- •ОГЛАВЛЕНИЕ
- •ВВЕДЕНИЕ
- •Авторы
- •1 Л. Общие сведения о добываемом пластовом продукте (пластовой жидкости)
- •1.2.0 скважине и способах эксплуатации месторождений
- •1.3. Классификация оборудования для добычи нефти и газа
- •1.4. Фонтанная и газлифтная эксплуатация месторождений
- •1.5. Скважинная штанговая насосная установка
- •1.7. Устьевое оборудование
- •2.3. Расчет диаметральных габаритов установки
- •2.7.2. Осевые опоры и радиальные подшипники вала
- •2.7.3. Характеристики насосов и требования к ним
- •2.7.6. Модель эквивалентной вязкости газоводонефтяной эмульсии
- •2.7.7. Ограничения по мехпримесям
- •ГЛАВА 3. УСТАНОВКИ РОССИЙСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
- •3.1. Основные требования к установкам
- •3.3. Комплектация установок.
- •Комплектация установок ОАО «Алнас» типа УЭЦНА
- •Комплектация установок ООО ПК «БОРЕЦ» типа УЭЦН
- •3.4. Требования по безопасности эксплуатации установок
- •ГЛАВА 4. НАСОСЫ РОССИЙСКОГО ПРОИЗВОДСТВА
- •Параметры некоторых насосов типа ЭЦНА, ЭЦНАК, ЭЦНАКИ производства ОАО «АЛНАС»
- •4.3. Насосы производства ООО ПК «Борец»
- •Изготовитель — ООО ПК «Борец»
- •4.3.1. Насосы с литыми двухопорными и одноопорными ступенями, технические характеристики
- •Параметры некоторых насосов типа ЭЦНМ, ЭЦНМИК производства ООО ПК «Борец»
- •4.5. Область применения российских насосов
- •5.1. Состояние вопроса
- •5.1.1. Газосепараторы
- •5.1.3. Повышение эффективности использования газосепараторов и диспергаторов
- •5.1.4. Конические насосы
- •5.1.6. Различные компоновки
- •6.2. ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛИ
- •6.2.1. Условное обозначение электродвигателей
- •6.2.2. Характеристики электродвигателей
- •7.1. Общее
- •ПОГРУЖНЫЕ ВЕНТИЛЬНЫЕ ПРИВОДА*
- •Авторы: Иванов Александр Александрович Черемисинов Евгений Модестович
- •Вентильный привод для стандартных лопастных насосов
- •8.1. Общие принципы классификации кабельных изделий
- •8.2. Силовые кабели для кабельных линий УЭЦН, применяемые в 50—70-х годах
- •8.5. Кабели с радиационно-модифицированной изоляцией из полиэтилена высокой плотности
- •8.6. Силовые кабели с изоляцией из силаносшиваемого полиэтилена
- •8.7. Силовые кабели в свинцовой оболочке
- •8.11. Материалы кабельного производства в составе силовых кабелей установок ЭЦН
- •Этап привитой солапимеризации
- •Этап формования
- •9.6. Демонтаж оборудования УЭЦН и расследование причин выхода установок из строя в гарантийный период эксплуатации
- •9.7. Ремонт кабельных линий
- •9.8. Некоторые виды оснастки, применяемой при работах по кабельным линиям УЭЦН
- •10.1. Общее
- •10.2. Сервисные услуги по обслуживанию скважин с УЭЦН
- •10.3. Борьба с АСПО и гидратными пробками при применении нагревательных кабелей
- •Выводы
- •2. Длинно-искровые разрядники особый класс грозозащитных устройств
- •ЛИТЕРАТУРА:
- •НЕФТЕПРОМЫСЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ЗАО «НЕФТЯНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ КОМПАНИЯ»
- •НЕФТЕПРОМЫСЛОВОЕ ОБОРУДОВАНИЕ ПРОИЗВОДСТВА ООО «ПОЗИТРОН»
- •Химическая структура
- •Механические свойства
- •Электрические свойства
- •Стойкость к гидролизу
- •Озон
- •Химическая устойчивость и устойчивость к различным температурам
- •Огнестойкость
- •Излучение
- •Некоторые области применения ТПУ Elastollan ®
- •Заключение
ПОГРУЖНЫЕ ВЕНТИЛЬНЫЕ ПРИВОДА*
Авторы: Иванов Александр Александрович Черемисинов Евгений Модестович
Ветвь синхронных электрических машин наиболее перспектив на и в ближайшее время сулит существенный технологический ска чок. Такой скачок уже произош ел в информационной части элект ромеханической системы (микропроцессоры, микроконтроллеры, программируемые логические интегральные схемы), такой скачок произошел и в силовой полупроводниковой части электромехани ческой системы (интеллектуальные, интегральные модули, сило вые элементы с новой технологией изготовления).
В электромеханике такой скачок повторим на пути развития синх ронных систем, тогда как ветви, связанные с машинами постоянного тока и асинхронными машинами, следует признать устоявшимися, не сулящими новых технологических прорывов.
Современный погружной электродвигатель является бесконтактной синхронной машиной, обладающей улучшенными на порядок массогабаритными показателями. Эти машины имеют совершенно новую, нетрадиционную конструкцию и очень широкие возможности.
Основной отличительной особенностью этих машин является то, что поле ротора в них неподвижно относительно ротора и вра щается синхронно с ним. При проектировании электропривода с синхронной машиной нужно учитывать не столько физические и конструктивные особенности самой машины, сколько с особен ности ее применения, способа ее управления и способа построения систем управления.
Вентильная машина (ВМ) — это синхронный двигатель в замкну той системе реализованной с использованием датчика положения ротора (ДПР), преобразователя координат (ПК) и силового полупро водникового преобразователя (СПП). Для управления ВМ на выходе СПП формируется синусоидальное или квазисинусоидальное напря жение (ток).
Принцип управления вентильной машиной поясняет рис. 1. Электронный датчик положения ротора (ДП Р), и силовой полу-
*Материалы статьи публикуются в редакции авторов.
РисЛ. Принципиальная схема вентильного электродвигателя
проводниковый преобразователь (С П П ) совместно формируют на обмотках статора машины напряжения uA,uB,uc таким образом, чтобы результирующий вектор напряжения us всегда был сдвинут на угол q и неподвижен относительно оси магнитного поля ротора. В этом случае и результирующий вектор тока будет сдвинут и не подвижен относительно потока ротора (Ф о), что и создает момент на валу машины.
Инвертирование тока в ВД осуществляется с помощью известных инверторных схем, особенности работы которых определяются типом полупроводниковых элементов.
В созданных за последние годы системах управления погружны ми вентильными электроприводами инвертор содержит транзисторы, работающие в ключевом режиме, которые включаются и отключают ся от электронного ДП Р в нужные моменты времени. Были созданы также системы управления для ВД, где в инверторе применяют тирис торы. Их включение обеспечивается сигналами, зависящими от по ложения ротора, а отключение требует создания паузы рабочего тока. Наиболее рациональный способ отключения тиристоров в ВД обес печивается в схемах с естественной коммутацией (называемой также машинной коммутацией).
Наиболее распространенной на сегодняшний день является со зданная в ООО «НПК «Нефтемаш» система управления, которая использует ЭДС вращения ротора, наводимую в якорных обмот ках, для определения положения ротора и искусственной комму тации ВД.
В е н т и л ь н ы е э л е к т р о д в и г а т е л и н е я в л я ю т с я и з о б р е т е н и е м п о с
л е д н и х л е т , т е м н е |
м е н е е и х ш и р о к о е и с п о л ь з о в а н и е с т а л о в о з |
м о ж н ы м т о л ь к о н а |
б а з е п о с л е д н и х д о с т и ж е н и й в о б л а с т и м и к р о |
э л е к т р о н и к и , с и л о в о й э л е к т р о н и к и и п р о г р а м м н ы х с р е д с т в у п
ра в л е н и я .
Внефтедобывающем оборудовании приводы на основе вентиль ного электродвигателя до 1996 года не использовались. Первыми приступили к разработке погружных установок с вентельным при водом ОАО «АЛНАС», ООО «НПК «НЕФТЕМАШ » и ООО «РИ ТЭК». Все эти фирмы выбрали в своих разработках разные номи нальные частоты вращения, системы управления и как следствие, в результате появились три непохожие друг на друга конструкции.
Вентильный привод для стандартных лопастных насосов
Специалистами ООО «РИТЭК» создан и поставлен на произ водство новый тип привода погружных центробежных насосов, ко торый обладает лучшими по сравнению с серийными асинхронны ми электродвигателями функциональными, ресурсными и энер гетическими характеристиками. Привод создавался как прямой аналог существующих ПЭД с диапазоном регулирования частоты вращения от 500 до 3500 об/м ин.
Привод состоит из погружного электродвигателя типа ВД и спе циальной станции управления. Основным преимуществом данной разработки, на наш взгляд, является то, что в комплекте с ВД и спе циальной для него станции управления, используются серийные гидрозащиты, газосепараторы, насосы кабельные линии и транс форматоры. Данное обстоятельство позволило ООО «РИТЭК» провести достаточно широкое внедрение этих систем в ОАО «ЛУ КОЙЛ». Технические характеристики привода КП ЭЦН -ВД произ водства ООО «РИТЭК» представлены в таб. 1.
Таблица 1.
Технические характеристики КП ЭЦН-ВД
|
Мощ |
Напря |
|
|
ность |
жение |
|
Тиш горошвда |
номи |
номи |
|
наль |
наль |
||
|
|||
|
ная, |
ное, |
|
|
кВт |
В |
|
/ |
2 |
3 |
|
КЛЭЦН-ВД06-117ВЗ |
16 |
800 |
|
01КП ЭЦН-ВД24-117В5 |
24 |
1200 |
|
МКЛ ЭЦН-ВД24-117BS |
24 |
830 |
|
Ш2КП ЭИН-ВД32-1D7B5 |
32 |
1150 |
|
ЮКП ЭЦН-ВД32-117В5 |
32 |
900 |
|
Ю К И Э1Ш-Ц2Н0-117В5 |
40 |
1400 |
|
тки ЭЦН-ШИО-1 17R5 |
40 |
1150 |
|
тки Э1ш -вда8-ш в5 |
48 |
1350 |
|
П К И ЭЩН-ВДЛ-ШВ5 |
48 |
1050 |
|
№ЖП ЭЦН-В056-ШВ5 |
36 |
1600 |
|
ПЖП Э1Ш-ВД56-117В5 |
36 |
1200 |
|
вШОТ ЭПН-ВДМ-DI7B5 |
64 |
1800 |
|
13011 ЭИН-ВД64-В17В5 |
64 |
1400 |
Ток
номи
наль кпд,% COS (р ный,
А
4 |
5 |
6 |
14,5 |
89,7 |
0,95 |
14,5 |
89,7 |
0,95 |
20 |
89,7 |
0,95 |
20 |
89,7 |
0,95 |
25,5 |
90 |
0,95 |
20,5 |
89,7 |
0,95 |
25,5 |
89,2 |
0,95 |
25,5 |
90,2 |
0,95 |
33,5 |
90,2 |
0,95 |
25,5 |
90,2 |
0,95 |
34 |
90,2 |
0,95 |
25,5 |
90,2 |
0,95 |
34 |
90,2 |
0,95 |
Вентильный погружной электродвигатель этого типа также шредставляет собой синхронную электрическую машину, у кото рой ротор выполнен на постоянных магнитах, а питание обмот ки статора осуществляется по определенному алгоритму от нахо дящ ейся на поверхности специальной станции управления типа «Ритэкст.Эдектролвитатель ВД имеет высокую степень унифика ции с электродвигателем типа ПЭД. В нем применены материалы, комшшектуюпгае изделия и отработанные технические решения, которые используются в асинхронных электродвигателях ПЭД.
jfyamnmMB разработка сыграла большую роль в сломе сложившихся ш нефтяной отрасли стереотипов в отношении погружного обору
дования.
Первое поколение высокооборотных погружных вентильных приводов
ОАО«АЛНАС» в 1996 году приступил к разработке первого высоко оборотного погружного вентильного двигателя. Данный привод уже позволял вболее полной мере использовать заложенные всинхронную машину новые качества. В частности частота вращения привода под нялось до 6000 об/мин. Это позволило уменьшить длину установки в два раза. При разработке и постановке на производство были решены вопросы максимального использования серийных технологий и рабо чих ступеней насосов. Однако увеличение номинальной частоты вра щения вдва раза потребовало разработать специальную гидрозащиту, модифицировать насос. Именно в этом насосе впервые была приме нена осевая опора из карбида кремния, которая широко применяется теперь во всех погружных лопастных насосах. В вентильном двигателе так же были широко применены технические решения и материалы из серийных ПЭД поэтому он имеет незначительные конструктивные отличия от серийной машины. Особенностью этого электродвигателя является ротор с постоянными магнитами и разрезной вал, соединен ный между собой через шлицевые соединения. Разрезной вал позво лил уйти от резонансных разрушений в парах трения и применить в конструкции серийные подшипники. Технические характеристики вентильных двигателей ОАО «АЛНАС» приведены в табл. 2.
Таблица 2 |
|
|
|
|
|
|
|
Мощность |
Напряже |
Ток |
к п д , |
|
|
Тип привода |
номиналь |
ние номи |
номиналь |
cos^> |
||
% |
||||||
|
ная, кВт |
нальное, В |
ный, А |
|
||
|
|
|
||||
ВЭД32-117-6000М |
32 |
1100 |
19 |
90 |
90 |
|
ВЭД45-117-6000М |
45 |
1400 |
24 |
90 |
90 |
|
ВЭД65-117-6000М |
65 |
1550 |
35 |
90 |
90 |
Второе поколение высокооборотных погружных вентильных приводов
В 1998 году ООО «НПК «Нефтемаш» приступил к разработке нового поколения погружной установки для добычи нефти. Эта разработка была обусловлена необходимостью создания системы,
способной подстраиваться под изменяющиеся условия в скважине и удовлетворить возрастающие требования нефтяных компаний, основанные на новых технологиях увеличения нефтеотдачи плас тов. Не имея серийного производства и, как следствие, влияния на конструкцию, ООО «НПК «Нефтемаш» разработал принципи ально новую установку. В этой установке инновационным явля ются все её элементы: двигатель, гидрозащита, насос, газосепоратор, станция управления и самое важное алгоритм управления всей системой. В своих разработках ООО «НПК «Нефтемаш» за максимальную частоту вращения приняла 10000 об/мин. В таб. 3 приведены характеристики электродвигателей производства ООО
«НПК «Нефтемаш»
Таблица 3 |
|
|
|
|
|
|
|
Тип |
Мощность |
Диапазон |
Напряже |
Ток |
|
|
|
частот |
номи |
КПД, |
|
||||
номиналь |
ние номи |
COS (Р |
|||||
привода |
вращения, |
наль |
% |
||||
ная, кВт |
нальное, В |
|
|||||
|
об/мин. |
ный, А |
|
|
|||
|
|
|
|
|
|||
ВДУ45М |
45 |
2000-10000 |
835 |
22,5 |
91 |
0,93 |
|
ДСУ117 |
45 |
2000-10000 |
835 |
22,5 |
91 |
0,93 |
|
ДВВ-50 |
50 |
2000-10000 |
876 |
23,4 |
91 |
0,915 |
|
ДВВ-60 |
60 |
2000-10000 |
1038 |
23,7 |
91 |
0,92 |
|
ДВВ-225 |
225 |
2000-8500 |
1575 |
61,4 |
92 |
0,92 |
Переход на 10000 об/мин. позволил сократить длину установки в три раза и дал возможность применить целый ряд новых матери алов и технических решений. Рабочие органы насоса изготовлены из титана, пары трения —из карбида вольфрама. В каждой секции двигателя применен только один ротор, который имеет двухопор ную схему радиальных подшипников и двухопорную схему осевых подшипников, что позволяет проводить высокоточную его балан сировку и в полной мере учитывать динамику высокооборотных элементов. В установках широко применены кожухи принудитель ного обтекания, позволяющие интенсифицировать процесс вывода
скважины на режим.
Особо надо выделить станции управления вентильными при водами. Они обладают всеми функциями современных станций
управления, включая возможность передачи информации по бес проводной связи, имеют электронный архив работы установки, позволяющий анализировать ее работу и делать как причинные, так и прогнозные выводы. В отличие от станций других изгото вителей станции ООО «НПК «Нефтемаш» обладают алгоритмом автоматической адаптации работы насоса к условиям в скважине, путем изменения частоты вращения двигателя. Использование в установке системы телеметрии позволило полностью подтвердить правильность разработанных алгоритмов. В таб. 4 приведены ос новные характеристики станций управления ООО «НПК «Нефте маш» СУ АВП.
Таблица 4
Наименование
параметра
Напряжение питания, В
Частота питающего напряжения, Гц
Система питающего напряжения
Потребляемый ток, А не более
Потребляемая мощ ность, кВт не более
Выходное напряжение, В, не более
Выходная мощность ПЧ, кВт, не менее
Выходная мощность станции, кВт, не менее
Диапазон регулирова ния частоты выходного напряжения, Гц
Диапазон рабочих тем ператур окружающей среды, °С
Степень защиты
Масса, кг, не более
СУ АВП |
СУ АВП |
СУ АВП |
СУ АВП |
СУ АВП |
50 |
80 |
100 |
150 |
360 |
|
|
380±57 |
|
|
|
|
50±2 |
|
|
|
Трехфазная, с нулевым проводом |
|
||
115 |
180 |
220 |
340 |
550 |
66 |
105 |
130 |
200 |
325 |
|
|
2850 |
|
|
63 |
100 |
125 |
190 |
310 |
60 |
94 |
118 |
180 |
295 |
|
100-500 |
|
75-300 |
|
|
|
-60...+40 |
|
|
|
|
IP43 |
|
|
520 |
710 |
830 |
1800 |
2700 |
Современные тенденции развития оборудования для добычи нефти неуклонно направлены на интеллектуализацию процесса, снижению влияния человека на работу оборудования в скважи не к минимуму. Применение вентильных приводов в погружных насосных установках должно обеспечить технический прорыв и снижение эксплуатационных затрат при механизированной добы чи нефти.