Электродвигатель для установки выбирают исходя из условия
0,5 <N/NA<\, (3.17)
где N - мощность, потребляемая насосом; Ыд - номинальная мощность ПЭД.
При подборе ПЭД необходимо, чтобы присоединительные размеры протектора ПЭД соответствовали соединительным размерам насоса.
Важное значение при выборе оборудования установок ПЭЦН придается начальному моменту работы двигателя и насоса в период пуска и освоения скважины. Попадание из пласта в скважину воды (для чисто нефтяных скважин это вода после глушения скважины или ремонтных работ) приводит к увеличению плотности жидкости, а простой скважины - к уменьшению газонасыщенности продукции. При неизменных значениях рил
и p3ag давление у входа в насос при освоении скважины может быть существенно ниже, а на выходе - выше, чем в обычных условиях работы насоса.
Рост удельной энергии, затрачиваемой на подъем жидкости, вызывает уменьшение подачи или даже ее прекращение. Последнее приводит к ухудшению охлаждения, перегреву ПЭД и его преждевременному выходу из строя. Поэтому установка ЭЦН должна обеспечивать работу в режиме освоения в течение всего периода освоения скважины (иногда 10-15 сут) со среднесуточным дебитом не ниже Omm и давлением на входе в насос не менее рпр min. Значения этих величин определяют по формулам:
РпР min = 0,5-1,0 МПа, (3.18)
где F3 - площадь поперечного сечения кольцевого пространства между стенками скважины и корпусом ПЭД, м2.
Затем по минимальным значениям мощности, напряжения и силы тока ПЭД подбирают трансформатор и станцию управления.
Для выбора длины электрического кабеля к длине колонны НКТ следует добавить около 50 м, так как в процессе
эксплуатации скважины может возникнуть увеличения глубины спуска насоса:
необходимость
LK =
50,
(3.19)
где LK - длина кабеля, м; LH - глубина спуска насоса в скважину с учетом кривизны ствола.
На значение мощности, потребляемой всей установкой ПЭЦН, влияют потери в ПЭД и кабеле. Сумма потерь мощности в ПЭД:
где Лд - КПД ПЭД при нормальной нагрузке; Ь^, сг, di -эмпирические коэффициенты.
По значению потерь мощности определяется температура перегрева ПЭД:
'., =ЪЪЪК" -*з. (3.21)
где &з> сз ~ находятся по справочникам по УЭЦН.
При работе ПЭД из-за перегрева двигателя будет происходить нагрев газожидкостной смеси вблизи ПЭД. Известно, что наличие в составе продукции воды и свободного газа изменяет значение температуры перегрева ПЭД. Количественно это изменение оценивается с помощью коэффициента
К, =(2 -5)(1 -0,75р„в),
(3.22)
где В - обводненность; (Зг пр - объемное расходное газосодержание у приема насоса.
Затем определяют значение коэффициента уменьшения потерь в ПЭД Щ
п по мере снижения его температуры по формуле
- 0,0077 [*,, K,+(tc~ 20)
(3.23)
где tc - температура перед установкой ПЭЦН, градус.
Далее с учетом (3.20) и (3.23) определяют сумму потребляемой мощности в ПЭД при действительной температуре ПЭД по формуле
ЕЛГ = Ку
ПЕЛГ™Т. (3.24)
Из формулы (3.24) температура ПЭД
Гд = Гпр + Ку п (Ьз £ЛГ - с3). (3.25)
Из всех подбираемых ПЭД оставляют только тот, у которого Гд меньше 403 К.
После выбора типа ПЭД рассчитывают силу потребляемого им тока по формуле
/ = /н(64ЛГ/ЛГд+с4), (3.26)
где /н - сила номинального тока ПЭД, А.
Для определения потери мощности в кабеле вначале находят среднее значение температуры кабеля при работе установки в номинальном режиме из выражения
t. =-------------------------------------- + 0,14----- , (3.27)
2 F
где \|/ - геометрический градиент, равный 0,03 °С/м; £)ж -производительность установки по жидкости, т/сут; / - сила тока, проходящего по кабелю, A; F - площадь поперечного сечения жил кабеля, мм2. Тогда
N. = 588 • 10 "" I2 /F (Яа + 50) [l + 0,004( Гв - 20) ], (3.28)
где NK - потери мощности в кабеле, кВт.
В целом потребление мощности установкой ПЭЦН
ЛГПМ = 1/ Т1.м(ZiV"u +N +N.) , (3.29)
где г|атс - КПД автотрансформатора, равный 0,98.
Трансформатор служит для повышения напряжения и компенсации падения напряжения в кабеле от станции управления до ПЭД.
Для выбора автотрансформатора необходимо найти падение напряжения в кабеле по формуле
АС/ = л/з(г0 cos ф + х0 sin ф)/с£в , (3.30)
где АС/ - падение напряжения в кабеле, В; г о - активное удельное сопротивление кабеля, Ом/км:
r0 =io3fi-1
-[l + ait, -20)]p; (3.31)
xq - индуктивное удельное сопротивление кабеля, равное 0,1 Ом/км; cos ф - коэффициент мощности установки; sin ф -коэффициент реактивной мощности; 1С
- рабочий ток статора ПЭД, А; р - удельное сопротивление меди при 20 °С, равное 0,0175 Оммм2/м; fK - площадь сечения жилы кабеля, мм2.
По значению суммы падения напряжения в кабеле и напряжения ПЭД подсчитывают напряжение на вторичной обмотке трансформатора, которое определяет тип трансформатора и положение клемм (перемычек) с учетом напряжения сети. Если напряжение сети отличается от номинального (380 В), то действительное напряжение на вторичной обмотке трансформатора
U'2=U2Uc/UBmi, (3.32)
где U2 ~ напряжение на вторичной обмотке трансформатора, В; Uc - действительное напряжение сети, В; С/ном - номинальное напряжение в сети, В.
В последнее время трансформаторы применяются более широко по сравнению с автотрансформаторами. Причиной того является то, что у трансформатора производится непрерывный контроль за сопротивлением вторичной обмотки, кабеля и обмотки статора. При уменьшении сопротивления изоляции до установленного значения (30 кОм) установка автоматически отключается.
Критерием подбора станции управления для установки ПЭЦН является потребляемая мощность ПЭД. При ПЭД мощностью от 28 до 100 кВт в качестве станции управления применяется устройство ШГС-5804, а при мощности свыше 100 кВт - КУПНА-79.
Комментариев нет:
Отправить комментарий