Зависимость теплового состояния электроцентробежного насоса от частоты вращения двигателя

Abstract

Актуальность. На нефтедобывающих промыслах РФ в настоящий момент нашли применение станции управления установок электроцентробежных насосов, которые имеют возможность изменения частоты вращения двигателя. Такие станции управления могут применяться при увеличении или снижении частоты вращения установки для оптимизации работы системы «установка электроцентробежного насоса – пласт». Учет теплового состояния установки электроцентробежного насоса имеет значение для оптимизации его эксплуатации. Применение асинхронных электродвигателей, позволяющих регулировать без перегревания погружной части частоту вращения привода, улучшает эксплуатационные показатели погружных установок. На сегодняшний день отсутствуют всесторонние теоретические исследования по применению станции управления с регулируемой частотой вращения двигателя. Цель: исследование теплового режима погружной установки в зависимости от содержания скопившегося на приеме центробежного насоса газа. Объект: установки электроцентробежных погружных насосов (а именно, их тепловой режим). Результаты. Проведены исследования экспериментальных результатов эксплуатации установки электроцентробежного насоса типа ОДИ RА7-110-1500 с газосепаратором на частотах более 50 Гц. Такие промысловые исследования проводились для оценки добывающих способностей скважины. Эксперименты проводились на частотах 50, 52, 55 Гц с учетом содержания скопившегося газа в пластовой нефти на приеме центробежного насоса и его температуры. Анализ результатов проведенных экспериментов показал, что напор центробежной установки не зависит от имеющегося газосепаратора. Исследование температурного режима погружной установки проводилось с учетом содержания воды в добываемой нефти, максимального термодинамического равновесного давления пластовой жидкости, характеризующегося процессом выделения газа из нефти, содержания в нефтяном газе азота и метана и давления на входном модуле насоса. Установлено аналитическими расчетами, что к повышению температурного режима погружной установки ведет большое содержание свободного газа в межтрубном пространстве нефтяной скважины.

Relevance. Nowadays in the oil-producing fields of the Russian Federation the control stations of electric centrifugal pumps are widely used. They have the ability to change the engine speed. Such control stations can be used to increase or decrease the rotational speed of the installation to optimize the operation of the «centrifugal pump installation - formation» system. Accounting for thermal condition of the electric centrifugal pump installation is important for optimizing its operation. The use of asynchronous electric motors, which allows regulating the rotational speed of the drive without overheating the immersion part, improves the operational performance of immersion units. To date, there are no comprehensive theoretical studies on application of the control station with an adjustable frequency converter voltage. The aim of the research is to study thermal regime of a submersible installation depending on content of gas accumulated at the centrifugal pump intake. Object: installation of electric centrifugal submersible pumps (namely, their thermal regime). Results. The authors have studied the experimental results of operation of an electric centrifugal pump of the type ODI RA7-110-1500 with gas separator at frequencies of more than 50 Hz. Such field studies were carried out to assess the production capabilities of the well. The experiments were conducted at frequencies of 50, 52, 55 Hz, taking into account the content of gas accumulated in the reservoir oil at the intake of the centrifugal pump and its temperature. The analysis of the results of the experiments showed that the pressure of the centrifugal unit does not depend on the existing gas separator. Temperature mode of the submersible installation was studied taking into account water content of the reservoir oil, saturation pressure, gas factor containing gases such as nitrogen and methane, and pressure at the pump intake. It was established by analytical calculations that high content of free gas in the annular space of an oil well leads to increase in temperature mode of a submersible installation.