Пути повышения эффективности установок электроцентробежных насосов добычи нефти

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью верификации данных узла «погружной электродвигатель – внутрискважинный компенсатор», полученных на имитационной модели с результатами стендовых испытаний. Внутрискважинная компенсация реактивной мощности является относительно новой технологией повышения энергетической эффективности нефтедобывающих объектов по сравнению с существующими способами. Ввиду технических особенностей размещения внутрискважинных компенсаторов реактивной мощности в эксплуатационной колонне нефтедобывающей скважины, в некоторых случаях, экономически не целесообразно исследование установки электроцентробежного насоса с внутрискважинным компенсатором, с целью определения оптимальных параметров работы установки на реальном объекте. Поэтому разработка адекватной имитационной модели узла «погружной электродвигатель – внутрискважинный компенсатор» является важной задачей, позволяющей при минимальных материальных затратах решить проблемы построения, функционирования и модернизации установок электроцентробежных насосов. Цель: исследование внутрискважинного компенсатора реактивной мощности в программной среде Matlab Simulink и экспериментальные исследования погружного асинхронного электродвигателя с внутрискважинным компенсатором на лабораторном стенде. Объект: погружной асинхронный электродвигатель с внутрискважинным компенсатором реактивной мощности. Методы. При разработке имитационной модели погружного асинхронного электродвигателя использованы готовые блоки библиотеки SimPowerSystem программного комплекса MATLAB Simulink. Для проверки адекватности имитационной модели изготовлен погружной асинхронный электродвигатель и опытный образец внутрискважинного компенсатора реактивной мощности. Стендовые испытания проведены на заводе ООО «Алмаз», имеющем лицензированные лаборатории и аттестованных специалистов. Результаты. Разработана имитационная модель узла нагрузки «ПЭД-ВКРМ» для моделирования электромеханических процессов узла. Разработан опытный образец внутрискважинного компенсатора реактивной мощности. По результатам стендовых испытаний получены рабочие характеристики погружного асинхронного электродвигателя с внутрискважинным компенсатором. Проведена верификация данных, полученных на имитационной модели, с результатами эксперимента. Расхождения между расчетными и экспериментальными данными составили менее10 %. Таким образом, разработанная имитационная модель узла нагрузки «ПЭД-ВКРМ» адекватно отображает электромеханические процессы узла. Определены перспективы проведения опытно-промышленных испытаний погружного асинхронного электродвигателя с внутрискважинным компенсатором реактивной мощности.

The relevance of the research is conditioned by the need to verify the data of «submersible motor - downhole compensator» node obtained on the simulation model with the results of bench tests. The downhole compensation of reactive power is a relatively new techno- logy to improve the energy efficiency of oil production facilities compared to the existing methods. Due to the technical features of placement of reactive power compensators in the production string of an oil well, in some cases, it is not economically feasible to study the installation of an electric centrifugal pump with a downhole compensator to determine the optimal parameters of the installation at the real site. Therefore, the development of an adequate simulation model of the «submersible electric motor - downhole compensator» node is an important task, which allows solving the problems of construction, operation and modernization of electric submersible pumps at minimum material costs. The aim of the research is to study the downhole reactive power compensator in a Matlab Simulink software environment and experimental studies of an submersible asynchronous electric motor with an downhole compensator on a laboratory bench. Object: a submersible asynchronous electric motor with an intra-well reactive power compensator. Methods. SimPowerSystem library blocks of MATLAB Simulink software complex were used for development of the imitation model of submersible asynchronous electric motor. To check the adequacy of the simulation model, a submersible asynchronous electric motor and a prototype of an intra-well reactive power compensator were manufactured. Bench tests were carried out at the plant of Almaz LLC, which has licensed laboratories and certified specialists. Result. Simulation model of the load node «SEM-DRPC» (submersible electric motor-wellbore reactive power compensators) was developed to simulate electromechanical processes of the node. A prototype of an intra-well reactive power compensator was developed. Based on the results of bench tests of a submersible asynchronous electric motor with intra-well compensator, the operating characteristics were obtained. Verification of the data obtained on the simulation model with the results of the experiment is carried out. It is established that the developed simulation model of the load node «SEM-DRPC» adequately reflects the electromechanical processes of the node. Discrepancies between the calculated and the experimental data were less than 10 %. Prospects of experimental-industrial tests of the submersible asynchronous electric motor with intra-well reactive power compensator are determined.