«Элек.ру» — специализированная интернет-площадка, посвященная исключительно вопросам, касающимся электротехнического рынка в целом и отдельных его отраслей в частности.

Электроснабжение электротехнического комплекса с забойными электротепловыми генераторами для добычи высоковязкой нефти

Опубликовано: 9 февраля 2016 г. в 16:28, 112 просмотровКомментировать

Россия занимает лидирующее место в мире по объему добычи нефти, что является гарантией энергетической безопасности страны, позволяет удовлетворять как внутренние потребности страны в углеводородном сырье, так и осуществлять импорт ресурса в другие страны.

Добыча нефти в России в 2012 году составила 256,1 млн.т [1]. Удержание темпа добычи на таком уровне является достаточно трудной задачей, обусловленной рядом причин. Увеличение глубины залегания пластов, ухудшение коллекторов, усложнение геологического строения является следствием тенденции добывающих предприятий России к разработке крупных месторождений с лучшими запасами. Месторождения со сложными геологическими условиями или с тяжелой нефтью считаются нерентабельными и разрабатываются в последнюю очередь.

Дальнейший рост производительности месторождений и стабилизация добычи невозможны без решения основной задачи – увеличения нефтеотдачи пластов, в особенности с высоковязкой и тяжелой нефтью. Огромным ресурсом для повышения уровня нефтедобычи является фонд месторождений высоковязкой нефти, малорентабельных малых и мельчайших месторождений, месторождений с трудноизвлекаемыми запасами.

В Горном университете разработаны и запатентованы различные конструкции забойных электропарогенераторов и нагревателей [3], мощностью до 2 МВт, на основе которых создан уникальный электротермический комплекс, позволяющий производить паротепловую обработку призабойных скважин, а также использоваться для гидроразрыва пласта и осуществлять технологии: импульсно-дозированного теплового воздействия, пароциклического воздействия, воздействия горячей водой.

Рассмотрим электроснабжение комплекса. На расчётной схеме (рис. 1) показан куст добычных скважин 1-6, в центре которого размещена нагнетательная скважина 7. Такая семиточечная система разработки применяется при добыче тяжёлой нефти на Усинском месторождении. Силовой трансформатор мощностью 10-16 МВА и напряжением 35–110/6–10 кВ с обмотками, соединёнными по схеме звезда/звезда с заземлённой нейтралью вторичной обмотки, по воздушным линиям питает электроэнергией куст скважин 1-6. Высоковольтное и низковольтное электрооборудование (рис. 2) размещено в передвижных контейнерах K1-K6.

Воздушные линии выполнены изолированными проводами, установленными на деревянных переносных опорах с полиэтиленовыми изоляторами. Такие опоры широко применяются на открытых горных работах и позволяют сооружать по нескольку километров линий электропередач в день при малых трудовых затратах. Скважинные электротермические устройства (ЭПГ, СЭН) получают питание по схеме «фаза – 3 жилы погружной линии параллельно – НКТ, обсадная колонна-нейтраль». Такие системы широко применяются для электроснабжения специальных установок (электрифицированные железные дороги, где по этой схеме питаются электровозы напряжением 3 кВ на постоянном токе и 25 кВ – на переменном). На каждой скважине также устанавливается высоковольтный тиристорный регулятор мощности для управления током нагревательного элемента.

Предполагается, что к добычным скважинам 1-6 подана электроэнергия напряжением 0,4 кВ. В передвижных контейнерах К16размещены высоковольтная ячейка 1 с однополюсным вакуумным выключателем или однополюсный выключатель нагрузки или разъединитель при выполнении электроснабжения участка по упрощённой схеме, тиристорный преобразователь частоты 2 для питания регулируемого электропривода питательного насоса, распределительного устройства низкого напряжения 3, высоковольтного тиристорного регулятора тока ЭПГ и шкафа управления, в котором размещены пульт управления режимами электротермического комплекса, регуляторы тока ЭПГ и расхода питательного насоса, приборы контроля (напряжения, тока, мощности, давления, расхода питательного насоса), приборы учёта расхода электрической энергии и котловой воды, релейная токовая защита ЭПГ (СЭН).

Рис. 1. Принципиальная схема электроснабжения электротермического участка: 1-6 – добычные скважины; 7 – нагнетательная скважина; K1-K6 – передвижные контейнеры

Рис. 2. Размещение оборудования в передвижном контейнере: 1 – высоковольтная ячейка, 2 – тиристорный преобразователь частоты, 3 – распределительное устройство нужного напряжения, 4 – тиристорный регулятор тока, 5 – насосный агрегат, 6 – шкаф управления, приборов контроля, учёта и защит

Управление мощностью, подаваемой на электроды ЭТГ, сводится к управлению группами тиристоров, включенных встречнопараллельно, или симисторами.

Существуют два варианта управления величиной мощности, подаваемой на забой:

1.Фазовое управление, заключающееся в формировании каждого периода кривых напряжения и тока нагревательного элемента посредством управления углом открытия тиристоров.

2.Целочисленное управление, при котором происходит регулирование мощности посредством исключения целых периодов напряжения и тока.

Фазовое управление. Этот способ управления обладает следующими преимуществами: подходит для любых типов нагрузки; плавность и непрерывность выходного сигнала; минимальное отклонение температуры в комплекте с ПИД-регулятором. Недостатки: высокая стоимость; помехи при переключении.

Целочисленное управление.Этот способ управления обладает следующими преимуществами [4]: низкая стоимость аппаратуры управления; простая структура управления; нет помех, создающихся третьей гармоникой при включении.

Недостатки: значительные разрывы в выходном сигнале; нестабильная мощность в нагрузке для потребителей с низкой нагрузкой; применяется только для потребителей с постоянной резистивной нагрузкой.

Полный период управления включает в себя N-циклов проводимости (количество периодов напряжения питания за время прохождения тока через нагревательный элемент) в рамках целого числа циклов (количество периодов напряжения питания в полном цикле регулирования) М. Величина средней мощности, подводимой к нагрузке, регулируется посредством регулирования величины соотношения N/M. В качестве основы для проведения анализа Фурье (гармонического анализа) период повторяемости формы кривой тока или напряжения необходимо принять равным M×f, где f – это частота напряжения питания.

Данный тип управления является источником появления субгармоник и промежуточных гармоник, однако не является источником высших гармоник основной составляющей сигнала. Из-за отсутствия высших гармоник в основном спектре при работе на активную нагрузку, целочисленное управление тиристорными регуляторами является наиболее энергоэффективным способом. Регулирование величины тока необходимо, т.к. путем регулирования тока совместно с изменением производительности питающего насоса возможна реализация одного из основных режимов работы электротермического комплекса: воздействие горячей водой, импульсно-дозированное воздействие, паротепловое воздействие.

Литература

1. Концепция государственного управления рациональным использованием запасов нефти / ОАО«Зарубежнефть», ОАО «ВНИИнефть», ОАО «Сибур». – М.: ОАО «ВНИИнефть», 2005. – 121 с.

2. Аметов И.М. Добыча тяжелых и высоковязких нефтей / И.М. Аметов, Ю.Н. Байдиков, Л.И. Рузин, Ю.А. Спиридонов // М.: Недра, 1995. –205 с.

3. 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.

4 .Ханзелка З. Управление целочисленными периодами тиристорных переключателей / Збинев Ханзелка, Анжей Бьень // Энергосбережение. - 2005 - № 6. – С. 80 – 84.

Источник: Зырин В. О., к.т.н. ассистент кафедры электротехники, электроэнергетики, электромеханики Национального минерально-сырьевого университета «Горный»

Информация о компании

«Prom-Zip» — одна из самых надежных компаний на территории РФ, сферой деятельности которой является реализация комплектующих для средств промышленной автоматизации любого уровня. Реализуемые компанией «Prom-Ziр» комплектующие могут быть использованы в автоматизации и системах контроля пищевой и химической отрасли, в производстве механического оборудования, в нефтедобыче, металлургии, в комплексах ЖКХ, в теплоносителях, насосных сооружениях, в системах подготовки воды, в составе систем кондиционирования и вентиляции промышленных или бытовых сооружений, в системах промышленного холода и т.д.

Контакты:

Ф.И.О. Точилина Виктория Витальевна  нет отзывов
Должность: Key account manager
Компания: PROM-Zip
Страна:  Россия
Телефон: +7 (495) 972-90-08
Сообщите, что нашли информацию на сайте «Элек.ру»
Web: http://prom-zip.ru/
Skype: victoriato4i
Зарегистрирована: 8 июля 2014 г.
Последний раз была на сайте 10 дней назад
  Отправить сообщение

Рекомендуем почитать

28 июля 2014 г. в 10:06
В настоящее время существенно возрастает роль Арктики в экономической жизни России, в обеспечении ее геополитических интересов. Правительство Российской Федерации определило Арктику в качестве самостоятельного объекта государственной политики.
11 ноября 2015 г. в 13:09
Стационарная электротехническая установка прогрева скважины (ЭУПС) с помощью нагревательного кабеля размещаемого непосредственно во внутреннем или затрубном пространстве насосно-компрессорных труб в скважине, позволяет осуществлять прогрев по всей длине на любую глубину, любых типов скважин при фонтанном, газлифтном и электромеханическом способе добычи нефти.
31 мая 2016 г. в 08:00
Российский рынок промышленных систем электрообогрева за 25 лет изменился кардинально: от полного доминирования зарубежных поставщиков и отсутствия конкуренции до перехода крупнейших потребителей на системы отечественного производства.
14 января 2008 г. в 00:00
В промышленно развитых странах техника частотно-регулируемых приводов используется уже более 30 лет. В течение всего этого времени закладывались научные и методические основы, разрабатывались технические и программные средства управления электроприводом, совершенствовались технологические процессы и оборудование, менялась элементная база силовых электронных элементов. Если в начале своего пути преобразователи частоты строились на основе тиристорных устройств, то теперь повсеместно используются транзисторные силовые ключи (т.н. IGBT технология, впервые разработанная компанией «TOSHIBA» в начале 80-х).
31 мая 2016 г. в 14:47
На страницах «Вестника электроники» в публикации [1] рассказывалось об архитектуре построения и алгоритме функционирования беспроводной сети SmartMesh WirelessHART, объединяющей до 500 различных датчиков контролируемых параметров физической среды.

Комментировать

    Еще никто не оставил комментариев.

Для того чтобы оставлять комментарии Вам необходимо зарегистрироваться либо авторизоваться на сайте.