Разработка системы управления электроприводом питательного насоса электротермического комплекса добычи высоковязкой нефти

Разработка системы управления электроприводом питательного насоса электротермического комплекса добычи высоковязкой нефти Чиченков Д. В.

Чиченков Денис Вячеславович / Chichenkov Denis Vyacheslavovich - бакалавр, кафедра электротехники, электроэнергетики и электромеханики,

Санкт-Петербургский национальный минерально-сырьевой университет «Горный»,

г. Санкт-Петербург

Аннотация: в статье разработана система управления электроприводом питательного насоса с преобразователем частоты, позволяющая поддерживать давление в корпусе забойного электропарогенератора.

Abstract: article management system designed electric feed pump with a frequency converter, which allows to maintain pressure in the bottom hole elektroparogeneratory.

Ключевые слова: высоковязкая нефть, электротермический комплекс, система управления.

Keywords: heavy oil, electrothermal complex, control system.

В нашей стране месторождения высоковязкой нефти представляют значительный резерв для наращивания объемов добычи.

Одним из способов решения проблемы освоения месторождений с трудно извлекаемыми запасами нефти является разработка забойных теплогенераторов. В состав этих комплексов в качестве органа воздействия на пласт входит скважинный прямоточный электропарогенератор (ЭПГ).

Основными термодинамическими параметрами прямоточного парогенератора являются выделяемая тепловая энергия на интервале нагрева воды до температуры кипения и тепловая энергия, выделяемая на интервале парообразовании, при заданной электрической мощности ЭПГ и давлении нагнетания пара в пласт. Эти параметры могут быть обеспечены правильным выбором геометрических размеров электродов ЭПГ, их количества и расстояния между ними [1].

Рис. 1. Электротермический комплекс

1 - тиристорный регулятор тока; 2 - насос; 3 - регулируемый электропривод; 4 - котловая вода; 5 - силовой кабель; 6 - насосно-компрессорные трубы; 7 - маслозаполненнное вводное устройство; 8 - диэлектрическая вставка; 9 -термостойкий токовод; 10 - термостойкий пакер; 11 - скважинный электротермогенератор; 12 - обсадная колонна; 13 - пластовая жидкость; 14 - водоподающий узел с обратным клапаном; ПЧ - преобразователь частоты; СУ -система управления приводом насоса и силой тока нагревателя

Добычной электротермический участок (Рис.1) включает в себя: силовой трансформатор с первичным напряжением 35 кВ; насос для подачи котловой воды в забой к нагревателю или парогенератору, скважинный электродный нагреватель или прямоточный электропарогенератор, помещенный в обсадную колонну, питание которого осуществляется по погружным кабельным линиям; регулируемый электропривод насоса и схему управления величиной силы тока нагревателя или парогенератора.

4

Рис. 2. Электропарогенератор

1 - скважинная жидкость; 2 - интервал парообразования парогенератора; 3 - конец колонны насосно-компрессорных труб; 4 - эксплуатационная колонна; 5 - корпус электропарогенератора; 6 - подача воды в парогенератор; 7 -токовод; 8 - нулевой дисковый электрод; 9 - котловая вода; 10 - изолятор токовода;11 - фазный дисковый электрод;

Lн - длина зоны нагрева котловой воды; Lm - длина зоны парообразования

Электропарогенератор (Рис.2) работает следующим образом. По силовому кабелю на фазные электроды подают напряжение, после чего от фазных электродов через воду к нулевым электродам потечёт ток, вызывая нагрев воды, кипение и образование пара, который подается в забой, производя в дальнейшем тепловую обработку призабойной зоны [2].

Для эффективной работы комплекса необходимо управление двумя технологическими параметрами -током нагревательных элементов и расходом питательного насоса. Для решения второй задачи разработана система управления электроприводом питательного насоса, структурная схема которой в среде Matlab Simulink показана на рисунке 3.

В качестве регулятора скорости используем ПИ - регулятор. Регулятор настраивается на технический оптимум. Это значит, что перерегулирование не должно превышать 5 %.

В результате симуляции процесса были получены графики переходных процессов.

Рис. 4. График 1.

аЬА

-5 I-------1---------'--------'--------------------------->

О I 2 3 4 5 t C

Рис.4 График 2.

Анализируя графики переходных процессов, можно сделать вывод, что привод плавно разгоняется до номинальной скорости за 1,5 с. После разгона до номинальной скорости происходит включение системы автоматического регулирования. За 1 с регулятор отрабатывает возмущение, после чего значение уровня восстанавливается до требуемого. Колебания тока лежат в допустимых пределах.

Литература

1. Загривный Э. А. Влияние работы забойных электротермических комплексов на качество электрической энергии. / Э. А. Загривный, В. О. Зырин, В. И. Маларев, Д. А. Устинов. // Электротехника. - 2012. - № 10. - С. 27-31.

2. Загривный Э. А. Перспективы использования забойных электротермических комплексов для повышения нефтеотдачи пластов с тяжелой высоковязкой нефтью. / Э. А. Загривный, А. Е. Козярук, В. И. Маларев, Е. Е. Мельникова. // Электротехника. - 2010. - № 1. - С. 50-56.