В Российской Федерации, а также в других странах, занимающихся разработкой нефтяных месторождений, имеется значительный спрос на нефтедобывающие электроустановки, в частности, на погружные нефтяные комплексы.
Комплекс состоит из:

• нефтяного насоса,
• электродвигателя,
• гидрозащиты,
• преобразователя частоты, питающего кабеля.

Изготовлением электродвигателей для нефтяных насосов занимается ряд отечественных и зарубежных производителей, таких как Centrilift, Reda, Алнас, АО «Корпорация «ВНИИЭМ». Однако у современных погружных нефтедобывающих установок имеется ряд недостатков. Самый существенный недостаток – это значительные габаритные размеры погружных нефтяных комплексов. Из-за размеров возникают сложности при размещении погружных нефтяных комплексов в скважинах с повышенной кривизной или углом наклона, значительно увеличиваются затраты на транспортировку оборудования, его монтаж, эксплуатацию и ремонт.

По-прежнему остаются проблемы низкого уровня надежности устройства гидрозащиты, низкого срока службы электродвигателей, межремонтный период работы которых составляет около половины ресурса работы новых изделий, низкий КПД и cos α, что является причиной высокого удельного потребления электроэнергии.

Новое поколение погружных нефтяных комплексов должно устранить или уменьшить вышеперечисленные недостатки существующих систем электроприводов. Перспективными разработками должны быть решены следующие задачи:

• высокая производительность погружных нефтяных комплексов;
• минимальные габариты погружных установок, позволяющие эксплуатировать скважины со сложной геометрией ствола;
• малые материальные и энергетические затраты;
• возможность глубокого регулирования частоты вращения погружных нефтяных комплексов с оптимизацией режимов нефтедобычи;
• усовершенствование гидрозащиты.

Особенности конструкции высокоскоростного погружного электропривода

Погружные нефтяные комплексы весьма специфичны, так как эксплуатируются в тяжелых условиях окружающей среды. При работе они находятся непосредственно в скважине ограниченного диаметра в среде пластовой нефтесодержащей жидкости, температура которой достигает + 90°С, а внешнее давление на комплексы – 20 МПа. Пластовая жидкость содержит воду, химически активные соединения и абразивные примеси.

Анализ существующих конструкций погружных нефтяных комплексов отечественного и иностранного производства показывает, что наиболее слабым местом в данных электроприводах является гидрозащита. Несмотря на наличие самой совершенной гидрозащиты, в электродвигателях погружных нефтяных комплексов практически всех типов происходит замещение диэлектрической жидкости, заполняющей электродвигатель, пластовой жидкостью. Проникая в электродвигатель, пластовая жидкость разрушающе действует на пазовую и межвитковую изоляцию обмотки статора и подшипники.

В электроприводах при питании электродвигателей от высокочастотных преобразователей, расположенных на поверхности земли, и при больших длинах питающих кабелей при наличии высших гармонических могут возникать перенапряжения в обмотках статоров, что может привести к пробою межвитковой и пазовой изоляции.

При использовании высокоскоростных электродвигателей положительным фактором является снижение массогабаритных показателей привода и всего комплекса. Однако, вследствие этого, высокоскоростные электродвигатели имеют повышенную тепловую нагрузку, так как поверхность охлаждения у них существенно меньше, чем у серийных. Кроме этого, при высоких частотах вращения увеличиваются механические потери от трения «бочки» ротора об окружающую среду.

Во ВНИИЭМ разработан и изготовлен высокоскоростной погружной управляемый электропривод и комплексный стенд для испытаний комплекта погружного электропривода нефтяного насоса и его конструктивных узлов в условиях, приближенным к реальным. На рисунке изображена конструктивная схема погружного нефтяного комплекса.

С целью снижения массогабаритных показателей применен синхронный электродвигатель...

...

АО «Корпорация «ВНИИЭМ» предлагает для газовой промышленности серийные системы электромагнитных подвесов роторов, а также:

• проектирование систем электромагнитных подвесов,
• изготовление и испытание комплектов электромагнитных подшипников,
• наладка и пуск в эксплуатацию,
• обучение специалистов компрессорных станций и авторский надзор.

АО «Корпорация «ВНИИЭМ» имеет «Разрешение на применение», «Сертификат соответствия», сертификаты соответствия на систему менеджмента качества по стандарту ISO 9001 и СТО Газпром на проведение указанных видов деятельности.

Буклет «АКТИВНЫЕ ЭЛЕКТРОМАГНИТНЫЕ ПОДШИПНИКИ»

Опросный лист (русская версия)

Опросный лист (английская версия)

Перспективные направления развития технологии активных магнитных подшипников (АМП):

1. Транспорт

1.1 Разработка высокоскоростного транспорта, на основе применения линейных двигателей

1.2 Разработка высокоскоростного транспорта, на основе применения АМП

1.3 Разработка реактивных двигателей с применением АМП

1.4 Разработка системы старта летательных аппаратов, на основе применения линейных двигателей

1.5 Разработка МГД двигателей

2. Энергетика

2.1 Разработка высокоресурсных износостойких энергетических турбин, с применением АМП

2.2 Разработка электромагнитных тормозов для энергетических турбин и нагнетателей, с применением АМП

2.3 Разработка МГД генераторов

2.4 Разработка высокоэффективных ветрогенераторов, с применением АМП

2.5 Разработка инерционных накопителей энергии – механических аккумуляторов, с применением АМП

3. Станкостроение

3.1 Разработка высокооборотных шпинделей для станков, с применением АМП

3.2 Разработка высокоточных станин для станков с прецизионным позиционированием, с применением линейных двигателей

3.3 Разработка высокоточных и высокопроизводительных прошивочных и строгальных машин, на основе АМП

3.4 Разработка управляемых многокоординатных прецизионных опор на основе АМП

4. Другие отрасли

4.1 Разработка прецизионных опор для массивных объектов с особо точным позиционированием (например, опоры телескопов), с применением АМП

4.2 Разработка опор с АМП со сверхмощными электромагнитами и комбинированными магнитами

4.3 Разработка опор с АМП со сверхпроводящими электромагнитами

4.4 Разработка насосов с АМП

4.5 Разработка линейки универсальных независимых и совокупно управляемых опор с АМП для роторов, валов и осей машин и механизмов для систем с различными скоростными и нагрузочными режимами работы