Online Electric

     Состояние ресурсной базы углеводородного сырья в России и мире в целом характеризуется значительным увеличением доли трудноизвлекаемых запасов в низкопроницаемых коллекторах с нефтями повышенной и высокой вязкости.
     Безальтернативными методами нефтеотдачи отечественными и зарубежными специалистами признаны термические методы (ТМ) воздействия на продуктивные пласты высоковязкой нефти.
     Одним из перспективных направлений развития ТМ добычи является разработка забойных теплогенераторов. В Санкт-Петербургском государственном горном институте разработаны и запатентованы в РФ электротермические комплексы более 1000кВт, применение которых позволит снизить потери энергии и повысить качество теплоносителей (пара, воды), нагнетаемых в пласт ВВН [1], [2].
     Рассматриваемый в работе комплекс позволяет выполнять технологические операции по паротепловому воздействию, импульсно-дозированному тепловому воздействию и термогидродинамическому воздействию. Для этого в состав комплекса (рис. 1) включены насос 2 с регулируемым электроприводом 3, ёмкость с котловой водой 4, насосно-компрессорные трубы (НКТ) 6, по которым котловая вода через диэлектрическую вставку 8 и водоподающий узел с обратным клапаном 14 поступает в изолированный интервал скважины 13. Автоматическое поддержание заданных технологических параметров (напряжение U, ток I, расход котловой воды q, частота вращения насоса ω) обеспечивается системой управления (СУ).


Рис.1. Схема электротермического комплекса: 1– регулятор тока; 2 – насос; 3 – регулируемый электропривод; 4 – рабочая жидкость; 5 – силовой кабель; 6 – насосно-компрессорные трубы; 7 – маслозаполненнное вводное устройство; 8 – диэлектрическая вставка; 9 – термостойкий токовод; 10 – термостойкий пакер; 11 – скважинный электродный нагреватель; 12 – обсадная колонна; 13 – пластовая жидкость; 14 – паровыпускное отверстие

     Скважинное электротермическое устройство получает питание по схеме «фаза – 3 жилы погружной линии параллельно – НКТ, обсадная колонна – нейтраль». Такие системы широко применяются для электроснабжения специальных установок (электрифицированные железные дороги, где по этой схеме питаются электровозы напряжением 3 кВ на постоянном токе и 25 кВ – на переменном). На схеме (рис. 2) куст добычных скважин 1-6, в центре которого размещена нагнетательная скважина 7. Такая семиточечная система разработки применяется в частности при добыче тяжёлой нефти на Усинском месторождении. Силовой трансформатор мощностью 10-16 МВ·А и напряжением 35–110/6–10 кВ с обмотками, соединёнными по схеме звезда/звезда с заземлённой нейтралью вторичной обмотки, по воздушным линиям ВЛЗ1 и ВЛЗ2 питает электроэнергией куст скважин 1-6. Высоковольтное и низковольтное электрооборудование размещено в передвижных контейнерах K1-K6.


Рис.2. Принципиальная схема электроснабжения электротермического участка 1-6 – добычные скважины; 7 – нагнетательная скважина; K1-K6 – передвижные контейнеры

     Воздушные линии ВЛЗ1 и ВЛЗ2 выполнены изолированными проводами, установленными на деревянных переносных опорах с полиэтиленовыми изоляторами. Такие опоры широко применяются на открытых горных работах и позволяют сооружать по нескольку километров линий электропередач в день при малых трудовых затратах.
     К добычным скважинам 1-6 подается напряжение 0,4 кВ. В передвижных контейнерах К1-К6 размещены высоковольтная ячейка 1 с однополюсным вакуумным выключателем или однополюсный выключатель нагрузки или разъединитель при выполнении электроснабжения участка по упрощённой схеме, тиристорный преобразователь частоты 2 для питания регулируемого электропривода питательного насоса, распределительного устройства низкого напряжения 3, высоковольтного тиристорного регулятора тока ЭПГ и шкафа управления, в котором размещены пульт управления режимами электротермического комплекса, регуляторы тока ЭПГ и расхода питательного насоса, приборы контроля (напряжения, тока, мощности, давления, расхода питательного насоса), приборы учёта расхода электрической энергии и котловой воды, релейная токовая защита.
     Очевидно, что каждому значению часовой мощности Р_э (кВт) при работе скважинного нагревателя должна соответствовать вполне определенная производительность питательного насоса Q_воды (м³/час). Обеспечить строгое соответствие этих двух параметров с помощью ручного управления достаточно сложно. Если к этому добавить, что помимо режима парообразования на забое в комплексе должны быть также предусмотрены режимы горячей и холодной воды, автоматизация комплексом в дальнейшем будет необходима. В режиме горячей воды скважинный электронагреватель должен работать с максимальным током I_max и питательный насос должен работать с максимальной производительностью Q_max. То есть этот режим является предельным для установленного оборудования. В режиме холодной воды скважинный электронагреватель отключен от источника электроэнергии (тиристоры тиристорного регулятора напряжения полностью закрыты). При этом ток нагревателя равен нулю, а питательный насос должен по-прежнему работать с максимальной производительностью Q_max.
     Учитывая тот факт, что выходные параметры главных элементов комплекса (энергия скважинного электронагревателя W и производительность питательного насоса Q) являются нелинейной, в первом приближении, квадратичной функцией выходных параметров (тока скважинного электронагревателя I и частоты вращения двигателя питательного насоса ω_r) объединение систем управления составными частями комплекса должно быть выполнено на основе микроконтроллера, в котором исходная информация о желаемом состоянии комплекса должна быть заложена в виде таблицы «вода – пар».

Библиографический список
     1. Загривный Э.А. Перспективы использования забойных электротермических комплексов для повышения нефтеотдачи пластов с тяжелой высоковязкой нефтью. / Э.А. Загривный, А.Е. Козярук, В.И. Маларев, Е.Е. Мельникова - Электротехника, №1, 2010. с.50-56
     2. Загривный Э.А. Устройство тепловой обработки призабойной зоны пласта/ Э.А. Загривный, В.И. Маларев, Е.Е. Мельникова. – Патент РФ № 2368760, МПК Е21В36. Опубл. 27.09.2009.Бюл.№27. Приоритет 09.06.2008.