Построение энергоэффективных электротехнических комплексов с автономной системой электроснабжения

Повышение энергоэффективности и снижение затрат на создание электротехнического комплекса автономного электроснабжения нефтедобывающего предприятия является актуальной проблемой и требует рационального решения. На каждом этапе развития электротехнического комплекса нефтедобывающего предприятия имеет место задача повышения энергоэффективности с целью сокращения удельных затрат электроэнергии на единицу объема добываемой скважинной жидкости. Оценка энергоэффективности электротехнического комплекса нефтедобывающего предприятия может определяться по классической методике согласования энергетического баланса. Задача повышения энергоэффективности электротехнического комплекса с автономной системой электроснабжения сводится к обеспечению минимума затрат на топливо при сохранении текущих объемов добычи нефти. Предложены два вида моделей электротехнического комплекса: с индивидуальным источником электроэнергии и центром генерации на базе отдельных дизель-генераторов. Представлена методика расчета энергетических параметров элементов электротехнического комплекса с установками электроцентробежных насосов и скважинных штанговых насосов, при которой повышение энергоэффективности осуществляется за счет совместной глубинной и групповой компенсации реактивной мощности и коррекции коэффициента мощности путем снижения гармонических составляющих тока. Произведено моделирование электротехнического комплекса погружного электродвигателя с целью определения величин напряжения и тока при коммутационных процессах. Проведено моделирование автономной системы электроснабжения нефтедобывающего предприятия на потери напряжения и моделирование дизель-генераторов на отклонение частоты вырабатываемого напряжения при набросе и сбросе нагрузки.

1. Gabor Takacs. Electrical Submersible Pumps Manual. 1st Edition. Gulf Professional Publishing, 2009. 440 p.

2. Market research of sucker rod pump installations (USGGN). Analytical report [electronic resource]. Available at: URL: http://research-techart.ru/report/walking-beam-pumping-unit.htm. Accessed to: Febrary 15, 2020.

3. Xiaodonz Liang, Ahmad El-Kadri. Factors Affecting Electrical Submersible Pump Systems Operation // 2018 IEEE Electrical Power and Energy Conference (EPEC). Conference Paper. Publisher: IEEE. 10-11 Oct. 2018.

4. Xiaodong Liang. Innovative design and feasibility study for a subsea electrical submersible pump system // 2016 IEEE/IAS 52nd Industrial and Commercial Power Systems Technical Conference (I&CPS). Conference Paper. Publisher: IEEE. Date of Conference: 1-5 May 2016.

5. Priyatmadi Sardjono, Muhammad Nur Wangsa Saputra. Optimal bottomhole pressure control on oil well production using PID-linear hybrid control on electric submersible pump // 2016 8th International Conference on Information Technology and Electrical Engineering (ICITEE). Conference Paper. Publisher: IEEE. Date of Conference: 5-6 Oct. 2016.

6. Thorsen O.V., Dalva M. Combined electrical and mechanical model of electric submersible pumps // IEEE Transactions on Industry Applications. 2001. V.37. Issue 2. Pp. 541-547.

7. Xiaodong Liang, Omid Ghoreishi, Wilsun Xu. Downhole Tool Design for Conditional Monitoring of Electrical Submersible Motors in Oil Field Facilities // IEEE Transactions on Industry Applications. 2017.V.53. Issue 3. pp. 3164-3174.

8. Hussain A. Hussain, Bahareh Anvari, Hamid A. Toliyat. A control method for linear permanent magnet electric submersible pumps in a modified integrated drive-motor system // 2017 IEEE International Electric Machines and Drives Conference (IEMDC). Conference Paper. Publisher: IEEE. Date of Conference: 21-24 May 2017.

9. Miaoxin Jin, Pengmiao Zhang, Gang Li, Qiang Gao, Xiaolu Li, Dianguo Xu. A downhole multiparameter monitoring system for electrical submersible pump // 2015 9th International Conference on Power Electronics and ECCE Asia (ICPE-ECCE Asia). Conference Paper. Publisher: IEEE. Date of Conference: 1-5 June 2015.

10. Jorge Andrés Prada Mejía, Luis Angel Silva, Julián Andrés Peña Flórez. Control Strategy for Oil Production Wells with Electrical Submersible Pumping Based on the Nonlinear Model-Based Predictive Control Technique // 2018 IEEE ANDESCON. Conference Paper. Publisher: IEEE. Date of Conference: 22-24 Aug. 2018.

11. Abdulhy Al-Ali Majid Abdulhameed, Kornilov V.Yu., Gorodnov A.G Optimal operation of electrical power generators for oil wells operated by artificial lifting at Rumila field // Proceedings of the higher educational institutions. ENERGY SECTOR PROBLEMS. Kazan: Kazan State Energy University. 2018. No. 11-12. pp. 127-132.

12. Abdulhy Al-Ali Majid Abdulhameed, Kornilov V.Yu., Gorodnov A.G Optimize the performance of electrical equipment in gas separation stations (degassing station DS) and electrical submersible pumps of oil equipment for oil Rumaila field // Proceedings of the higher educational institutions. ENERGY SECTOR PROBLEMS». Kazan: Kazan State Energy University. 2019 . No. 1-2. pp. 141-145.

13. Любимова Н.Г., Фомина В.Н. Особенности оценки эффективности энергосберегающих проектов, реализуемых у потребителей электроэнергии и тепла // Вестник университета. 2013. № 6. С. 150-156.

14. Коррекция коэффициента мощности и фильтрация гармоник в электроустановках // Серия инженера конструктора. ABB. 2018. 58 с.

15. Дарьенков А.Б., Хватов О.С. Автономная высокоэффективная электрогенерирующая электростанция // Тр. Нижегородского государственного технического университета. 2009. Т. 77, C. 68-72.

16. Оташехов Д.И. Дизель-генераторная установка. Диагностика. Ремонт. Техобслуживание. М. : Издательский дом МЭИ, 2018. 760 с.

17. Bakhteev K., Fedotov A., Chernova N. et al. Methodological Approaches to the Choice of Energy Storage and Optimization of Their Parameters to Improve the Electric Power Quality in Various Types of Electric Power Systems // Proceedings of the 10th International Scientific Symposium on Electrical Power Engineering ELEKTROENERGETIKA 2019. Stará Lesná. Slovak Republic. 2019, pp. 488-493.

18. Bakhteev K., Fedotov A., Misbakhov R. The improving efficiency of electric receivers on the industrial enterprises in case of short-term power outages // Proceedings of the 2019 20th International Scientific Conference on Electric Power Engineering (EPE). Ostrava. Czech Republic. 2019. pp. 347-352.

19. Bakhteev K., Fedotov A., Misbakhov R. The Improving quality of power supply to industrial consumers using highpower energy storage // 59th International Scientific Conference on Power and Electrical Engineering of Riga Technical University (RTUCON). Riga. 2018. pp. 1-5.

20. Ристхейн Э.М. Выбор сечений проводников по экономической плотности тока при автоматизированном проектировании электрических сетей // Труды. Таллинского политехнического института. 1983. № 563. С. 59-64.