ПОГРУЖНАЯ НАСОСНАЯ УСТАНОВКА С ПОВЫШЕННЫМ КОЭФФИЦИЕНТОМ МОЩНОСТИ

Полезная модель относится к нефтедобывающей отрасли и может быть использовано для добычи пластового флюида. Коэффициент мощности установок электроцентробежных насосов, определяемый в основном cosφ погружного электродвигателя, находится в пределах 0,7-0,85 при номинальной нагрузке. На cosφ влияет и уровень нагрузки на ПЭД, чем больше недогрузка, тем меньше коэффициент мощности и больше потери активной мощности при ее передаче, при недогрузках cosφ может снижаться до 0,6-0,75. Для увеличения cosφ необходимо компенсировать реактивную составляющую тока.
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.
Наиболее близкой по технической сущности является «Погружная насосная установка» [RU 132836 U1 опубликованная 27.09.2013], содержащая подвешенные на колонне НКТ 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.
Недостатком данных установок является отсутствие в их конструкции устройства для компенсации реактивной мощности внутри скважины. Это приводит к дополнительным потерям активной мощности в питающем погружной электродвигатель кабеле.
Задачей полезной модели является создание погружной насосной установки с повышенным коэффициентом мощности, при осуществлении которой достигается технический результат, заключающийся в увеличении коэффициента мощности установки, тем самым повышается энергоэффективность, за счет уменьшения тока, протекающего по питающему кабелю ПЭД.
Указанный технический результат достигается тем, что погружная насосная установка с повышенным коэффициентом мощности содержит 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, отличающаяся тем что, к погружному электродвигателю жестко присоединен внутрискважинный компенсатор реактивной мощности, с установленными на нем последовательно блоком телеметрии и хвостовиком, оборудованным пакером.
На фиг. 1 - изображена принципиальная схема погружной насосной установки с повышенным коэффициентом мощности.
Погружная насосная установка с повышенным коэффициентом мощности представляет собой линейную конструкцию, содержащую подвеску колонны насосно-компрессорных труб 1, бронированный электрический кабель 2, зажимы 3 для кабеля, погружной центробежный насос 4, газосепаратор 5, сетчатый фильтр 6, сливной клапан 7, обратный клапан 8, узел гидрозащиты 9, погружной электродвигатель 10, компенсатор 11, внутрискважинный компенсатор реактивной мощности 12, блок телеметрии 13, хвостовик 14, пакер (уплотнитель) 15, расположенные в эксплуатационной колонне скважины (фиг. 1). Погружной центробежный насос 4 жестко соединен с колонной насосно-компрессорных труб 1. Для возможности спуска жидкости из насосно-компрессорных труб 1 перед подъемом погружного центробежного насоса 4 из скважины или предотвращения слива жидкости при его остановке, между колонной насосно-компрессорных труб 1 и погружным центробежным насосом 4 установлены сливной клапан 7 и обратный клапан 8 соответственно. При эксплуатации скважин с высоким газосодержанием откачиваемой нефти для уменьшения вредного влияния свободного газа на работу погружного центробежного насоса 4 к нему жестко присоединен газосепаратор 5. К газосепаратору 5 присоединен сетчатый фильтр 6. В скважинах, где входное объемное газосодержание менее 30% (например, в высокообводненных скважинах) вредного влияния газа на работу погружного центробежного насоса 4 не отмечается и газосепаратор 5 можно исключить. В таком случае сетчатый фильтр 6 присоединяется к погружному центробежному насосу 4. Для защиты от попадания пластовой жидкости в полость погружного электродвигателя 10, компенсации температурного расширения объема масла, передачи вращающего момента валу погружного центробежного насоса 4 к сетчатому фильтру 6 присоединен узел гидрозащиты 9, к которому жестко присоединен погружной электродвигатель 10. Для компенсации объема масла внутри погружного электродвигателя 10 при изменении температурного режима, к нему жестко присоединен компенсатор 11. Внутрискважинный компенсатор реактивной мощности 12 жестко соединен компенсатором 11. Передача электрической энергии от источника питания к погружному электродвигателю 10 и внутрискважинному компенсатору реактивной мощности 12 осуществляется при помощи бронированного электрического кабеля 2, закрепленного на колонне насосно-компрессорных труб 1 при помощи зажимов 3 (фиг. 1). Бронированный электрический кабель 2 входит во внутрискважинный компенсатор реактивной мощности 12 и выходит из него в погружной электродвигатель 10. Для определения температуры и давления к внутрискважинному компенсатору 12 жестко присоединен блок телеметрии 13. К блоку телеметрии 13 присоединен хвостовик 14, оборудованный пакером 15 (фиг. 1).
Погружная насосная установка с повышенным коэффициентом мощности работает следующим образом.
При подаче напряжения по бронированному электрическому кабелю 2 погружному электродвигателю 10, он приходит во вращение. Вращающий момент при помощи вала передается на газосепаратор 5 и погружной центробежный насос 4. Газосепаратор 5 через сетчатый фильтр 6 начинает втягивать жидкость, отделяя содержащийся в ней газ. Далее жидкость поступает в погружной центробежный насос 4 и по колонне насосно-компрессорных труб 1 выталкивается на поверхность. Откачка жидкости только из нефтяного пласта осуществляется при помощи хвостовика 14, оборудованного пакером 15. При подаче напряжения по бронированному электрическому кабелю 2 внутрискважинному компенсатору реактивной мощности 12, он начинает вырабатывать реактивную мощность. Коэффициент мощности определяется по формуле 1 [1]:
L
C
где S - полная мощность, ВА; Р - активная мощность, Вт; Q - индуктивная мощность, вар; Q - емкостная мощность, вар.
Погружной электродвигатель 10 потребляет активную и индуктивную мощность. Внутрискважинный компенсатор реактивной мощности 12 вырабатывает емкостную мощность. Так индуктивная и емкостная мощности находятся в противофазе, то они компенсируют друг друга. Тем самым увеличивается коэффициент мощности, уменьшается ток, протекающий по бронированному электрическому кабелю 2. Измерение температуры и давления в скважине осуществляется блоком телеметрии 13.