ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА С СИНХРОННЫМ КОМПЕНСАТОРОМ И ПОВЫШЕННЫМ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫМ МОМЕНТОМ ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ

Полезная модель относится к нефтедобывающей промышленности и может быть использована для добычи нефти.
Известна установка электроцентробежная насосная (УЭЦН) для добычи пластового флюида [RU 136502 U1 опубликованная 10.01.2014], содержащая оборудование устья скважины, пульт управления, силовой кабель, колонну насосно-компрессорных труб (НКТ) с хвостовиком, установленные на колонне в скважине последовательно сверху вниз погружной центробежный насос с приемной сеткой, погружной электродвигатель (ПЭД) с гидрозащитой, отличающаяся тем, что она снабжена дополнительным центробежным насосом, кинематически связанным с ПЭД, оборудование устья скважины выкидной линией соединено с колонной НКТ, при этом в нижней части ПЭД перед нижней гидрозащитой установлен погружной блок телеметрии, соединенный валом с последней и ПЭД в одну систему.
Известна «Погружная насосная установка» [RU 132836 U1 опубликованная 27.09.2013], содержащая подвешенные на колонне насосно-компрессорных труб ниже водоносного пласта погружной электродвигатель, нижнюю гидрозащиту, входной модуль, электроцентробежный насос перевернутого типа, погружной расходомер и хвостовик, снабженный пакером выше нефтеносного пласта, отличающаяся тем, что погружной электродвигатель выполнен двухсторонним и выше него дополнительно расположены верхняя гидрозащита, входной модуль и электроцентробежный насос.
Известна «Погружная насосная установка с повышенным коэффициентом мощности» [RU 159811 U1 опубликованная 21.09.2015], содержащая блок телеметрии, хвостовик, оборудованный пакером, колонну насосно-компрессорных труб, с установленными на ней последовательно сверху вниз сливным клапаном, обратным клапаном, погружным центробежным насосом, газосепаратором, сетчатым фильтром, узлом гидрозащиты, погружным электродвигателем и силовой кабель, закрепленный на колонне насосно-компрессорных труб при помощи зажимов. К погружному электродвигателю жестко присоединен внутрискважинный компенсатор реактивной мощности, с установленными на нем последовательно блоком телеметрии и хвостовиком, оборудованным пакером.
Наиболее близкой по технической сущности является погружная насосная установка с повышенным электромагнитным моментом погружного электродвигателя» [RU 205204 U1 опубликованная 02.07.2021], содержащая колодку токоввода, погружной электродвигатель, силовой кабель погружного электродвигателя, блок внутрискважинного компенсатора реактивной мощности, провода блока внутрискважинного компенсатора реактивной мощности, отличающаяся тем, что провода блока внутрискважинного компенсатора реактивной мощности проходят в пазах обмотки статора погружного электродвигателя и расположены относительно друг друга под углом 120 градусов.
Недостатком данных установок является использование для компенсации реактивной мощности внутри скважины конденсаторных батарей. По сравнению с синхронным компенсатором конденсаторные батареи имеют более низкую температуру использования (на глубинных нефтяных скважинах температура нефти может достигать +200°С) и конденсаторные батареи подвержены перегреву от высших гармонических составляющих переменного тока.
Задачей полезной модели является установка синхронного компенсатора для компенсации реактивной мощности погружного асинхронного электродвигателя с прокладкой дополнительных обмоток синхронного компенсатора в пазах обмотки статора погружного электродвигателя с расположением относительно друг друга под углом 120°. Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в увеличении электромагнитного момента погружного электродвигателя за счет компенсации реактивной мощности и создания дополнительного электромагнитного поля в обмотке погружного электродвигателя.
Погружная насосная установка с синхронным компенсатором и повышенным электромагнитным моментом погружного электродвигателя представляет собой линейную конструкцию, содержащую последовательно колодку токоввода, погружной электродвигатель, силовой кабель погружного электродвигателя, отличающаяся тем, что к погружному электродвигателю присоединён синхронный компенсатор для компенсации реактивной мощности, и дополнительные обмотки синхронного компенсатора проходят в пазах обмотки статора погружного электродвигателя и расположены относительно друг друга под углом 120°.
Для подачи напряжения к погружному электродвигателю используется станция управления с преобразователем частоты 1. Погружная насосная установка с синхронным компенсатором и повышенным электромагнитным моментом погружного электродвигателя представляет собой линейную конструкцию, содержащую последовательно подвеску колонны насосно-компрессорных труб 2, спусковой клапан 3, обратный клапан 4, погружной центробежный насос 5, узел гидрозащиты 6, силовой кабель погружного электродвигателя 7, погружной электродвигатель 8, синхронный компенсатор для компенсации реактивной мощности 9, дополнительные обмотки синхронного компенсатора 10, отличающаяся тем, что к погружному электродвигателю 8 присоединён синхронный компенсатор 9 для компенсации реактивной мощности. (фиг. 1). Дополнительные обмотки синхронного компенсатора 10 проходят в пазах обмотки статора погружного электродвигателя 8 и расположены относительно друг друга под углом 120° (фиг. 2).
Погружная насосная установка с синхронным компенсатором и повышенным электромагнитным моментом погружного электродвигателя работает следующим образом.
При подаче напряжения по электрическому кабелю 7 к погружному электродвигателю 8, он приходит во вращение. Вращающий момент при помощи вала передается на центробежный насос для втягивания жидкости и по колонне насосно-компрессорных труб 2 на поверхность. При подаче напряжения по дополнительным обмоткам 10 синхронному компенсатору для компенсации реактивной мощности 9, он начинает потреблять реактивную мощность. Погружной электродвигатель 8 потребляет активную и индуктивную мощность. Синхронный компенсатор 9 представляет собой синхронную машину, предназначенную для генерирования реактивной мощности. Синхронный компенсатор 9 жестко соединен с погружным асинхронным электродвигателем 8. Синхронный компенсатор для компенсации реактивной мощности 9 компенсирует индуктивную составляющую погружного асинхронного электродвигателя 8. Дополнительные обмотки синхронного компенсатора 10 проложены в пазах обмотки статора погружного электродвигателя 8 с расположением относительно друг друга под углом 120° для увеличения электромагнитного момента погружного электродвигателя, за счет создания дополнительного электромагнитного поля в обмотке погружного электродвигателя 8. Таким образом, достигается технический результат, заключающийся в увеличении электромагнитного момента погружного электродвигателя за счет компенсации реактивной мощности и создания дополнительного электромагнитного поля в обмотке погружного электродвигателя.
Представлены результаты исследования электромагнитного поля и электромагнитного момента погружного электродвигателя с синхронным компенсатором для компенсации реактивной мощности и дополнительными обмотками синхронного компенсатора, проложенными по одной трассе (фиг. 3) и проложенными в пазах обмотки статора с расположением относительно друг друга под углом 120° (фиг. 4) в программном комплексе ELCUT.
М
16266 Н·м
эм
Полный вращающий электромагнитный момента погружного электродвигателя с синхронным компенсатором и дополнительными обмотками синхронного компенсатора, проложенными по одной трассе  = .
М
= 17315 Н·м
эм
Полный вращающий электромагнитный момента погружного электродвигателя с синхронным компенсатором и дополнительными обмотками синхронного компенсатора, проложенными в пазах обмотки статора с расположением относительно друг друга под углом 120° .