УЭЦН). На территории Российской Федерации около 70 000 скважин оснащены погружными электроцентробежными насосами, и ими обеспечивается 70 % добычи нефти. За последние 25–30 лет доля, поднятая с помощью данных установок, выросла практически в 2,5 раза. Эта тенденция имеет твердую позицию, которая сохранится и в будущем.

Но результаты исследований зарубежных и отечественных ученых показывают, что проблема улучшения эффективности УЭЦН может быть решена за счет использования регулируемого электропривода и применения оптимальных алгоритмов управления насосом и его режимами.

Состояние нефтяной промышленности России подошло к такому периоду, когда дальнейшая эксплуатация скважин возможна лишь при модернизации добычи нефти из-за существенного ухудшения эксплуатационных условий. Одним из перспективных методов является использование УЭЦН. Большой проблемой при работе в осложненных скважинах является изменение технических и экономических показателей УЭЦН.

Факторов, влияющих на работу УЭЦН, очень много – начиная от конструкций скважин и заканчивая процессами, проходящими в самом пласте. Совокупность всех этих осложнений приводит к резкому снижению эффективности работы УЭЦН. В связи с этим становится актуальной разработка алгоритмов оптимизации режимов УЭЦН, а также присоединенных к ним скважин.

Во время эксплуатации иногда добывные возможности скважин превышают подачу насосной установки. В то же время применение других, более высокопроизводительных способов эксплуатации скважин невозможно по различным техническим и технологическим причинам.

Таким образом, критерием оптимизации является прирост добычи и увеличение межремонтного периода скважин. Процесс оптимизации режима работы включает в себя выявление фонда скважин для технологических мероприятий по оптимизации режимов работы насосных установок, их подбор и практическое осуществление рекомендаций.

Поэтому и была сформулирована задача: разработать математи-ческую модель электромеханической системы «приводной двигатель – центробежный насос – гидродинамическая система нефтяной скважины».

 

Литература

1. Работа с периодическим фондом УЭЦН: технологический регламент № П1-01С-008М-002ЮЛ-99: версия 1.0. – Нефтеюганск, 2006.

2. Подбор скважин для увеличения частоты: технологический регламент № П1-01СЦ-008М-003ЮЛ-99.

3. Уразаков К.Р. Техническое описание компьютерной программы подбора погружного оборудования / К.Р. Уразаков. – Уфа, 2006.

4. Эксплуатация осложненных скважин центробежными электро-насосами / под ред. Л.С. Каплан. – 1994.

5. Иванов В.Н. Основные задачи развития и совершенствования установок электроприводных центробежных насосов / В.Н. Иванов, Ю.В. Левин // УКАНГ. – 2004. – № 1. – С. 33.

6. Сипайлов В.А. Способы повышения энергоэффективности установок электроцентробежных насосов механизированной добычи нефти / В.А. Сипайлов, В.Г. Букреев, Н.Ю. Сипайлова // Изв. вузов. Проблемы энергетики. – 2008. – № 7-8/1. – С. 31–41.

7. Сипайлов В.А. Применение управляемого электропривода в установках с электроцентробежным насосом добычи нефти / В.А. Сипайлов // Электромеханические преобразователи энергии: матер. междунар. науч.-техн. конф. – Томск: Изд-во ТПУ, 2007. – С. 311–313.

8. Лысенко В.Д. Инновационная разработка нефтяных месторождений / В.Д. Лысенко.

9. Уметбаев В.Г. Геолого-технические мероприятия при эксплуатации скважин / В.Г. Уметбаев.

УДК 621.3.078

 

СИСТЕМА УПРАВЛЕНИЯ ПРОИЗВОДИТЕЛЬНОСТЬЮ

УСТАНОВОК ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

С ПОДДЕРЖАНИЕМ ЗАДАННОГО ДИНАМИЧЕСКОГО УРОВНЯ

СКВАЖИННОЙ ЖИДКОСТИ

ДАВЛЕТШИН А.Ф., КГЭУ, г. Казань

Науч. рук. д-р техн. наук, профессор КОРНИЛОВ В.Ю.

 

Оценка уровня скважинной жидкости производится по бездатчиковому методу. Предлагается выполнять расчет по измеренным значениям фазных токов и напряжений погружного электрического двигателя (ПЭД), основываясь на взаимосвязи полезной мощности на выходном валу двигателя с производительностью центробежного насоса.

Центробежные электронасосы – это погружные центробежные секционные многоступенчатые насосы. По принципу действия они не отличаются от обычных центробежных насосов, применяемых для перекачки жидкости. В корпус секции вставляется пакет ступеней, представляющих собой собранные на валу рабочие колеса и направляющие аппараты. Рабочие ко­леса устанавливаются на валу на продольной механической шпонке, они могут перемещаться в осевом направлении. Снизу в корпус ввинчивают основание насоса с приемными отверстиями и фильтром-сеткой, через которые жидкость из скважины поступает в насос.

В качестве привода насоса используется погружной, 3-фазный, маслонаполненный асинхронный двигатель с короткозамкнутым много-секционным ротором вертикального исполнения типа ПЭД. ПЭД состоит из статора, ротора, головки и основания.

Формирование системы автоматического регулирования динами-ческого уровня (АРДУ) предлагается осуществить на основе математической модели, описывающей процесс изменения уровня жидкости в скважине. Математическую модель системы АРДУ жидкости в скважине построим на основе широко распространенного в практике нефтедобычи представления процесса перераспределения давления в скважине (Р _пл – пластового давления и Р _з – давления на забое), обусловленного изменением дебита Q, дифференциальным уравнением первого порядка:

параметры которого: Т _с – постоянная времени и K _c – коэффициент продуктивности скважины – определяются геологическими характери­стиками пласта и оборудованием скважины.

Далее, учитывая, что давление на забое складывается из гидростатического давления столба жидкости в стволе скважины и затрубного давления, дополним расчет уравнением связи динамического уровня с давлением:

где h _н – глубина спуска насоса, измеренная от устья скважины;
ρ – плотность скважинной жидкости; g – ускорение свободного падения.

Разработка представляет собой систему по регулированию и контролю состояния столба жидкости при изменении динамического уровня, система автоматизирована и поддерживает заданный алгоритм работы электроцентробежного насоса путем изменения частоты вращения ПЭД

 

УДК 621.313.13