Разработка наблюдателя переменных состояния и момента сопротивления погружного электродвигателя установки электроцентробежного насоса для добычи нефти в осложненных условиях

Слепнёв, Иван Георгиевич Отделение электроэнергетики и электротехники (ОЭЭ)
Бесплатно
В избранное
Работа доступна по лицензии Creative Commons:«Attribution» 4.0

Предложена оригинальная структура наблюдателя полного порядка с оперативным мониторингом сопротивления нагрузки на валу погружного асинхронного двигателя, подключенного к источнику питания по длинному кабелю. Для функционирования наблюдателя необходима информация о величине токов и напряжений на входе питающего кабеля, а также сигналы об оценках параметров схемы замещения и момента инерции от дополнительного устройства – идентификатора параметров.

Введение ………………………………………………………………………………………………….. 14
1. УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ …………………… 16
1.1. Назначение, устройство, принцип действия, технические и
эксплуатационные характеристики …………………………………………………………… 16
1.2. Анализ факторов, приводящих к выходу из строя УЭЦН …………………. 19
1.3. Блок схема электромеханической системы с регулируемым
асинхронным двигателем и косвенным методом измерения переменных
состояния …………………………………………………………………………………………………. 28
1.4. Критический анализ проблем построения электромеханической
системы с регулируемым асинхронным двигателем и косвенным методом
измерения переменных состояния…………………………………………………………….. 33
1.5. Проблема учета волновых эффектов в кабельной линии …………………… 36
1.6. Выводы по главе ……………………………………………………………………………… 42
2. ПОСТРОЕНИЕ НАБЛЮДАТЕЛЯ ПЕРЕМЕННЫХ СОСТОЯНИЯ И
МОМЕНТА СОПРОТИВЛЕНИЯ ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА ДЛЯ ДОБЫЧИ
НЕФТИ В ОСЛОЖНЕННЫХ УСЛОВИЯХ ………………………………………………. 43
2.1. Принятые допущения ………………………………………………………………………. 43
2.2. Выводы по главе ……………………………………………………………………………… 53
3. МАТЕМАТИЧЕСКОЕ МОДЕЛИРОВАНИЕ НАБЛЮДАТЕЛЯ
ПЕРЕМЕННЫХ СОСТОЯНИЯ И МОМЕНТА СОПРОТИВЛЕНИЯ
ПОГРУЖНОГО ЭЛЕКТРОДВИГАТЕЛЯ
УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНОГО НАСОСА ДЛЯ ДОБЫЧИ
НЕФТИ В ОСЛОЖНЕННЫХ УСЛОВИЯХ ………………………………………………. 54
3.1. Математическое моделирование прямого пуска
установки электроцентробежного насоса для добычи нефти с наблюдателем
переменных состояния и момента сопротивления погружного
электродвигателя ……………………………………………………………………………………… 54
3.2. Моделирование частотно-регулируемого асинхронного электропривода
установки электроцентробежного насоса для добычи нефти с наблюдателем
переменных состояния и момента сопротивления погружного
электродвигателя ……………………………………………………………………………………… 61
3.2.1. Функциональная схема системы скалярного частотного управления 61
3.2.2. Моделирование частотно-регулируемого асинхронного
электропривода установки электроцентробежного насоса для добычи нефти с
наблюдателем переменных состояния и момента сопротивления погружного
электродвигателя ……………………………………………………………………………………… 64
3.3. Выводы по главе ……………………………………………………………………………… 68
4. ФИНАНСОВЫЙ МЕНЕДЖМЕНТ, РЕСУРСОЭФФЕКТИВНОСТЬ И
РЕСУРСОСБЕРЕЖЕНИЕ…………………………………………………………………………. 69
4.1. Оценка коммерческого потенциала и перспективности проведения
научных исследований с позиции ресурсоэффективности и
ресурсосбережения…………………………………………………………………………………… 69
4.1.1. Потенциальные потребители результатов исследования ………………… 69
4.1.2. Технология QuaD ………………………………………………………………………….. 70
4.2. Определение возможных альтернатив проведения научных
исследований …………………………………………………………………………………………… 72
4.2.1. Планирование научно-исследовательских работ ……………………………. 72
4.2.1.1. Структура работ в рамках научного исследования ……………………… 72
4.2.1.2. Организация и планирование работ ……………………………………………. 74
4.3. Бюджет проекта ………………………………………………………………………………. 78
4.4. Оценка конкурентоспособности и ресурсоэффективности проекта …… 82
5. СОЦИАЛЬНАЯ ОТВЕТСТВЕННОСТЬ………………………………………………. 85
5.1. Производственная безопасность ………………………………………………………. 85
5.1.1. Анализ выявленных вредных факторов проектируемой
производственной среды в следующей последовательности ……………………… 86
5.1.1.1. Производственные метеоусловия ……………………………………………….. 86
5.1.1.2. Недостаточная освещенность рабочей зоны. ………………………………. 87
5.1.1.3. Повышенный уровень шума……………………………………………………….. 89
5.1.1.4. Повышенный уровень электромагнитных излучений ………………….. 90
5.2. Анализ выявленных опасных факторов проектируемой произведённой
среды ……………………………………………………………………………………………………….. 91
5.2.1. Электроопасность …………………………………………………………………………. 91
5.3. Экологическая безопасность ……………………………………………………………. 93
5.3.1. Анализ влияния объекта исследования на окружающую среду ………. 93
5.3.2. Анализ влияния процесса исследования на окружающую среду…….. 95
5.4. Безопасность в чрезвычайных ситуациях …………………………………………. 95
5.4.1. Анализ вероятных ЧС, которые может инициировать объект
исследований и обоснование мероприятий по предотвращению ЧС ………….. 95
5.4.2. Профилактика пожароопасной ситуации (пожара) ………………………… 97
5.4.3. Действия при возникновении пожароопасной ситуации (пожара) ….. 97
5.5. Правовые и организационные вопросы обеспечения безопасности …… 98
5.5.1. Специальные (характерные для проектируемой рабочей зоны)
правовые нормы трудового законодательства. ………………………………………….. 98
5.5.2. Организационные мероприятия при компоновке рабочей зоны ……… 99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ …………………………………………………………………………………… 100
Список публикаций……………………………………………………………………………… 101
Литература ………………………………………………………………………………………….. 103
Приложение А …………………………………………………………………………………….. 108
Приложение Б ……………………………………………………………………………………… 128
Приложение В …………………………………………………………………………………….. 140

На текущий момент Российская Федерация является одним из
крупнейших экспортеров нефти на мировом топливном рынке.
Следовательно, увеличение объемов добычи нефти во многом определяет
стратегию экономического развития страны. Поэтому к нефтедобывающей
отрасли предъявляются оправданно высокие требования, начиная с анализа
пластов залежей углеводородов и последующей добычи, и заканчивая
передачей на перерабатывающие предприятия, то есть ставится задача по
снижению затрат ресурсов на поддержание функционирования
нефтедобывающего комплекса. Однако важнейшей целью является
повышение эффективности и надежности оборудования для
механизированной добычи нефти.
Нефтедобыча отличается высокой энергоемкостью, в частности
расходы, которые приходятся на долю электроэнергии составляют 30-50% от
общей суммы затрат. Однако по мнению некоторых экспертов, в странах
Запада затраты на электроэнергию составляют лишь 10% издержек на
добываемое сырье. Следовательно, доля затрат на электроэнергию при
нефтедобыче в условиях постоянного роста тарифов на электроэнергию будет
только увеличиваться.
Увеличение издержек связано с изменением состояния сырьевой базы,
качеством запасов на разрабатываемых и открываемых месторождениях,
ухудшением условий нефтедобычи (обводненность, повышенная вязкость и
запарафинивание добываемой продукции, высокий газовый фактор) [1].
Большинство месторождений с активными запасами находятся на последней
стадии разработки, растет доля трудноизвлекаемых запасов, снижается
уровень нефти в скважинах, увеличивается число скважин с динамическим
уровнем больше одного километра. Освоение новых месторождений
сопровождается ростом количества скважин и глубиной бурения.
Одновременно с ростом механизированного фонда скважин увеличиваются
затраты на ремонт оборудования.
На отечественных месторождениях нефть добывается фонтанным,
частично газлифтным и преобладающе механизированным способом (УЭЦН,
УШГН).
По сравнению с другими установками УЭЦН обеспечивают большой
диапазон подач (от 10 до 1000 м3/сут) и высокий КПД (более 40%) в области
подач от 50 до 300 м3/сут; способны развивать напор до 3500 м; менее
подвержены влиянию кривизны ствола и менее трудоемки [2].
При эксплуатации скважин УЭЦН наиболее эффективно происходит
борьба с отложениями парафина с помощью автоматизированных
проволочных скребков и путем нанесения покрытий на внутреннюю
поверхность НКТ, что приводит к уменьшению
асфальтосмолопарафиноотложений за счет снижения шероховатости
поверхности.
Вышеизложенные факторы привели к тому, что наиболее
распространенным оборудованием для механизированной добычи нефти
являются УЭЦН. В РФ около 35% всех нефтяных скважин оснащены УЭЦН,
ими обеспечивается основной объем добычи жидкости и нефти (более 65%)
[3]. В этих условиях, представляется актуальным совершенствование методов
управления УЭЦН, особенно оборудованными ПЧ, которые позволят
повысить эффективность их использования с одновременным снижением
энергопотребления и потерь в промысловой сети электроснабжения, что в
целом ведет к экономии финансовых средств.
1. УСТАНОВКИ ЭЛЕКТРОЦЕНТРОБЕЖНЫХ НАСОСОВ

Заказать новую

Лучшие эксперты сервиса ждут твоего задания

от 5 000 ₽

Не подошла эта работа?
Закажи новую работу, сделанную по твоим требованиям

    Нажимая на кнопку, я соглашаюсь на обработку персональных данных и с правилами пользования Платформой

    Хочешь уникальную работу?

    Больше 3 000 экспертов уже готовы начать работу над твоим проектом!

    Родион М. БГУ, выпускник
    4.6 (71 отзыв)
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    Высшее экономическое образование. Мои клиенты успешно защищают дипломы и диссертации в МГУ, ВШЭ, РАНХиГС, а также других топовых университетах России.
    #Кандидатские #Магистерские
    108 Выполненных работ
    Рима С.
    5 (18 отзывов)
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный универси... Читать все
    Берусь за решение юридических задач, за написание серьезных научных статей, магистерских диссертаций и дипломных работ. Окончила Кемеровский государственный университет, являюсь бакалавром, магистром юриспруденции (с отличием)
    #Кандидатские #Магистерские
    38 Выполненных работ
    Екатерина С. кандидат наук, доцент
    4.6 (522 отзыва)
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    Практически всегда онлайн, доработки делаю бесплатно. Дипломные работы и Магистерские диссертации сопровождаю до защиты.
    #Кандидатские #Магистерские
    1077 Выполненных работ
    Дарья С. Томский государственный университет 2010, Юридический, в...
    4.8 (13 отзывов)
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссерт... Читать все
    Практикую гражданское, семейное право. Преподаю указанные дисциплины в ВУЗе. Выполняла работы на заказ в течение двух лет. Обучалась в аспирантуре, подготовила диссертационное исследование, которое сейчас находится на рассмотрении в совете.
    #Кандидатские #Магистерские
    18 Выполненных работ
    Мария Б. преподаватель, кандидат наук
    5 (22 отзыва)
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальнос... Читать все
    Окончила специалитет по направлению "Прикладная информатика в экономике", магистратуру по направлению "Торговое дело". Защитила кандидатскую диссертацию по специальности "Экономика и управление народным хозяйством". Автор научных статей.
    #Кандидатские #Магистерские
    37 Выполненных работ
    Александр Р. ВоГТУ 2003, Экономический, преподаватель, кандидат наук
    4.5 (80 отзывов)
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфин... Читать все
    Специальность "Государственное и муниципальное управление" Кандидатскую диссертацию защитил в 2006 г. Дополнительное образование: Оценка стоимости (бизнеса) и госфинансы (Казначейство). Работаю в финансовой сфере более 10 лет. Банки,риски
    #Кандидатские #Магистерские
    123 Выполненных работы
    Татьяна П. МГУ им. Ломоносова 1930, выпускник
    5 (9 отзывов)
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по и... Читать все
    Журналист. Младший научный сотрудник в институте РАН. Репетитор по английскому языку (стаж 6 лет). Также знаю французский. Сейчас занимаюсь написанием диссертации по истории. Увлекаюсь литературой и темой космоса.
    #Кандидатские #Магистерские
    11 Выполненных работ
    Ольга Б. кандидат наук, доцент
    4.8 (373 отзыва)
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских... Читать все
    Работаю на сайте четвертый год. Действующий преподаватель вуза. Основные направления: микробиология, биология и медицина. Написано несколько кандидатских, магистерских диссертаций, дипломных и курсовых работ. Слежу за новинками в медицине.
    #Кандидатские #Магистерские
    566 Выполненных работ
    Катерина М. кандидат наук, доцент
    4.9 (522 отзыва)
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    Кандидат технических наук. Специализируюсь на выполнении работ по метрологии и стандартизации
    #Кандидатские #Магистерские
    836 Выполненных работ

    Другие учебные работы по предмету

    Энергосервисный договор
    📅 2018год
    🏢 Санкт-Петербургский государственный университет
    Асинхронный электропривод вентиляционной установки
    📅 2020год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Разработка имитационной модели системы электропитания тяжелого самолета
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)
    Оптимизация структуры и режимов фотоэлектростанций северных территорий
    📅 2018год
    🏢 Национальный исследовательский Томский политехнический университет (ТПУ)