2. 6 Погружные вентильные электродвигатели

ЗАО «Новомет-Пермь» серийно изготавливает погружные вентильные электродвигатели серии ПВЭДН в габаритах 81, 117 и 130 мм (табл.2.1). Электродвигатели выполняются трехфазными, маслозаполненными, односекционными, 4-х полюсными. Полюса на роторе образуются постоянными магнитами из магнитотвердых спеченных материалов.

Таблица 2.1 Виды погружных вентильных электродвигателей

Достоинства вентильных электродвигателей:

• повышенные значения КПД (более 90%), коэффициента мощности, электромагнитного момента;

• меньшие габариты при одинаковой мощности на валу (следствие – возможность спуска в скважины со сложной геометрией ствола);

• пониженное энергопотребление (в сравнении с асинхронным ПЭД);

• пониженное тепловыделение (следствие – не требует высокой скорости жидкости охлаждения, что обуславливает эффективное применение в скважинах со слабым притоком и возможностью применения в скважинах с повышенной температурой);

• производство во 2Аи 3-ем габаритах (что позволяет спускать УЭЦН в скважины с эксплуатационной колонной диаметром менее 140 мм);

• низкие значения пусковых, рабочих токов и тока холостого хода;

регулирование частоты в диапазоне 500-6000 об/мин.

В качестве привода для малогабаритных установок используются погружные высокооборотные вентильные электродвигатели (рис.2.13).

Рис.2.13. Погружные вентильные электродвигатели

Основное отличие от базового исполнения – ротор выполнен в виде моноблока с отбалансированными пакетами ротора. Подшипники от высокооборотного вентильного электродвигателя позволяют понизить его вибрации за счет ликвидации зазора между подшипником и расточкой статора, а также между валом электродвигателя и втулкой подшипника [20].

2.7 Методика подбора малогабаритных уэцн

Порядок действий при внедрении УЭЦН малого габарита в РУП «Производственное объединение «Белоруснефть» как на существующих объектах, так и на объектах, планируемых к бурению боковых стволов с последующим спуском эксплуатационных колонн Ø 114 мм и 127 мм.

1. Подбор существующих объектов для внедрения УЭЦН малых габаритов. Объекты для внедрения УЭЦН габаритов 2А и 3 выбираются исходя из следующих критериев:

1. Экономическая целесообразность внедрения (прирост дебита скважин по нефти не менее чем на 4,6 тонн/сут по сравнению с другим оборудованием и/или способом эксплуатации) для окупаемости оборудования в течение года после спуска в скважину;

2. Наличие пластовой энергии достаточной для поддержания расчетного прироста дебита;

3. При спуске в эксплуатационную колонну Ø 114 мм толщина ее стенки по всей длине спуска и в месте подвески УЭЦН должна составлять не более 8.6 мм;

4. При спуске учитывать прогиб УЭЦН от кривизны скважины согласно графику, полученному в программном комплексе NovometSel –Pro;

5. В зоне подвески насоса кривизна скважины не должна превышать 15 минут на 10 м;

6. Максимальный зенитный угол в месте подвески должен составлять не более 60º;

7. Учитывать данные АКЦ в интервале зарезки бокового ствола.

1. Внедрение УЭЦН малых габаритов на скважинах, планируемых к бурению боковых стволов. При планировании бурения боковых стволов необходимо выполнение следующих условий:

2.1 при проектировании скважин планируемых к восстановлению бурением бокового ствола с последующим спуском малогабаритных УЭЦН предусматривает вырезку «окна» с использованием клиновых отклонителей с углом атаки на более 1.5 º;

2.2. изменение зенитного угла на 100 м вверх от места вырезки «окна» должно оставаться постоянным (знак угла не должен меняться на противоположный);

2.3. использовать ЛПР с равнопроходным с эксплуатационной колонной внутренним диаметром;

2.4. учитывать прогиб УЭЦН от кривизны скважины согласно графику, полученному в программном комплексе NovometSel –Pro;

2.5. в зоне подвески УЭЦН кривизна скважины не должна превышать 15 минут на 10 м;

2.6. максимальный зенитный угол в месте подвески должен составлять не более 60º;

2.7. производить цементировку в интервале зарезки бокового ствола с учетом последующего спуска УЭЦН малого габарита.

3. Требования к спуску УЭЦН малых габаритов.

1. Для эксплуатационных колонн Ø 114 мм:

1. Производить райбирование ранее спущенных ЛПР райбером Ø 60x130 мм с целью обработки «хвостовика» не менее 3-х часов;

2. Спуск УЭЦН осуществлять на НКТ Ø 60 мм (высадка) с муфтами уменьшенного диаметра (максимальный диаметр – 75 мм). Также производить уменьшение диаметра переводников М60.ЗвхК48г до 75 мм (в случае отсутствия заводских изделий уменьшение диаметра производится в ПУ «Нефтебурсервис»).

3. Проводить шаблонировку эксплуатационной колонны до глубины спуска УЭЦН шаблоном Ø 93 мм длиной не менее длины УЭЦН;

4. Обеспечивать УЭЦН кабельным удлинителем Ø 10 мм по всей глубине спуска в эксплуатационной колонне Ø 114 мм.

1. Для сварных колонн:

   1. Производить спуск сборки фрезеров Ømax=95 мм с проработкой в местах посадок на 50 м ниже планируемого интервала спуска УЭЦН.

2. После райбирования эксплуатационной производить спуск компоновки для очистки забоя скважины от продуктов проработки – КОС, в случае наличия циркуляции для промывки- перо, воронка.

3. Использовать установки А-50, УПА-60 для обеспечения скорости спуска УЭЦН до 0.1 м/с.

В НГДУ «Речицанефть» применяется «NovometSel-Pro» - программа подбора погружных установок и оптимизации системы «Пласт-скважина-установка». Программа ориентирована на решение широкого спектра задач, возникающих в технологии нефтедобычи.Основу программы образует блок вычисления зависимости эффективных физических свойств добываемой жидкости (вязкость, плотность, теплоемкость) от обводненности, газосодержания, температуры, характеристик нефти, структуры потока и режимов течения. При необходимости все зависимости визуализируются.

Функциональные возможности программы «NovometSel-Pro»:

1. Построение индикаторной кривой проводится с учетом изменения проницаемости призабойной зоны из-за выделения в ней свободного газа.

2. Расчет коэффициента продуктивности, забойного давления может проводиться через:

• Типоразмер ЭЦН;

• Динамический уровень;

• Давление на входе в насос.

3. Пересчёт Ндин через давление на приёме (по данным телеметрии).

4. Анализ работы ЭЦН в скважине.

5. Расчет оптимальной компоновки конического и цилиндрического насоса ЭЦН.

6. Подбор ПЭД.

7. Расчет прогиба установки при спуске в скважину с учетом изгиба НКТ (рис. 2.14).

Рис. 2.14. График зависимости прогиба установки от длины НКТ при спуске (максимальный прогиб в интервале 2603 – 2633 м)

8. Возможность подбора УЭЦН как со значениями дебита и подвески, заданными пользователем, так и с вычислением их оптимальных значений.

9.Графическое отображение изменений 39 параметров газожидкостной смеси вдоль проточного тракта.

10. Также на основе универсальной методики ОКБ БН рассчитываются:

• Теплофизические параметры ГЖС в скважине и НКТ;

• Тепловое сопротивление жилы кабеля и теплообмен с окружающей средой;

• Температура обмотки двигателя;

• Теплообмен потока и двигателя;

• Теплообмен потока и насоса.

11. Расчет количества ступеней насоса вне рабочего диапазона.

12. Прогноз изменений параметров работы УЭЦН при изменений условий работы (рис. 2.15.).

Рис. 2.15. Характеристика работы прогнозируемого насоса

13. Удобство и простота интерфейса пользователя.

Программа «NovometSel-Pro» содержит обновляемую базу данных не только по насосам и двигателям, но также базу данных по насосно-компрессорным трубам, обсадной колонне, кабелю. Программа имеет полноценную англоязычную версию. Может работать как с единицами СИ, так и с Американской системой единиц. Все базы данных программы являются открытыми, т.е. пользователь сам может в них вносить изменения.

Прилагается инструкция:

• с описанием основных опций;

• с приемами расчетов;

• с ответами на типичные вопросы.

Пример расчета существующего режима через насос

Таблица 2.2 Прогноз параметров работы установки через программу«NovometSel-Pro»

Месторождение: Мармовичское	Куст: 1	Скважина: 128	Пласт: Zd_Vб
Ступень: ВНН2A-30 (H 2250 м) (при 3000.0 об/мин)	Количество: 837	Изготовитель: Новомет
Двигатель: ПВЭДН40-81-1020/6.0 при частоте тока 50 Гц		Изготовитель: Новомет
Кабель: КПБП3*16-120	Удлинитель: КФСБ3*10-160
Газосепаратор: = 0.79. КПД погружной части: агрегат + кабельная линия = 27.88%		Дата расчета: 17.04.2013

Некоторые основные исходные данные: длина до верхн. отв. перф.= 2541.0 м, наружн. диам. НКТ = 60.3 мм, газовый фактор = 66.0 м3/м3, давление насыщения = 78.9кГс/см2, плотность нефти = 857.0кг/м3, плотность воды = 1202.0кг/м3, динам.вязк. нефти = 42.679 мПа*с, объемный коэф. нефти = 1.264, температура пласта = 59.0 °C, коэф. инд. линии: (0.301, 0.01). Прогиб установки в месте подвески: 5.0 мм/10м, угол откл. от вертикали 2.9 град.

Дебит жидкости в мернике (м3/сут)	24.90
Длина подвески (Глубина подвески) (м)	2450.00 (2445.12)
Обводненность жидкости	0.02
Объемная подача жидкости на входе в насос (м3/сут)	29.65
Объемная подача смеси на входе в насос (после сепарации) (м3/сут)	33.26
Реальная рабочая зона насоса по характеристике на воде, приведенная к оборотам характеристики ступени в БД (м3/сут)	29.7 - 34.0
НАСОС:
Развиваемое давление (кгс/см2)	172.15
Мощность (кВт)	15.088
К.П.Д. (%)	38.86
Нагрев ГЖС (°C)	17.30
ДВИГАТЕЛЬ (макс. допуст. температура обмотки 190.0 °C):
К.П.Д. (доли единиц)	0.89

продолжение табл.2.2

Температура обмотки (°C)	75.13
Нагрев ГЖС (°C)	3.72
Сила тока (А)	20.81
КАБЕЛЬНАЯ ЛИНИЯ (макс. допуст. температура жилы удлинителя 160.0 °C):
Необходимая длина теплостойкого удлинителя (м)	25.00
Макс. температура жилы удлинителя (°C)	89.69
Макс. температура удлинителя (°C)	88.83
Потери мощности в кабельной линии (кВт)	3.96
Потери напряжения в кабельной линии (В)	94.0
ДАВЛЕНИЕ (кгс/см2):
Пластовое, приведен.кверхн. отверст. перф.	156.93
Забойное	37.20
На входе в насос	30.52
На нагнетании насоса	202.67
Буферное	16.00
Затрубное	16.00
Коэффициент продуктивности ((м3/сут)/(кгс/см2))	0.22
Текущий коэффициент продуктивности ((м3/сут)/(кгс/см2))	0.21
Коэффициент естественной сепарации (доли единиц)	0.24
Объемноегазосодержание на входе в насос (после сепарации) (доли единиц)	0.11
Число диспергирующих ступеней	0
Число ступеней вне рабочего диапазона	0
Длина до динамического уровня (Динамический уровень) (м)	2206.07 (2201.98)
Pзабойное / Pнасыщения	0.47