Переходные процессы в электротехническом комплексе добывающей скважины с внутрискважинным компенсатором реактивной мощности

Abstract

Актуальность. В настоящее время при повсеместном усложнении технологических процессов для повышения эффективности производственных процессов за счет внедрения нового оборудования происходят конфликты между функциональными возможностями различных технических средств и их способностью функционировать с заданным качеством, в заданной электромагнитной обстановке и не создавать недопустимых электромагнитных помех другим техническим средствам. В состав электротехнического комплекса для добычи нефти, под которым понимается совокупность наземного и погружного электрооборудования, скомпонованного для приема, трансформации, управления, преобразования электрической энергии в механическую и передачи её погружному насосу, входят различные электротехнические и электронные устройства: станция управления с преобразователем частоты, повышающий трансформатор, кабельная линия, погружной электродвигатель, внутрискважинный компенсатор реактивной мощности и другие устройства. Любое изменение компоновки электротехнических комплексов для добычи нефти или технических характеристик используемого оборудования требует тщательного исследования переходных процессов между режимами работы электрооборудования для предотвращения рисков ложного срабатывания устройств защиты электротехнического оборудования. Цель: анализ переходных процессов в электротехническом комплексе добывающей скважины с внутрискважинным компенсатором реактивной мощности при отключении источника питания с целью предупреждения рисков ложного срабатывания устройств защиты компенсатора. Объект: участок системы электроснабжения куста нефтедобывающих скважин, оснащенных установками электроцентробежных насосов с внутрискважинными компенсаторами реактивной мощности. Методы: использованы положения теоретических основ электротехники, теории электропривода, теория дифференциальных уравнений, численные методы. Результаты. Разработана математическая модель электротехнического комплекса установки электроприводного центробежного насоса с внутрискважинным компенсатором реактивной мощности, позволяющая исследовать переходные процессы в режиме пуска и остановки погружного асинхронного электродвигателя. Получены характеристики переходных процессов в элементах электротехнического комплекса установки электроприводного центробежного насоса при включении и отключении источника питания. Установлено, что максимальный бросок тока во внутрискважинном компенсаторе реактивной мощности составляет 2,56 раза при принятых в исследовании параметрах электротехнического комплекса добывающей скважины. Предложены мероприятия по снижению количества ложных срабатываний устройств защиты.

The relevance. At the present time at routine complication of technological processes to increase efficiency of production processes due to introduction of new equipment the conflicts between functional capabilities of various technical means and their ability to function with specified quality, in specified electromagnetic environment and do not create inadmissible electromagnetic interference to other technical means occur. The electrical engineering complex for oil production includes a combination of ground and submersible electrical equipment assembled for receiving, transforming electrical energy, controlling its flow, converting electrical energy into mechanical energy and transmitting it to a submersible pump, including various electrical and electronic devices: a control station with a frequency converter, a step-up transformer, a cable line, a submersible electric motor, a downhole reactive power compensator and other devices. Any change in the layout of electrical systems for extracting oil or technical characteristics of the equipment used requires careful analysis of transient processes between the operating modes of electrical equipment in order to prevent the risks of false triggering of electrical equipment protection devices. The purpose: analysis of transient processes in the electrical system of the production well with the downhole reactive power compensator when the power supply is disconnected in order to prevent the risks of false operation of the compensator protection devices. The object: section of a power supply system for a cluster of oil producing wells equipped with electric centrifugal pump installations with downhole reactive power compensators. Methods: positions of theoretical bases of electrical engineering, theory of electric drive, theory of differential equations, numerical methods. Results. The authors developed the mathematical model of the electrical system of the submersible unit for oil production with a downhole reactive power compensator, which enables to investigate transient processes in start-up and shutdown mode of the submersible induction motor. Characteristics of transient processes are obtained in elements of electrical complex of submersible plant for oil production when power supply is switched on and disconnected. It is established that the maximum current surge in the downhole reactive power compensator is 2,56 times with the parameters of the electrical system of the production well accepted in the study. The inventive measures for reducing the number of false actuations of the protection devices are also disclosed.