RU2353753C1 - System for feeding submersible electric motor and for heating well fluid - Google Patents

System for feeding submersible electric motor and for heating well fluid Download PDF

Info

Publication number
RU2353753C1
RU2353753C1 RU2007127698/03A RU2007127698A RU2353753C1 RU 2353753 C1 RU2353753 C1 RU 2353753C1 RU 2007127698/03 A RU2007127698/03 A RU 2007127698/03A RU 2007127698 A RU2007127698 A RU 2007127698A RU 2353753 C1 RU2353753 C1 RU 2353753C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
cable
heating
sem
current
oil
Prior art date
Application number
RU2007127698/03A
Other languages
Russian (ru)
Inventor
Эдуард Юрьевич Вдовин (RU)
Эдуард Юрьевич Вдовин
Андрей Александрович Алексеев (RU)
Андрей Александрович Алексеев
Original Assignee
Общество С Ограниченной Ответственностью "Пермский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефти"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Общество С Ограниченной Ответственностью "Пермский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефти" filed Critical Общество С Ограниченной Ответственностью "Пермский Научно-Исследовательский И Проектный Институт Нефти"
Priority to RU2007127698/03A priority Critical patent/RU2353753C1/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2353753C1 publication Critical patent/RU2353753C1/en

Links

Abstract

FIELD: oil and gas industry.
SUBSTANCE: invention refers to oil extraction, particularly to design of system for feeding submersible electric motor (SEM) and simultaneously to heating well fluid; invention can be implemented at oil fields with mechanised withdrawal of oil from wells. The system consists of SEM, of a control station, of a matching power transformer and of a cable line connecting them. The cable line consists of at least two sections of an electric cable (EC), one of which is connected to above ground feeding blocks and to the control station, while another is connected to SEM; HSC is located between them, current conducting cores of which are electrically in series connected to current conducting cores of EC. A cable-extender with a cable box of input for connection with SEM 1 can be used as EC. Current conducting cores of HSC are made out of steel, while current conducting cores of EC are made out of copper. Resistance of each current conducting core of HSC and phase voltage of feeding of the whole system is specified from reduced mathematic expressions. Also under nominal mode active power of SEM and HSC are distributed equally, and exactly under this condition SEM has maximum efficiency when fed from the source of alternating current with fixed amplitude of voltage.
EFFECT: facilitating high reliability of system at withdrawing oil of various viscosities including high viscous oil with high contents of tarry matters due to reduced starting current magnitude and also due to self-regulation of strength of current flowing through SEM and through heating section of cable (HSC) owing to presence of negative feedback on current and to consideration of dependence of current strength from viscosity and temperature of pumped fluid.
4 cl, 1 dwg

Description

Изобретение относится к области нефтедобычи, в частности к конструкции системы для питания погружного электродвигателя (ПЭД) и одновременного обогрева скважинной жидкости. Может быть использовано на промыслах при механизированной добыче нефти из скважин.The invention relates to the field of oil production, in particular to the design of a system for powering a submersible electric motor (SEM) and simultaneous heating of the well fluid. It can be used in the fields for mechanized oil production from wells.

В уровне техники наиболее широко известны кабельные линии, выполняющие по отдельности роль питающего ПЭД кабеля и кабельные линии для нагрева, которые прокладывают параллельно в скважину вдоль насосно-компрессорных труб (НКТ).In the prior art, cable lines, individually acting as a supply PED cable, and cable lines for heating, which are laid in parallel into a well along tubing (tubing), are most widely known in the prior art.

Известны кабельные линии для подачи электроэнергии с поверхности земли (от станции управления) к погружному электродвигателю [1]. Указанная кабельная линия состоит из основного питающего кабеля (круглого или плоского) и соединенного с ним плоского кабеля-удлинителя с муфтой кабельного ввода. При этом токопроводящие жилы основного кабеля и кабеля-удлинителя выполнены медными. Необходимость выполнения токопроводящих жил медными обусловлена тем, чтобы минимизировать омическое сопротивление проводов для минимизации тепловых потерь кабельной линии (медь из широкодоступных материалов имеет наименьшее удельное электрическое сопротивление

Figure 00000001
).Cable lines are known for supplying electricity from the surface of the earth (from a control station) to a submersible electric motor [1]. The specified cable line consists of a main supply cable (round or flat) and a flat extension cable connected to it with a cable entry sleeve. In this case, the conductors of the main cable and extension cable are made of copper. The need for copper conductive conductors is due to minimize the ohmic resistance of the wires to minimize heat loss of the cable line (copper from widely available materials has the lowest electrical resistivity
Figure 00000001
)

Однако при добыче высоковязкой нефти или при добыче нефти, осложненной АСПО, возможен перегрев ПЭД, основного кабеля и кабеля-удлинителя вследствие увеличения токовой нагрузки из-за снижения оборотов двигателя (подклинивания), а значит возможен электрический пробой, что приводит к необходимости замены кабеля и/или ПЭД. Это приводит к снижению надежности работы и повышенным материальным затратам.However, during the production of highly viscous oil or in the production of oil complicated by paraffin, it is possible that the SEM, the main cable and the extension cable can overheat due to an increase in current load due to a decrease in engine speed (wedging), which means electrical breakdown is possible, which leads to the need to replace the cable and / or PED. This leads to a decrease in reliability and increased material costs.

Известна кабельная линия для обогрева скважинной жидкости, состоящая из связанных между собой низкотемпературного и нагревательного участков кабеля [2]. Свободные концы низкотемпературного участка соединены с источником питания, а свободные концы нагревательного участка кабеля соединены между собой для образования замкнутой электрической цепи и изолированы. При этом нагревательный участок выполнен из трех последовательных участков кабеля, каждый из которых включает три токопроводящие жилы разных фаз, одна из которых нагревательная, выполнена с большим сопротивлением, чем две смежные низкотемпературные жилы соединяемых участков нагревательного участка кабеля. В местах сростки верхнего участка со средним и среднего участка с нижним токопроводящие жилы соединяются с трансмиссией нагревательной жилы таким образом, чтобы участки нагреваемой жилы по длине кабельной линии последовательно располагались в токопроводящих жилах разных фаз.Known cable line for heating the borehole fluid, consisting of interconnected low-temperature and heating sections of the cable [2]. The free ends of the low-temperature section are connected to a power source, and the free ends of the heating section of the cable are interconnected to form a closed electrical circuit and are isolated. Moreover, the heating section is made of three consecutive cable sections, each of which includes three conductive wires of different phases, one of which is heating, made with greater resistance than two adjacent low-temperature wires of the connected sections of the heating section of the cable. In places of intergrowths of the upper section with the middle and the middle section with the bottom, the conductive conductors are connected to the transmission of the heating core so that the sections of the heated core along the length of the cable line are sequentially located in the conductive wires of different phases.

Указанная конструкция известной кабельной линии обеспечивает прогрев скважинной жидкости, находящейся в области нагревательного участка кабеля.The specified design of the known cable line provides heating of the borehole fluid located in the region of the heating section of the cable.

Однако указанная кабельная линия является сложной в изготовлении, предполагает изготовление кабеля с жилами из разных материалов, множество дополнительных сростков токопроводящих жил с высокими температурными нагрузками, что в жестких скважинных условиях может привести к нарушению изоляции в этих местах, замыканию и выходу из строя всей кабельной линии. Таким образом, такая конструкция является недостаточно надежной.However, this cable line is difficult to manufacture, it involves the manufacture of a cable with conductors from different materials, many additional splices of conductive conductors with high temperature loads, which in severe borehole conditions can lead to insulation failure in these places, short circuit and failure of the entire cable line . Thus, such a design is not sufficiently reliable.

Кроме того, обогрев скважинной жидкости известной кабельной линией будут осуществлять только ее жилы с наибольшим омическим сопротивлением (например, центральная стальная жила), а остальные служат лишь для образования электрической цепи, не выделяя тепла. Тем самым дорогостоящий материал с низким удельным сопротивлением используется неэффективно.In addition, the heating of the well fluid with a known cable line will be carried out only by its conductors with the greatest ohmic resistance (for example, a central steel core), and the rest serve only to form an electric circuit, without generating heat. Thus, expensive material with low resistivity is used inefficiently.

Наиболее близкой к предлагаемому техническому решению по назначению является система для питания погружного электродвигателя и обогрева скважинной жидкости [3], включающая погружной электродвигатель ПЭД, источник питания и соединяющую их кабельную линию, состоящую из электрического кабеля для питания ПЭД и нагревательного кабеля для обогрева скважинной жидкости. Каждый из указанных кабелей содержит изолированные токопроводящие жилы, подушку под броню и броню из металлической ленты. Причем изолированные токопроводящие жилы электрического и нагревательного кабелей имеют общую броню при расположении жил первого между жилами второго.The closest to the proposed technical solution for the intended purpose is a system for powering a submersible electric motor and heating the well fluid [3], including a submersible electric motor PED, a power source and a cable line connecting them, consisting of an electric cable for powering the SEM and a heating cable for heating the well fluid. Each of these cables contains insulated conductive conductors, a pillow for armor and armor made of metal tape. Moreover, the insulated conductive conductors of electric and heating cables have common armor when the veins of the first are located between the veins of the second.

Недостатками указанной известной системы являются следующие:The disadvantages of this known system are the following:

1.) отсутствие саморегулирования нагрузки на нагревательный кабель при изменении параметров добываемой жидкости, т.к. нет взаимосвязи между ПЭД и нагревательным кабелем;1.) lack of self-regulation of the load on the heating cable when changing the parameters of the produced fluid, because there is no relationship between the SEM and the heating cable;

2.) возможность изготовления кабельной линии только в заводских условиях и только круглого сечения;2.) the possibility of manufacturing a cable line only in the factory and only round section;

3.) низкая надежность кабельной линии ввиду отсутствия теплоотвода от токопроводящих жил электрического кабеля и воздействие на него тепла от нагревательного кабеля, что приведет к повреждению изоляции и выходу из строя;3.) low reliability of the cable line due to the lack of heat removal from the conductive conductors of the electric cable and the effect of heat on it from the heating cable, which will lead to damage to the insulation and failure;

4.) повышенный диаметр кабеля предполагает использование большого количества центраторов для исключения его повреждения при спускоподъемных операциях.4.) the increased diameter of the cable involves the use of a large number of centralizers to exclude its damage during tripping.

Техническая задача, на решение которой направлено предлагаемое изобретение, заключается в создании полифункциональной системы, предназначенной одновременно для питания ПЭД и обогрева скважинной жидкости. А технический результат заключается в обеспечении высокой надежности работы системы при добыче нефти различной вязкости, в том числе высоковязких с большим содержанием смолистых веществ, за счет обеспечения снижения величины пускового тока, а также за счет саморегулирования силы тока, проходящего через ПЭД и через нагревательный участок кабеля благодаря наличию отрицательной обратной связи (ООС) по току, а также благодаря учету зависимости силы тока от вязкости перекачиваемой жидкости и от ее температуры.The technical problem to which the invention is directed is to create a multifunctional system designed simultaneously for powering the SEM and heating the well fluid. And the technical result is to ensure high reliability of the system during oil production of various viscosities, including highly viscous with a high content of resinous substances, by ensuring a decrease in the inrush current, as well as by self-regulation of the current passing through the SEM and through the heating section of the cable due to the presence of negative feedback (OOS) on the current, and also due to taking into account the dependence of the current strength on the viscosity of the pumped liquid and on its temperature.

Указанный технический результат достигается предлагаемой системой для питания погружного электродвигателя и обогрева скважинной жидкости, включающей погружной электродвигатель ПЭД, источник питания и соединяющую их кабельную линию, состоящую из электрического кабеля для питания ПЭД и нагревательного кабеля для обогрева скважинной жидкости, при этом новым является то, что указанная кабельная линия состоит по меньшей мере из двух участков электрического кабеля, один из которых подсоединен к источнику питания, а второй - к ПЭД, между которыми размещен нагревательный участок кабеля, соединенный электрически последовательно с указанными участками электрического кабеля, при этом токопроводящие жилы у нагревательного участка кабельной линии выполнены стальными, а у электрического кабеля - медными, причем сопротивление r каждой стальной токопроводящей жилы упомянутого нагревательного участка выбрано из расчета:The specified technical result is achieved by the proposed system for powering a submersible electric motor and heating the well fluid, including a submersible electric motor PED, a power source and a cable line connecting them, consisting of an electric cable for powering the PEM and a heating cable for heating the well fluid, while new is that said cable line consists of at least two sections of an electric cable, one of which is connected to a power source, and the second to a PED, between orymi heating cable disposed section connected electrically in series with said portions of the electric cable, the conductive core of the cable in the heating lines are made of steel, while the electric cable - copper, the resistance r of each steel conductor of said heating portion is selected from the calculation:

Figure 00000002
Figure 00000002

где UПЭД - фазное напряжение питания погружного электродвигателя без нагревательного участка;where U PED is the phase voltage of the submersible motor without a heating section;

cos ϕ - коэффициент мощности погружного электродвигателя;cos ϕ - power factor of a submersible electric motor;

PПЭД - номинальная мощность погружного электродвигателя,P PED - rated power of a submersible electric motor,

а фазное напряжение Uc питания всей системы в целом при указанном сопротивлении r выбирается исходя из формулы:and the phase voltage U c of the power supply of the entire system as a whole with the specified resistance r is selected based on the formula:

Figure 00000003
Figure 00000003

В качестве второго участка электрического кабеля система содержит кабель-удлинитель с муфтой кабельного ввода для подсоединения к погружному электродвигателю.As a second section of the electric cable, the system comprises an extension cable with a cable entry coupling for connection to a submersible electric motor.

Система дополнительно содержит включенные в электрическую цепь станцию управления и согласующий трансформатор или станцию управления, включающую в свою конструкцию согласующий трансформатор.The system further comprises a control station included in the electrical circuit and a matching transformer or control station including a matching transformer in its design.

Электрический кабель подключен к источнику питания через станцию управления и согласующий трансформатор.The electric cable is connected to the power source through the control station and a matching transformer.

Поставленный технический результат достигается за счет следующего.The technical result is achieved due to the following.

Обеспечение саморегулировки системы достигается за счет наличия у нее, благодаря совокупности всех признаков, ООС по току, которая работает следующим образом. При перекачке высоковязкой нефти (и/или при ее нерегулярном поступлении в скважину) ПЭД снижает обороты и начинает работать с перегрузкой, при этом возрастает ток, проходящий через его обмотки Iпэд, а учитывая, что электрический кабель для питания ПЭД и нагревательный участок кабельной линии системы соединены последовательно, то ток будет постоянен во всех проводниках, т.е. при увеличении тока, проходящего через двигатель Iпэд,, будет увеличиваться и ток Iн, проходящий через нагревательный участок кабельной линии, т.е. в этих условияхEnsuring self-regulation of the system is achieved due to the presence of, due to the totality of all the signs, the environmental protection system current, which works as follows. When pumping highly viscous oil (and / or when it is irregularly fed into the well), the SEM reduces speed and begins to work with overload, while the current passing through its windings I pad increases, and given that the electric cable to power the SEM and the heating section of the cable line systems are connected in series, the current will be constant in all conductors, i.e. as the current passing through the motor I pad increases, the current I n passing through the heating section of the cable line also increases, i.e. in these conditions

Iпэд=Iн. При этом увеличивается падение напряжения Uн на нагревательном участке, т.к.I pad = I n . In this case, the voltage drop U n in the heating section increases, because

Uн=Iнr, уменьшая тем самым напряжение на двигателе, и автоматически уменьшая ток системы ПЭД + нагревательный участок, при этом ток системы увеличится, но незначительно, и согласно закону Джоуля-Ленца количество выделяемой токопроводящими жилами нагревательного участка теплоты увеличится и будет пропорционально квадрату токовой нагрузки на погружной электродвигатель(

Figure 00000004
). В результате этого (за счет выделяющегося тепла и за счет перемешивания пластового флюида при добыче) температура указанного пластового флюида увеличится, а вязкость его снизится, что приведет к уменьшению Iн, одновременно с этим, при увеличении температуры нагревателя, увеличится его омическое сопротивление, которое дальше будет снижать ток системы:U n = I n r, thereby reducing the voltage on the motor, and automatically reducing the current of the PED system + heating section, while the current of the system will increase, but slightly, and according to the Joule-Lenz law, the amount of heat released by the conductive wires of the heating section will increase and will be proportional squared current load on the submersible motor (
Figure 00000004
) As a result of this (due to the generated heat and due to mixing of the formation fluid during production), the temperature of the specified formation fluid will increase, and its viscosity will decrease, which will lead to a decrease in I n , at the same time, with an increase in the temperature of the heater, its ohmic resistance will increase, which will further reduce the system current:

r(T)=ro(1+α(Tн-То)),r (T) = r o (1 + α (T n -T o )),

где r(Т) - омическое сопротивление нагревательной жилы кабеля;where r (T) is the ohmic resistance of the cable heating core;

rо - сопротивление жилы кабеля при температуре То;r o - resistance of the cable core at a temperature of T o ;

Тн - текущая температура греющей жилы кабеля;T n - the current temperature of the heating cable core;

α - температурный коэффициент сопротивления материала;α is the temperature coefficient of resistance of the material;

Таким образом, происходит саморегулирование силы тока, проходящего через ПЭД и через нагревательный участок. Токопроводящие жилы нагревательного участка необходимо выполнить из материала, обладающего удельным сопротивлением, необходимым для оптимальных условий электрообогрева системы. Например, токопроводящие жилы можно выполнить стальными, сопротивление r каждой из которых выбирается исходя из расчета:Thus, self-regulation of the current flowing through the SEM and through the heating section occurs. The conductive conductors of the heating section must be made of a material with a resistivity necessary for optimal conditions of electrical heating of the system. For example, conductive conductors can be made of steel, the resistance r of each of which is selected based on the calculation:

Figure 00000005
Figure 00000005

где UПЭД - фазное напряжение питания погружного электродвигателя без нагревательного участка;where U PED is the phase voltage of the submersible motor without a heating section;

cos ϕ - коэффициент мощности погружного электродвигателя;cos ϕ - power factor of a submersible electric motor;

РПЭД - номинальная мощность погружного электродвигателя,R PED - rated power of a submersible electric motor,

Как оказалось, предлагаемая система обеспечивает резкое снижение величины пускового тока погружного электродвигателя, при указанном r (определяемом по указанной формуле) и при фазном напряжение Uc питания всей системы в целом, если оно отвечает условию:As it turned out, the proposed system provides a sharp decrease in the inrush current of the submersible electric motor, at the indicated r (determined by the specified formula) and at the phase voltage U c of the power supply of the entire system as a whole, if it meets the condition:

Figure 00000006
Figure 00000006

При этом величина пускового тока всей системы будет как минимум в 5 раз ниже по сравнению с этой же системой без нагревательного участка кабеля. Все это обеспечивает надежную работу системы в целом.In this case, the starting current of the entire system will be at least 5 times lower compared to the same system without a heating section of the cable. All this ensures reliable operation of the system as a whole.

Вместе с этим благодаря тому, что в предлагаемой системе происходит пропорциональное перераспределение мощности между ПЭД и нагревательным участком при стабилизации тока нагрузки, исключается перегрев обмотки ПЭД при запуске его в работу, а значит повышается степень надежности работы системы.At the same time, due to the fact that in the proposed system there is a proportional redistribution of power between the SEM and the heating section when the load current is stabilized, overheating of the SEM winding is excluded when it is put into operation, which means that the degree of system reliability is increased.

Предлагаемая система иллюстрируется чертежом, где показана общая схема системы.The proposed system is illustrated in the drawing, which shows a General diagram of the system.

Заявляемая система для питания ПЭД и обогрева скважинной жидкости состоит из погружного электродвигателя 1, станции управления 2, согласующего силового трансформатора 3 и соединяющей их кабельной линии. Указанная кабельная линия состоит по меньшей мере из двух участков электрического кабеля 4 и 5, один из которых подсоединен к наземным блокам питания (на чертеже не показан) через станцию управления 2 и трансформатор 3, а второй - к ПЭД 1, между которыми размещен нагревательный участок 6 кабеля, токопроводящие жилы 7 которого электрически последовательно соединены с токопроводящими жилами 8 и 9 указанных участков электрического кабеля 4 и 5 соответственно. В качестве электрического кабеля 5 может быть использован кабель-удлинитель 10 с муфтой 11 кабельного ввода для подсоединения к ПЭД 1.The inventive system for powering the SEM and heating the borehole fluid consists of a submersible motor 1, a control station 2, a matching power transformer 3 and a cable line connecting them. The specified cable line consists of at least two sections of electric cable 4 and 5, one of which is connected to ground power supplies (not shown) through a control station 2 and transformer 3, and the second to PED 1, between which there is a heating section 6 cable, conductive conductors 7 of which are electrically connected in series with conductive conductors 8 and 9 of these sections of the electric cable 4 and 5, respectively. As an electric cable 5, an extension cable 10 with a cable entry sleeve 11 can be used for connection to the PED 1.

Токопроводящие жилы 7 нагревательного участка 6 кабельной линии выполнены стальными, а токопроводящие жилы 8 и 9 электрического кабеля 4 и 5 (в том числе и кабеля-удлинителя 10) - медными. Сопротивления r каждой токопроводящей жилы 7 нагревательного участка 6 выбраны из расчета:Conductors 7 of the heating section 6 of the cable line are made of steel, and conductors 8 and 9 of the electric cable 4 and 5 (including extension cable 10) are copper. The resistance r of each conductive core 7 of the heating section 6 is selected from the calculation:

Figure 00000007
Figure 00000007

где UПЭД - фазное напряжение питания погружного электродвигателя без нагревательного участка;where U PED is the phase voltage of the submersible motor without a heating section;

cos ϕ - коэффициент мощности погружного электродвигателя;cos ϕ - power factor of a submersible electric motor;

РПЭД - номинальная мощность погружного электродвигателя,R PED - rated power of a submersible electric motor,

а фазное напряжение Uc питания всей системы в целом при указанном сопротивлении r определяется исходя из формулы:and the phase voltage U c of the power supply of the entire system as a whole with the specified resistance r is determined based on the formula:

Figure 00000008
Figure 00000008

Это обусловлено тем, что в номинальном режиме активные мощности погружного электродвигателя и нагревательного участка распределяются поровну, именно при таком условии двигатель имеет максимальный КПД при питании от источника переменного тока с фиксированной амплитудой напряжения.This is due to the fact that in the nominal mode the active powers of the submersible electric motor and the heating section are distributed equally, it is under this condition that the engine has maximum efficiency when powered by an AC source with a fixed voltage amplitude.

Предлагаемая система работает следующим образом.The proposed system works as follows.

Систему собирают на дневной поверхности. Для этого берут станцию 2 управления, например марки НЭК-01, согласующий трансформатор 3 марки ТМПН - 100/1,91 (если он не входит в конструкцию станции управления), соединяют их кабельной линией с ПЭД 1. Указанная кабельная линия состоит из нагревательного участка 6, выполненного, например, из кабеля марки КнПпБП 120 3×10 (его токопроводящие жилы 7 выполнены стальными) и электрического кабеля 4 и 5 типа КПпБП 120 3×16 (токопроводящие жилы выполнены медными). При этом токопроводящие жилы 7 нагревательного участка 6 электрически последовательно соединяются с токопроводящими жилами 8 и 9 участков электрического кабеля 4 и 5 соответственно. В качестве электрического кабеля 5 преимущественно используют кабель-удлинитель 10. Последний снабжен муфтой кабельного ввода 11, посредством которой его подсоединяют к ПЭД 1. На систему подают переменный ток мощностью 90-100 кВт. При этих условиях происходит работа (питание) ПЭД и одновременно нагрев скважинной жидкости.The system is assembled on a day surface. To do this, take a control station 2, for example, the NEK-01 brand, a matching transformer 3 of the TMPN - 100 / 1.91 brand (if it is not included in the design of the control station), connect them with a cable line to the PED 1. The specified cable line consists of a heating section 6, made, for example, of a cable of the brand KnPpBP 120 3 × 10 (its conductive conductors 7 are made of steel) and electric cable 4 and 5 of the type Kpppbp 120 3 × 16 (conductive conductors are made of copper). When this conductive cores 7 of the heating section 6 are electrically connected in series with the conductive cores 8 and 9 of the sections of the electric cable 4 and 5, respectively. An extension cable 10 is predominantly used as the electric cable 5. The latter is equipped with a cable entry sleeve 11, by means of which it is connected to the PED 1. An alternating current of 90-100 kW is supplied to the system. Under these conditions, the work (power) of the SEM and at the same time the heating of the well fluid occur.

Система была опробована на скважине №626 Пермского края. Дебит скважины составлял 52,6 м3/сут; вязкость добываемой нефти 0,99 мПа·с; содержание асфальтосмолистых веществ - более 30%.The system was tested at well No. 626 of the Perm Territory. The flow rate of the well was 52.6 m 3 / day; the viscosity of the produced oil is 0.99 MPa · s; the content of asphalt-resinous substances is more than 30%.

Параметры системы были следующие:The system parameters were as follows:

- станция управления марки НЭК-01 производства ОАО «НЭК», рассчитанная на номинальный ток 250 А;- a control station of the NEK-01 brand manufactured by OAO NEK, rated for a rated current of 250 A;

- согласующий трансформатор марки ТМПН-100/1,91 с номинальной мощностью 100 кВт;- matching transformer brand TMPN-100 / 1.91 with a rated power of 100 kW;

- ПЭД марки ПЭДУ45-103ДВ5 с номинальной мощностью 45 кВт;- PED brand PEDU45-103DV5 with a rated power of 45 kW;

- нагревательный участок (трехжильный) кабельной линии составлял 1100 м;- the heating section (three-core) of the cable line was 1100 m;

- токопроводящие жилы нагревательного участка выполнены стальными с сопротивлением r=15,7 Ом и сечением 8 мм2;- the conductive wires of the heating section are made of steel with a resistance of r = 15.7 Ohms and a cross section of 8 mm 2 ;

- кабель токоподвода марки КПпБП 3×16 от устья скважины до нагревательного участка кабеля длиной 20 м, токопроводящие жилы выполнены из меди;- Kppbp 3 × 16 current supply cable from the wellhead to the heating section of the cable 20 m long, the conductive wires are made of copper;

- кабель-удлинитель 25 м, токопроводящие жилы выполнены из меди.- extension cable 25 m, conductive wires are made of copper.

Электрические параметры системы были следующие:The electrical parameters of the system were as follows:

- фазный ток 30,9 А- phase current 30.9 A

- линейное напряжение, подводимое к системе 1710 В- line voltage supplied to the system 1710 V

При запуске системы (режим плавного пуска не включен) средняя величина пускового тока за 0,5 с составила 46,2 А. Указанная система работала безаварийно 120 суток. При этом было установлено, что дебит скважины увеличился с 52,6 м3/сут до 58,1 м3/сут с незначительным увеличением обводненности нефти с 15% до 17%.When the system was started (the soft start mode is not turned on), the average value of the starting current for 0.5 s was 46.2 A. The specified system worked without fail for 120 days. It was found that the flow rate of the well increased from 52.6 m 3 / day to 58.1 m 3 / day with a slight increase in oil cut from 15% to 17%.

Таким образом, предлагаемая система характеризуется следующими преимуществами перед известной по прототипу:Thus, the proposed system is characterized by the following advantages over the known prototype:

- обеспечение высокой надежности работы в промысловых условиях за счет наличия отрицательной обратной связи по току;- ensuring high reliability in field conditions due to the presence of negative current feedback;

- малые затраты на изготовление и производство;- low manufacturing and manufacturing costs;

- высокая эффективность для борьбы с АСПО благодаря путевому прогреву добываемого флюида;- high efficiency for controlling paraffin due to track heating of the produced fluid;

- снижение пускового тока и исключение токовых перегрузок двигателя за счет обеспечения саморегулирования, что обеспечивает надежную и длительную работу всей системы.- reduction of the starting current and the exclusion of current overloads of the motor due to the provision of self-regulation, which ensures reliable and long-term operation of the entire system.

Источники информации:Information sources:

1. В.Н.Ивановский и др. Оборудование для добычи нефти и газа. М., РГУ «Нефти и газа» им. И.М.Губкина, 2002 г., часть I, с.557-558.1. V.N.Ivanovsky and others. Equipment for oil and gas production. M., Russian State University "Oil and Gas" them. I.M. Gubkina, 2002, part I, p. 557-558.

2. Патент РФ на полезную модель №61935, кл. Н01В 7/18, опубл. 2007 г.2. RF patent for utility model No. 61935, cl. НВВ 7/18, publ. 2007 year

3. Патент РФ на полезную модель №30388, кл. Е21В 43/00, опубл. 2003 г.3. RF patent for utility model No. 30388, cl. ЕВВ 43/00, publ. 2003 year

Claims (4)

1. Система для питания погружного электродвигателя и обогрева скважинной жидкости, включающая погружной электродвигатель ПЭД, источник питания и соединяющую их кабельную линию, состоящую из электрического кабеля для питания ПЭД и нагревательного кабеля для обогрева скважинной жидкости, отличающаяся тем, что указанная кабельная линия состоит по меньшей мере из двух участков электрического кабеля, один из которых подсоединен к источнику питания, а второй - к ПЭД, между которыми размещен нагревательный участок кабеля, соединенный электрически последовательно с указанными участками электрического кабеля, при этом токопроводящие жилы у нагревательного участка кабельной линии выполнены стальными, а у электрического кабеля - медными, причем сопротивление r каждой стальной токопроводящей жилы упомянутого нагревательного участка выбрано из расчета:
Figure 00000009

где UПЭД - фазное напряжение питания погружного электродвигателя без нагревательного участка;
cos φ - коэффициент мощности погружного электродвигателя;
РПЭД - номинальная мощность погружного электродвигателя,
а фазное напряжение Uc питания всей системы в целом при указанном сопротивлении r выбирается, исходя из формулы:
Figure 00000010
1. A system for powering a submersible electric motor and heating the well fluid, including a submersible electric motor PED, a power source and a cable line connecting them, consisting of an electric cable for powering the PEM and a heating cable for heating the well fluid, characterized in that said cable line consists of at least of at least two sections of an electric cable, one of which is connected to a power source, and the second to a PED, between which a heating section of a cable connected by an electric Eski portions successively with said electrical cable, wherein the conductive core of the cable in the heating lines are made of steel, while the electric cable - copper, the resistance r of each steel conductor of said heating portion is selected from the calculation:
Figure 00000009

where U PED is the phase voltage of the submersible motor without a heating section;
cos φ is the power factor of the submersible motor;
R PED - rated power of a submersible electric motor,
and the phase voltage U c of the power supply of the entire system as a whole with the specified resistance r is selected based on the formula:
Figure 00000010
 2. Система по п.1, отличающаяся тем, что в качестве второго участка электрического кабеля она содержит кабель-удлинитель с муфтой кабельного ввода для подсоединения к погружному электродвигателю.2. The system according to claim 1, characterized in that, as the second section of the electric cable, it comprises an extension cable with a cable entry sleeve for connection to a submersible electric motor. 3. Система по п.1, отличающаяся тем, что она дополнительно содержит включенные в электрическую цепь станцию управления и согласующий трансформатор или станцию управления, включающую в свою конструкцию согласующий трансформатор.3. The system according to claim 1, characterized in that it further comprises a control station included in the electric circuit and a matching transformer or control station including a matching transformer in its design. 4. Система по п.1, отличающаяся тем, что электрический кабель подключен к источнику питания через станцию управления и согласующий трансформатор. 4. The system according to claim 1, characterized in that the electric cable is connected to a power source through a control station and a matching transformer.
RU2007127698/03A 2007-07-19 2007-07-19 System for feeding submersible electric motor and for heating well fluid RU2353753C1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007127698/03A RU2353753C1 (en) 2007-07-19 2007-07-19 System for feeding submersible electric motor and for heating well fluid

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2007127698/03A RU2353753C1 (en) 2007-07-19 2007-07-19 System for feeding submersible electric motor and for heating well fluid

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2353753C1 true RU2353753C1 (en) 2009-04-27

Family

ID=41019033

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2007127698/03A RU2353753C1 (en) 2007-07-19 2007-07-19 System for feeding submersible electric motor and for heating well fluid

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2353753C1 (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU199201U1 (en) * 2019-11-06 2020-08-21 Общество с ограниченной ответственностью "Специальные комплексные решения - Электро" OHMIC WELL HEATING INSTALLATION
RU2745800C1 (en) * 2018-04-26 2021-04-01 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" Power supply system of electrical centrifugal pump unit
RU2781972C1 (en) * 2022-04-20 2022-10-21 Алексей Николаевич Паньков Cable system for oil production installation

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
ИВАНОВСКИЙ В.Н. и др. Оборудование для добычи нефти и газа. - М.: РГУ нефти и газа им. И.М.Губкина, 2002, ч.1, с.557, 558. *

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
RU2745800C1 (en) * 2018-04-26 2021-04-01 Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего образования "Альметьевский государственный нефтяной институт" Power supply system of electrical centrifugal pump unit
RU199201U1 (en) * 2019-11-06 2020-08-21 Общество с ограниченной ответственностью "Специальные комплексные решения - Электро" OHMIC WELL HEATING INSTALLATION
RU2781972C1 (en) * 2022-04-20 2022-10-21 Алексей Николаевич Паньков Cable system for oil production installation

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7971650B2 (en) Electric submersible pumps
US7701106B2 (en) Electric submersible pumps
US8672641B2 (en) Electric submersible pumps
RU2353753C1 (en) System for feeding submersible electric motor and for heating well fluid
RU128894U1 (en) MULTIFUNCTIONAL AUTOMATIC COMPLEX STATION OF INTELLECTUAL WELL
GB2436755A (en) Two part stator cores for downhole permanent magnet motors
Klyuchnikov et al. The efficiency of the electric motor of a subsurface pump with reciprocating action and losses in a leading-in cable
AU2012341141B2 (en) System for very long subsea step-out transmission of electric DC power
RU2435022C1 (en) Installation for power supply of immersed electric engine and/or well fluid heating
RU98042U1 (en) INSTALLATION FOR POWER SUPPLY OF SUBMERSIBLE ELECTRIC MOTOR AND / OR HEATING OF WELL LINE
RU2204696C1 (en) Bottom-hole water heater for injection well
Bespalov et al. Possibility of adjusting submersible motors at borehole fluid production
RU2103557C1 (en) Oil-well pump plant
RU2781972C1 (en) Cable system for oil production installation
Vandevier et al. Generator selection for the reliable operation of subsurface centrifugal pump motors
RU2249672C1 (en) Oil well heater
RU61935U1 (en) CABLE LINE
Malgin et al. Using the potential of energy and resource conservation in oil field power supply networks
Faraj The Optimum Selection of Power Cable for ESP System
Habib Analysis of Power and Voltage Losses in Electric Submersible Pump Motor Installations
RU19670U1 (en) CABLE LINE
RU2105866C1 (en) Device for electric heating of oil well
RU19671U1 (en) UNIVERSAL CABLE FOR OIL PRODUCTION (OPTIONS)
US20190368315A1 (en) Power supply for offshore equipment and operations
RU2192679C2 (en) Cable line

Legal Events

Date Code Title Description
QB4A Licence on use of patent

Free format text: LICENCE

Effective date: 20110119

PC43 Official registration of the transfer of the exclusive right without contract for inventions

Effective date: 20111031

QZ41 Official registration of changes to a registered agreement (patent)

Free format text: LICENCE FORMERLY AGREED ON 20110119

Effective date: 20111226

MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20180720