Аннотация
Механизированная добыча нефти связана со значительным потреблением электроэнергии, при этом основными потребителями являются электроприводы скважинных насосов. В связи с нестабильностью цен на нефть добывающие предприятия вынуждены искать пути снижения затрат электроэнергии и повышения энергетической эффективности работы приводов скважинных насосов. В статье сделан анализ установки скважинного штангового насоса с точки зрения энергоэффективности, а также рассмотрено влияние на характеристики электродвигателя циклически изменяющейся нагрузки. В силу особенностей режима работы электродвигатель большую часть времени остается недогруженным, из-за чего ухудшаются его КПД и коэффициент мощности. Благодаря конструктивным особенностям установок скважинных штанговых насосов нагрузка на вал электродвигателя меняется внутри каждого цикла качания, соответственно изменяются также все его параметры. Поэтому для расчетов необходимо определить средние значения эффективной мощности, КПД и коэффициента мощности за цикл качания. Также потери в установках скважинных штанговых насосов зависят от степени уравновешенности противовесов. Если коэффициент неуравновешенности установки лежит в пределах от минус 5 до 5%, то потери мощности от несбалансированности можно не учитывать. При больших значениях коэффициента неуравновешенности потери мощности определяются по специальной зависимости и учитываются в общей мощности, потребляемой насосной установкой. В статье авторами предложена методика, позволяющая определить энергетические характеристики электропривода установки скважинного штангового насоса в условиях циклически изменяющейся нагрузки и недостаточной уравновешенности. Предложены аналитические зависимости, для определения эксплуатационных значений КПД и коэффициента мощности cosφ при циклическом нагружении. При помощи данных расчетов могут быть оптимизированы режимы работы электроприводов насосных установок, что позволит снизить удельное потребление электроэнергии при насосной добыче нефти и уменьшить затраты нефтедобывающих предприятий на приобретение электроэнергии.
Ключевые слова
нефтяная скважина, насос, электропривод, асинхронный электродвигатель, станок-качалка, потребление электроэнергии, энергетическая эффективность, эффективная мощность, циклическая нагрузка, коэффициент неуравновешенности, ваттметрограмма.
1. Хакимьянов М.И. Повышение энергетической эффек-тивности скважинных насосов механизированной добычи нефти // Энергетик. 2016. № 5. С. 36–38.
2. Семисынов Р.А., Киселев Е.С., Хакимьянов М.И. Анализ потерь энергии в технологических элементах установок скважинных нефтедобывающих насосов // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2015. №6. С. 179–198. URL: http://ogbus.ru/issues/6_2015/ogbus_6_2015_p179-198_SemisynovRA_ru_en.pdf (дата обращения: 13.12.2016).
3. Хакимьянов М.И. Современные станции управления скважинными штанговыми глубиннонасосными уста-новками // Нефтегазовое дело. 2014. Т. 12. №1. С. 78–85.
4. Меньшов Б.Г., Ершов М.С., Яризов А.Д. Электротехни-ческие установки и комплексы в нефтегазовой промыш-ленности: учебник для вузов. М.: ОАО «Издательство «Недра», 2000. 487 с.
5. Мугалимов Р.Г., Закирова Р.А., Мугалимова А.Р. Энер-гоэффективные асинхронные двигатели, технико-экономические преимущества и оптимизация себестои-мости их создания // Электротехнические системы и комплексы. 2016. № 2(31). С. 30–34.
6. Хакимьянов М.И., Хусаинов Ф.Ф., Шафиков И.Н. Зависимость энергопотребления штанговых глубинных насосов от технологических параметров скважин // Электронный научный журнал «Нефтегазовое дело». 2015. №1. С. 533–563. URL: http://ogbus.ru/issues/1_2015/ogbus_1_2015_p533-563_ KhakimyanovMI_ru_en.pdf (дата обращения: 13.12.2016).
7. Пачин М.Г., Хакимьянов М.И. Интеллектуальные реше-ния для нефтедобычи – станции управления штанговыми насосами ОАО «ПНППК» // Бурение и нефть. 2014. №9. С. 58–62.
8. Хакимьянов М.И. Удельный расход электроэнергии при механизированной добыче нефти штанговыми глу-биннонасосными установками // Вестник УГАТУ. 2014. Т. 18, № 1(62). С. 124–130.
9. Современные технологии добычи высоковязких нефтей / Конесев С.Г., Хакимьянов М.И., Хлюпин П.А., Кондра-тьев Э.Ю. // Электротехнические системы и комплексы. 2013. № 21. С. 301–307.
10. Хакимьянов М.И., Сираев Р.М., Крылов А.О. Исследо-вание влияния на энергопотребление скважинных насосов технологических и эксплуатационных параметров // Электротехнические и информационные комплексы и системы. 2015. Т. 11. №1. С. 15–20.
11. Исаченко И.Н., Гольдштейн Е.И., Налимов Г.П. Методы контроля сбалансированности станка-качалки на основе измерения электрических параметров // Нефтяное хозяй-ство. 2002. № 1. С. 60–61.
12. Мищенко И.Т. Скважинная добыча нефти: учеб. пособие для вузов. М.: ФГУП Изд-во «Нефть и газ» РГУ нефти и газа им. И.М. Губкина, 2003. 816 с.
13. Справочное руководство по проектированию и экс-плуатации нефтяных месторождений. Добыча нефти / Р.С. Андриасов, И.Т. Мищенко, А.И. Петров и др.; под общ. ред. Ш.К. Гиматудинова М.: Недра, 1983. 455 с.
14. Бубнов М. В., Зюзев А.М. Средства диагностирования оборудования установок штанговых глубинных насосов // Труды первой научно-технической конференции молодых ученых Уральского энергетического института. Екатеринбург, 2016. С. 175–178.
15. Системы управления для интеллектуальных скважин, эксплуатируемых глубиннонасосным способом / Мило-взоров Г.В., Хакимьянов М.И., Редькина Т.А., Миловзо-ров А.Г. // Интеллектуальные системы в производстве. 2015. №1. С. 55–58.
16. Садов В. Б. Формирование ограничений при управлении приводом штангового глубинного насоса // Вестник Южно-Уральского государственного университета. Се-рия: Компьютерные технологии, управление, радиоэлек-троника. 2014. Т. 14. №. 2. С. 47–51.