книги / Электрооборудование нефтяной и газовой промышленности

1)от сети 6 кВ с промежуточной трансформацией напряже­ ния на скважине до 0,4 кВ, подводимого к автотрансформато­ рам или трансформаторам установки ЭЦН (двойная трансфор­ мация на скважине). Такая, схема питания в настоящее время является наиболее распространенной;

2)с подведением к скважинам напряжения 6 кВ и монта­

жом на каждой скважине трансформатора, понижающего это

а

1 6кВ

Рис. 8.12. Комплектная трансформаторная подстанция типа КТППН:

напряжение до величины, необходимой для питания двигателя насоса с исключением из состава установки ЭЦН автотрансфор­ маторов или трансформаторов (аналогично схеме рис. 8.5, а);

Таблица 8.4

масляных трансформаторов

трансформаторов

в этом случае на подстанции у каждой скважины должен быть предусмотрен еще и дополнительный трансформатор 6/0,4 кВ для питания цепей управления, сигнализации, освещения, подо­ грева и др. Можно обойтись и одним трехобмоточным трансфор­ матором, одно из вторичных напряжений которого соответст­

удаленностях скважин от промысловых понижающих подстан­ ций 6/0,4 кВ и небольших мощностях двигателей ПЭД.

Для питания действующих установок по схеме (п. 1) при­ меняются комплектные трансформаторные подстанции общепро­ мышленного назначения.

Разработаны и изготовлены опытные образцы специальных подстанций типа КТППН (рис. 8.12) мощностью 63—400 кВ-А для питания одиночных скважин и кустов скважин по схемам п.п. 1) и 2).

Подстанция КТППН рассчитана на работу в условиях хо­ лодного климата (исполнение ХЛ1).

Аппаратура этих подстанций — общепромышленного назна­ чения, поэтому в кабинах, где она размещается предусмотрен электрический обогрев кабин.

§ 51. Станции управления погружными электродвигателями

Управление н защита электродвигателей погружных центро­ бежных насосов осуществляются с помощью комплекса аппара­ туры, смонтированной в станции управления.

Промышленностью СССР с 1968 по 1978 г. выпускались станции управления погружными электродвигателями серии ПГХ-5071 н ПГХ-5072.

Станции управления ПГХ-5071 применяются для комплекта­ ции установок с автотрансформаторами в цепи погружного дви­ гателя. Эти станции снабжаются защитой, мгновенно отклю­ чающей установки при появлении тока замыкания на землю 2 А н более в погружном электродвигателе, кабеле или авто­ трансформаторе. Станции управления ПГХ-5072 применяют для комплектации установок с трансформаторами в цепи погруж­ ного двигателя н вместо токовой защиты от замыканий на землю снабжены устройством непрерывного контроля состояния изо­ ляции погружного электродвигателя, кабеля н вторичной об­ мотки трансформатора с действием на отключение без выдержки времени при уменьшении сопротивления изоляции ниже ЗОкОм.

Схемы станций ПГХ-5071 и ПГХ-5072 аналогичны и отлича­ ются упомянутыми элементами защиты от замыканий на землю.

322

С 1978 г. взамен станций серии ПГХ промышленность СССР

выпускает станции ШГС-5802. Станции ШГС рассчитаны на управление установкой, в которой погружной двигатель пита­ ется через масляный трансформатор ТМП.

Схема станции ШГС-5802 приведена на рис. 8.13. Эта стан­ ция, как н станция ПГХ-5702, дает возможность ручного и авто­ матического управления, управления с диспетчерского пункта, работы установки по программе.

~тв

Рис. 8.13. Схема станции управления типа ШГС-5802

В главной цепи до трансформатора установлен переключа­ тель П 1, обеспечивающий видимый разрыв цепи и заземление отключенного участка, автоматический выключатель В1 и кон­ тактор КЛ. Штепсельный разъем ШР1 (с пакетным выключате­ лем ВЗ) предназначен для подключения переносных токоприем­ ников с током фазы не более 60 А, а разъем ШР2 на 6 А, 220 В (с выключателем В4) предназначен для подключения геофизических приборов.

Обмотки всех реле управления и контактора питаются вы­ прямленным током, для чего в схему введены полупроводнико­ вые диоды. Аппараты, находящиеся, постоянно под напряже­

нием выше 660 В, расположены внутри шкафа станции в от­ дельном высоковольтном отсеке.

Имеется механическая блокировка, предотвращающая доступ в этот отсек при включенном аппарате П1 и электрическая бло­ кировка, отключающая контактор КЛ при открывании двери шкафа (контакт В6).

При автоматическом пуске установки рукоятка переключа­ теля. В2 должна находиться в положении «Авт.», при котором его контактами замъгкается цепь между точками схемы 25—23 и 68—69, получает питание первичная обмотка трансформатора Тр и включается на питание обмотка реле РП1. Последнее сра­ батывает и замыкает свои контакты РП1-1 и РП1-2. Контакт РП1-2 возбуждает катушку реле времени РВ1, которое с вы­ держкой времени замыкает свои контакты РВ1-1 и РВ1-2 в це­ пях катушек РВ2 и РП2. После замыкания контакта РВ1-2 сра­ батывает реле РП2 и замыкает контакт РП2-1, подготавливая цепь самоблокировки.

Другой контакт этого реле РП2-2, замыкаясь, подготавли­ вает к включению катушку контактора КЛ, а контакт РП2-3, за­ мыкаясь, включает реле РПЗ и РП4. Контакт РП2-4, размы­ каясь, обесточивает цепь резистора R1. Далее реле РПЗ иРП4, получив питание, замыкают свои контакты РПЗ-1, РП4-1, РП4-2 в цепи катушки реле РВ2 и контакт РПЗ-2 в цепи катушки реле РП5. Последнее возбуждается, самоблокируется контактом РП5-1, замыкает контакт РП5-2 в цепи реле РВ2, размыкает

ется, замыкая контакт РПЗ-З. Срабатывает реле РВ2, самоблокнруетея своим контактом РВ2-1 и размыкает контакт РВ2-2, чем предотвращается повторное включение реле РП2 после его отключения при срабатывании реле защиты от перегрузок РМ1, РМ2.

Замыкается контакт РВ2-3 в цепи катушки контактора КЛ, который своими главными контактами в силовой цепи включает на питание первичную обмотку трансформатора, питающего по­ гружной электродвигатель. Замыкается вспомогательный кон­ такт контактора КЛ-2 в цепи катушки реле РП2. Размыкаются КЛ-1, а также КЛ-3 в цепи катушки реле РВ1 и КЛ-4 в цепи катушки реле РВ2. Реле РВ1, обесточиваясь, размыкает свои контакты РВ1-1 и РВ1-2.

После окончания пуска электродвигателя реле минимальной нагрузки РМН остается включенным и его контакт РМН-1 ра­ зомкнут. Реле РМП, реагирующее на перегрузку двигателя, после окончания пуска разрывает свой контакт РМП-1. На этом заканчивается работа схемы при самозапуске. В этом режиме обеспечивается самозапуск установки после восстановления на­ пряжения вслед за его исчезновением. Установка запускается с выдержкой времени от 0,5 до 10 мин, создаваемой реле РВ1.

324

При ручном управлении рукоятка переключателя В2 уста­ навливается в положение «Ручн.», при котором цепь между точ­ ками схемы 68—69 оказывается разомкнутой, а между точками 23—25 — замкнутой. Первичная обмотка трансформатора Тр находится под напряжением, реле РП1 возбуждено, но реле РВ1 обесточено. Для пуска нажимается кнопка КП. Возбуждается реле РП2 и в дальнейшем операции пуска осуществляются ана­ логично описанному для автоматического управления, причем пуск осуществляется без выдержки времени, которая в режиме автоматического управления задается реле времени РВ1. От­ ключение установки производится, установкой рукоятки пере­ ключателя В2 в положение «Откл.». В режиме ручного управ­ ления при перерыве в снабжении электроэнергией самозапуск установки после восстановления питания не производится.

При управлении установкой с диспетчерского пункта по за­ данной программе, а также в зависимости от давления в выкид­ ном коллекторе рукоятка переключателя В2 должна устанав­ ливаться в положение «Авт.».

При управлении с диспетчерского пункта в схему станции между точками 64—65 включается контакт выходного реле те­ леуправления со снятием соединяющей их перемычки.

Для работы по заданной программе используется, моторное реле времени КЭП-12у, двигатель которого подключается между точками схемы 64—0, а контакт — между точками 64—65 со снятием перемычки.

Для автоматического включения и выключения установки в зависимости от давления в выкидном коллекторе скважины, осуществляемых с помощью электроконтактного манометра, должны быть сняты перемычки 65—66, 51—87 и 87—99. Кон­ такт ВД манометра при высоком давлении должен замыкать цепь между точками 87—98 и возбуждать реле РП6.

Контакт РП6-2 при этом размыкает цепь между точками 65—66 схемы, что приводит к выключению установки. При сни­ жении давления в выкидном коллекторе реле РП6 должно от­ ключиться и восстановить контактом РП6-2 цепь 65—66. Даль­ нейшее снижение давления приводит к замыканию контакта ИД низкого давления, соединяющего точки 87—99 схемы, воз­ буждению реле РП1 и пуску установки.

При срабатывании максимальной токовой защиты, комплек­ туемой из токовых реле РМ1 и РМ2, настраиваемых на ток сра­ батывания, равный (1,4—1,7)/ном с выдержкой времени около 1 с размыкаются, контакты РМ1-1, РМ2-1. Обесточивается ка­ тушка реле РП2. Контакт РП2-2 размыкает цепь катушки кон­ тактора КЛ, РП2-1 снимает самоблокировку, РП2-3 отключает реле РПЗ и РП4, контакт РП2-4 включает цепь греющего тока теплового реле РТН1. Последнее через 20 с размыкает свой контакт РТН1-1 с ручным возвратом, лишая питания все цепи управления и отключая установку без последующего самоза­

325

пуска. При коротких замыканиях на участке от автоматического выключателя В1 до первичной обмотки силового трансформа­ тора цепь отключается, этим выключателем.

При перегрузках по току, составляющих (1,15 1,2)/ном>- а также при срыве подачи, когда ток снижается до 0,85/раб, соответственно срабатывают реле РМП или реле РМН. Кон­ такт РМП-1, шунтируя катушку реле РП4, включает цепь грею­ щего тока теплового реле РТН2.

Аналогично контакт РМН-1 включает на питание тепловоереле РТНЗ. Контакты РТН2-1 или РТНЗ-1 с ручным возвратом через 20 с размыкаются, что приводит к отключению уста­ новки без последующего самозапуска.

Если перегрузка или недогрузка двигателя длится менее 20 с, тепловые реле не срабатывают и установка не отключа­ ется.

Контроль сопротивления изоляции осуществляется, как и в станции ПГХ-5072, прибором УКИ, обеспечивающим измере­ ние сопротивления изоляции в системе кабель-электродвигатель

иотключение установки при уменьшении этого сопротивления ниже 30 кОм. В последнем случае контакт УКИ-1 размыкается

иобесточивает реле РП5. Контакт РП5-3 включает катушку не­ зависимого расцепителя выключателя В1, который без выдержки времени своим контактом В1-1 снимает питание с цепей управ­ ления, отключая двигатель.

Для контроля питающего напряжения и воздействия на цепи управления двигателем при отклонении напряжения на 10% выше и на 15% ниже номинального к сети 380 В через выклю­ чатель В5 и фильтр напряжения прямой последовательности включен контактный миллиамперметр КМА. При отклонении напряжения за допустимые пределы стрелка прибора КМА вы­ ходит за пределы рабочей зоны, один из контактов КМА-1 или КМА-2 шунтирует цепь реле РП1, контакт РП1-2 в цепи реле РВ1 размыкается, чем предотвращается автоматическое повтор­ ное включение электродвигателя. Контакт РП1-1, размыкаясь,,

подготавливает реле РВ2 к отключению при перегрузке или не­ догрузке двигателя по причине отклонения напряжения. Реле РВ2 питалось по цепи, замкнутой контактами РВ2-1, РПЗ-1, РП4-2, РП5-2 и реле РТН1. Если двигатель перегружается из-за отклонения напряжения, срабатывают реле РМН или РМП. Вслед за этим контакты РПЗ-1 или РП4-2, размыкаясь, обесто­ чивают реле РВ2, которое с выдержкой времени 10 с контактом РВ2-3 обесточивает катушку контактора КЛ, а контактом РВ2-4 размыкает цепь реле РП2. Контакт РП2-3 разрывает цепь греющего тока реле РТН2 и РТНЗ, что исключает разрыв цепей управления контактами РТН2-1 и РТНЗ-1 и позволяет осуществить самозапуск установки после восстановления нор­ мального напряжения.

После восстановления последнего и размыкания контактов

326

КМА-1 и КМА-2 возбуждается реле РП1, что приводит к самозапуску установки.

При ручном управлении схема позволяет включить уста­ новку кнопкой КП при отклонении напряжения ниже 0,85 Un и выше 1,1 Uu, возбудив реле РВ1 по цепи, содержащей контакт

КП-4.

§ 52. Выбор электрооборудования бесштанговой насосной установки

При выборе электрооборудования для. бесштанговой насос­ ной установки в первую очередь определяют мощность погруж­ ного электродвигателя, которая должна соответствовать пара­ метрам выбранного насоса.

Номинальные подача и напор, развиваемые насосом, должны соответствовать оптимальному дебиту скважины и полному на­ пору, необходимому для подъема жидкости.

теристик насоса и скважины. В каталоге насосов указывается и соответствующий данному типу насоса электродвигатель. Например, насосу 1ЭЦН6-500-450 с номинальной подачей 500 м3/сут и номинальным напором Я = 445 м соответствует дви­ гатель ПЭД-46-123 номинальной мощностью Рв= 46 кВт. Обычно насос выбирают так, чтобы подача Q соответствовала оптималь­ ному дебиту скважины. Если при этом напор Я равен полному напору, необходимому для подъема жидкости Яс, то скважина и насос будут работать в оптимальном режиме. Если ЯС>*Я, то насос будет работать с подачей, меньшей оптимального дебита

СКВаЖИНЫ, И С НИЗКИМ Г|цас-

Если Я>>Яс, то насос будет работать с подачей, превышаю­ щей оптимальный дебит скважины. При этом КПД насоса бу­ дет снижен, а большой приток жидкости в скважину может ухудшить условия ее эксплуатации.

Площадь сечения кабеля КРБК (КПБК) выбирают с учетом потери напряжения в нем AUK) определяемой по формуле (1.17). При этом индуктивное сопротивление кабеля может быть при­ нято равным

327

где 0 — средняя температура кабеля по всей длине, включая участки в скважине и на барабане; q — площадь сечения, жилы кабеля, мм2.

Потери напряжения (и мощности) в кабеле желательно сде­ лать возможно меньшими, но при этом увеличение сечения ка­ беля ограничено поперечными размерами установки, допусти­ мыми для примененной в скважине обсадной колонны. Напри­ мер, для питания двигателей ПЭД-10-103 и ПЭД-20-103 при глубине подвески агрегата, которой соответствует развиваемый насосом напор Я до 780 м, часто применяется кабель марки

ПЭД-46-123 при Я до 875 м сечение кабеля 3x25 мм2, а при Я до 1315 м оно равно 3x35 мм2.

Трансформатор выбирается из расчета, чтобы номинальный ток его вторичной обмотки был не менее рабочего тока двига­ теля, а ее напряжение при холостом ходе равнялось номиналь­ ному напряжению двигателя, сложенному с потерей напряже­ ния в кабеле и в трансформаторе.

Расход электроэнергии на откачку жидкости из скважины при насосной эксплуатации определяется из следующих сообра­ жений.

Полезная мощность, затрачиваемая на подъем жидкости из

представляет собой полный коэффициент полезного действия на­ сосной установки.

Для установок с погружными центробежными электронасо­

где т)г— КПД, учитывающий гидравлические потери на трение, связанные с движением жидкости в напорной системе, зависит от расхода жидкости и диаметра насосных труб (при отсутст­ вии дросселирования равен 0,94—0,98); т^ас — КПД насоса, рав­ ный при номинальной производительности 0,34—0,58; Т1д — КПД

328

Глава 9

Электрооборудование промысловых компрессорных и насосных станций,

установок подготовки нефти

§ 53. Компрессорные, насосные и установки комплексной подготовки нефти в системах сбора нефти и газа

На нефтяных промыслах, введенных в эксплуатацию еще до недавнего времени (1965—1970 гг.), применялось несколько си­ стем сбора нефти, в частности самотечная, система Бароняна и Везирова и др. В последнее время площади нефтяных место­ рождений обустраивают с применением вьгсоконапорных гер­ метизированных систем сбора. В этих системах поддержива­ ется давление 1,5—2 МПа; в них исключается потеря легких фракций. Относительно простыми средствами обеспечивается комплексная автоматизация.

В состав систем сбора нефти и попутного газа входят ком­ прессорные установки для сжатия попутного газа, выделяюще­ гося в сепараторах подаваемого потребителям вне промысла

случаях для закачки в скважину используют воздух (эрлифтные скважины), что определяет сооружение воздушных ком­ прессорных станций. Последние не следует рассматривать как элемент системы сбора нефти и газа.

На газовых промыслах используются газовые компрессорные станции для повышения давления газа, поступающего из сква­ жин и направляемого в магистральные газопроводы. Эти стан­

Для внутрипромысловой перекачки нефти от пунктов ее сбора до установок подготовки и товарных парков применяются до­ жимные насосные станции. На установках подготовки нефти применяются насосы для нефти, подачи жидких химических реагентов и др. Располагающиеся на площадях нефтяных место­ рождений головные нефтеперекачивающие насосные станции» закачивающие товарную нефть в магистральные нефтепроводы»

330