Главная страница

КР Расчетная часть. Технологические расчеты при эксплуатации скважин электроцентробежными насосами


Скачать 436 Kb.
НазваниеТехнологические расчеты при эксплуатации скважин электроцентробежными насосами
Дата05.12.2022
Размер436 Kb.
Формат файлаdoc
Имя файлаКР Расчетная часть.doc
ТипДокументы
#828335
страница4 из 4
1   2   3   4

3.2 Выбор кабеля, трансформатора и определение эксплуатационных параметров УЭЦН

 

Сечение жилы кабеля выбирают по номинальному току электродвигателя, исходя из плотности i рабочего тока в этом кабеле:

, (3.22)

где I - номинальный ток электродвигателя, А; i - допусти­мая плотность тока, А/мм2.

При выборе кабеля следует учитывать температуру и дав­ление окружающей среды, допустимое напряжение (табл. 3.5).

Если в добываемой жидкости имеется растворенный газ, предпочтение следует отдать кабелю с полиэтиленовой и эластопластовой изоляцией, так как она не поглощает растворен­ный в нефти газ и не повреждается им при подъеме на поверх­ность. При наличии в скважине коррозионно-активных аген­тов предпочтение отдают кабелю с фторопластовой изоляцией (табл. 3.5).

Потери мощности в кабеле, кВт, определяются по форму­ле [19,27]

(3.23)

где I - рабочий ток в электродвигателе, A; Lк - длина кабеля, м; R - сопротивление кабеля, Ом/м,

, (3.24)

 где ρ = 0,0175 Ом·мм2/м - удельное сопротивление меди при t = 20°C; α = 0,004 - температурный коэффициент для меди; tз - температура на заборе у приема насоса; S - площадь поперечного сечения жилы кабеля.

Общая длина кабеля должна быть равна глубине спуска насоса плюс расстояние от скважины до станции управления и небольшой запас на ремонт кабеля:

. (3.25)

  Выбирать трансформатор (автотрансформатор) следует на соответствие двух параметров: мощности и напряжения. Мощность трансформатора должна быть:

, (3.26)

 

где Рэд, ηэд - полезная мощность и КПД электродвигателя соответственно (табл. 3.3); ΔРк - потери мощности в кабеле. Для определения величины напряжения во вторичной об­мотке трансформатора найдем величину падения напряжения в кабеле [27], В:

, (3.27)

 где Rк = R·103 - активное удельное сопротивление 1 км ка­беля, Ом/км; Хо - индуктивное удельное сопротивление кабе­ля (Хо = 0,1 Ом/км); cosφ - коэффициент мощности электро­двигателя; sinφ - коэффициент реактивной мощности; Lк - длина кабеля, км.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора долж­но быть равно сумме рабочего напряжения электродвигателя и величине потерь напряжения в кабеле:

. (3.28)

Габаритный диаметр насосного агрегата определяют в двух сечениях с учетом того, что электродвигатель, насос и первые от насоса трубы представляют жесткую систему, и их размещение в скважине должно рассматриваться совместно [19].

В первом сечении учитываются диаметры электродвигате­ля насоса и плоский кабель:

, (3.29)

 где Dэд, Dн - наружные диаметры электродвигателя и насо­са соответственно; hк - толщина плоского кабеля; Sx - тол­щина хомута, крепящего кабель к насосу.

Во втором сечении учитывается размер муфты НКТ и круглый кабель:

, (3.30)

 Должно быть, чтобы величина Dmax > Amax, в противном случае первые над насосом 100 - 150 м НКТ устанавливают на типоразмер меньше или устанавливают на этой длине плос­кий кабель.

Величина диаметрального зазора между эксплуатационной колонной и Dmax должна быть не менее 5 - 10 мм для эксплуа­тационных колонн диаметром до 219 мм в неосложненных ус­ловиях для вертикальной скважины.

Скорость движения охлаждающей жидкости в расположе­нии электродвигателя определим по формуле

, (3.31)

 где Dвн - внутренний диаметр эксплуатационной колонны; Q - дебит скважины, м3/сут.

Важным энергетическим показателем работы УЭЦН явля­ется расход электроэнергии на 1 т добываемой жидкос­ти, кВт·час/т, определяемый по формуле [19]

, (3.32)

 где Н - высота подъема жидкости из скважины, м; ηоб = ηтр·ηн·ηдв·ηавт·ηк - общий кпд установки.

По техническим данным оборудования определяется ηтр - КПД труб; ηн - КПД насоса; ηдв - КПД электродвигателя; ηавт - КПД автотрансформатора или трансформатора; КПД кабеля ηк можно определить исходя из потерь мощности в ка­беле:

, (3.23)

где Рэд - номинальная мощность электродвигателя; ΔРк -потери мощности в кабеле.

Задача 6.2 По параметрам эксплуатационной скважины и оборудованию выбрать кабель, трансформатор, определить габариты УЭЦН, скорость охлаждающей жидкости и удель­ный расход электроэнергии.

Дано: наружный диаметр эксплуатационной колонны - 140 мм;

размер НКТ - - 48 x 4 мм;

дебит скважины Q = 120 м3/сут;

динамический уровень hд = 1100 м;

тип насоса ЭЦН5-130-1200.

тип электродвигателя ПЭД-40-103;

глубина спуска насоса - 1400 м;

температура на приеме насоса - 50°С;

расстояние до станции управления - 100 м.

Решение. По табл. 3.3 определим основные характеристики двигателя: напряжение U = 1000 В, ток I = 40 А, КПД 72%, соsφ = 0,80. Температура окружающей среды - 55°С, скорость охлаждающей жидкости > 0,12 м/с.

По формуле (3.22) определим сечение жилы:

.

 Учитывая, что в жидкости имеется растворенный газ, вы­берем кабель с полиэтиленовой изоляцией (табл. 3.5) КПБК З x 10 мм и КПБП 3 x 10 мм с рабочим напряжением 2500 В, допустимым давлением до 25 МПа и температурой до 90°С и размером 13,6 х 33,8 мм.

Длина кабеля (формула (3.25))

.

 Сопротивление кабеля (формула (3.24))

.

Потери мощности в кабеле (по формуле (3.23))



Мощность трансформатора (по формуле (3.26))



Падение напряжения в кабеле (формула (3.27))



где cosφ = 0,80; φ = arccos = 36,87°; sinφ = 0,60.

Напряжение на вторичной обмотке трансформатора



Этому условию удовлетворяет трансформатор ТСБЗ-100 [7, табл. 20] с пределами регулирования во вторичной обмотке 900 - 1300 В и мощностью 84,5 кВт на отпайке 1200 В.

Определим габаритный размер Dmax (формула (3.29)):



Габаритный размер Amax с учетом НКТ



 Внутренний диаметр 140 мм эксплуатационной колонны равен 122 мм, следовательно, минимальный зазор составит 122 - 112,1 = 10 мм, что допустимо.

Скорость движения охлаждающей жидкости в расположе­нии электродвигателя (формула (3.31))

.

 Полученная скорость превышает необходимую скорость охлаждения (0,12 м/с) по характеристике электродвигателя ПЭД-40-103.

Удельный расход электроэнергии определим по формуле (3.32). По исходным данным оборудования найдем



По формуле (3.33) получим



Тогда ηоб = 0,94·0,57·0,72·0,727·0,96 = 0,269. Удельный расход электроэнергии на 1 т добытой жидкости (формула (3.32))

.
1   2   3   4


написать администратору сайта