Исследование электропривода погружного насоса методом моделирования

Введение 5
1. Технологическая часть 7
1.1 Способы добычи нефти 7
1.2 Назначение погружных центробежных установок 9
1.3 Типовой состав погружных центробежных насосов 11
1.4 Постановка задачи проектирования 15
2 Расчетно-пояснительная часть 16
2.1 Технические характеристики погружных центробежных насосов 16
2.2 Управление электроприводом погружных центробежных насосов 18
2.3 Разработка математической модели центробежного насоса 21
2.4 Разработка математической модели систем электропривода 24
3. Экспериментально-исследовательская часть 29
3.1 Исследование системы электропривода на моделях 29
3.2 Результаты экспериментальных исследований системы электропривода 33
4. Экономическая часть 40
5. Мероприятия по обеспечению безопасности жизнедеятельности 46
5.1 Особенности зрительного восприятия информации и формирование утомления зрительного анализатора работника 46
5.2 Инженерно-психологические требования к средствам отображения информации (СОИ) и их расположению в рабочем пространстве 47
5.3 Требование к организации, качественным и количественным характеристикам освещения рабочего места работника и их реализация. Оптимизация режима труда и отдыха работника 49
Заключение 52
Список использованных источников 53

Весь текст будет доступен после покупки

На сегодняшний день в нефтяной промышленности для добычи сырья применяются погружные электроцентробежные насосы (ЭЦН). С помощью ЭЦН производится огромное количество механизированной добычи нефти в Российской Федерации.
Бесштанговыми насосами в России начали заниматься еще до начала революции, А.С. Артюнов и В.К. Домовой спроектировали скважинный агрегат, в котором погружным электродвигателем приводился в действие центробежный насос. Начиная с 20-х годов, советские инженеры предложили разработать поршневой насос у которого будет поршневой пневматический двигатель М.И.. Марцишевский в числе первых из первых разработал такие насосы.
В Азинмаше В.И. Документовым. разработка скважинного насоса с пневмодвигателем была продолжена, в предвоенный период А.А.Богдановым, А.В. Крыловым, Л.И. Штурман вели разработку скважинных насосов с электроприводом. Промышленные образцы разработывались в особом конструкторском бюро специализированого по бесштанговым насосам.
Использование насосов требует постоянного усовершенствования компонентов которые входят в состав насосного оборудования и технологии добычи нефти. Поэтому всегда требуется поиск новых средств повышения эффективности их применения.
С основанием новых мест с залежами нефти и газа, нефтегазодобывающая промышленность с целью отбора с скважины значительного числа воды нуждалась в насосах. Рациональным решением для таких целей стало созданный для больших подач лопастной насос, получили распространение насосы центробежного типа с рабочими колесами, поскольку могли давать большой напор при заданных подачах габаритах насоса и жидкости. Широкое использование глубинных центробежных насосов с электроприводом обуславливается многочисленными условиями, при необходимости больших отборов жидкости, из скважины установка ЭЦН наименее трудоемкая и наиболее экономична при сервисе, согласно сопоставлению с компрессионной добычей и ростом воды насосами иных видов, присутствие подачах на установку энергетические затраты относительно невелики. Установки ЭЦН обслуживаются проще, потому что на поверхности земли располагается только лишь трансформатор, не требующий частого ухода за ним и станция управления.

Весь текст будет доступен после покупки

1.1 Способы добычи нефти
Скважина – это цилиндрическая горная выработка, незначительного диаметра и большой глубины, предназначенная для подъёма жидкости (вода, нефть) или газа на поверхность, без доступа человека на забой.
Диаметр нефтяных скважин, как правило, ступенчато уменьшается от устья (выход скважины на поверхность) до забоя (дно скважины). Диаметр скважин начинается от 40 мм и редко бывает больше 900 мм. Средняя глубина нефтедобывающих скважин в России 2500 м. В скважины спускают специальные трубы, называемые обсадными, чтобы предохранить стенки скважин от обрушения, и насосно-компрессорные трубы, непосредственно по которым происходит движение жидкости от забоя скважины до дневной поверхности.
В зависимости от геологических условий нефтяного месторождения бурят различные типы скважин (рисунок 1).


Рисунок 1 – Типы скважин.

Длиной скважины называется расстояние между устьем и забоем, измеряемое по оси ствола. Глубиной является проекция длины скважины на её вертикальную ось. Для вертикальных скважин эти значения одинаковы, а вот для наклонно-направленных и горизонтальных – различаются.
В настоящее время применяются только два основных способа эксплуатации скважин:
? фонтанный (когда нефть извлекается из скважины самоизливом);
? механизированный (который, в свою очередь, подразделяется на газлифтный и насосный).
Выбор способа эксплуатации нефтяных скважин, в первую очередь, зависит от величины пластового давления и глубины залегания продуктивного (т.е. нефтеносного) пласта. Кроме того, на выбор способа эксплуатации может влиять состав нефти, степень её обводненности, напор жидкости в стволе скважины и ряд других факторов.
Газлифтный способ применяется при высоком пластовом давлении. В этом случае нефть фонтанирует, поднимаясь на поверхность по насосно-компрессорным трубам (НКТ) за счет энергии пласта. Фонтанирование может происходить за счёт гидростатического напора (очень редко) или за счет энергии расширяющегося газа (в большинстве случаев, поскольку находящийся вместе с нефтью в пласте газ играет главную роль в фонтанировании скважины).
К насосным способам механизированной добычи нефти относят, как несложно догадаться, добычу нефти при помощи различных видов насосных установок. Обратите внимание, что речь идёт именно об «установках», поскольку кроме, собственно, насоса необходимо и другое погружное (т.е. монтируемое в скважине) и наземное оборудование.
Для добычи нефти применяются различные скважинные насосные установки:
? установка штангового глубинного насоса (УШГН) или скважинная штанговая насосная установка (СШНУ)
? установка электрического центробежного насоса (УЭЦН)
? установка электроприводного винтового насоса (УЭВН)
? установка электроприводного лопастного насоса (УЭЛН)
? различные виды скважинных гидропоршневых насосных установок (ГПНА).
Рассмотрим работу УЭЦН.
Основные компоненты УЭЦН:
? электроцентробежный насос (ЭЦН)
? погружной электродвигатель
? гидрозащита (протектор)
? газосепаратор (опционально)
? кабельная линия
? наземная станция управления (СУ)
ЭЦН приводится в действие с помощью электродвигателя, расположенного в скважине (поэтому он и называется «погружным»). Подвод электроэнергии к нему осуществляется по погружному бронированному кабелю. Электродвигатель может быть асинхронным (магнитное поле создается статором двигателя) или вентильным (магнитное поле создается постоянными магнитами, находящимися в роторе двигателя), который имеет более высокий КПД. Управление погружной установкой производится через станцию управления (СУ). Применяются СУ прямого пуска, а также СУ с возможностью регулирования частоты вращения погружного электродвигателя.
1.2 Назначение погружных центробежных установок
Достаточно простое устройство УЭЦН позволяет отбирать флюид погружным электроцентробежным насосом примерно из третьей части от общего количества нефтегазодобывающих скважин РФ. Насосное оборудование состоит из наземной и погружной части. Технические требования к установкам лопастных установок с электрическим приводом приводятся в стандарте ГОСТ Р 56624 от 2015 года.
Эксплуатация нефтяных скважин и добыча нефти при помощи установок электроцентробежных насосов (УЭЦН) наиболее распространенная технология на российском рынке нефтедобычи.
Российский рынок УЭЦН является на сегодняшний день наиболее крупным сегментом рынка нефтяных насосов.
Электроцентробежный насос предназначен для добычи скважиной жидкости либо её нагнетания в пласт. Принцип работы насоса состоит в нагнетании жидкости из колес в аппараты за счет центробежной силы, возникающей при вращении ротора с закрепленными на нем колесами. Проходные сечения рабочих органов определяют пропускную способность (подачу) насоса, а их количество - напор.

Весь текст будет доступен после покупки

1. Гоппе Г.Г., Павлов В.Е. Математические модели динамических процессов в технологическом комплексе электропривод – турбомеханизм – трубопроводная магистраль при управлении производительностью частотой вращения электропривода // Вестник Иркутского государственного технического университета. 2013. № 1 (72). С. 121-125
2. Шабанов В.А. Основы регулируемого электропривода основных механизмов бурения, добычи и транспорта нефти: учебн. пособие. -Уфа: Изд-во УГНТУ, 2009- 156с.
3. Турк В.И., Минаев А.В., Карелин В.Я. Насосы и насосные станции. Учебник для вузов. – М.: Стройиздат, 1976. – 304с.
4. Правила устройства электроустановок. Издание 7-е. – М.: Энергоатомиздат, 2007. – 399с.

Весь текст будет доступен после покупки