Как повысить надежность глубинных скважинных насосов
Для этого в Тольяттинском госуниверситете разработана методика погашения опасного резонанса при работе электрооборудования.
(16 июня 2026 13:26 , ИА "Девон" ) Самарские учёные нашли способ продлить срок работы дорогостоящего глубинного оборудования на нефтескважинах. Разработанный ими метод позволяет на 50% увеличить межремонтный период. Об этом Информагентство «Девон» узнало из сообщения пресс-службы Тольяттинского госуниверситета.Основным элементом погружных электроустановок являются погружные электродвигатели (ПЭД). Однако в сложных условиях месторождений Поволжья ПЭД часто выходят из строя. Это приводит к значительным экономическим потерям и снижению эффективности добычи.
Скважины здесь отличаются большой глубиной (до 3000 метров), высокой температурой пластов (до 150–200 градусов). Нефть содержит большое количество сероводорода, соли, механических примесей и других агрессивных сред.
Виноват в этом не износ деталей, а электрический резонанс. Это явление возникает при работе преобразователя частоты – устройства, управляющего скоростью насоса.
Гармонический резонанс – явление резкого возрастания амплитуды колебаний напряжения в электрической цепи. Это когда частота внешнего воздействия (паразитных гармоник от преобразователя) совпадает с собственной частотой системы «кабель – трансформатор – двигатель». Оно разрушает изоляцию кабеля, а затем и обмоток двигателя. В результате скважины останавливаются из-за короткого замыкания.
Учёные Самарского государственного технического университета и Тольяттинского госуниверситета выявили точные причины возникновения опасного резонанса. Также они предложили конкретные настройки оборудования, которые позволяют его полностью погасить.
«Мы выяснили, что преобразователь частоты неизбежно порождает паразитные гармоники – высшие частоты, наложенные на основной ток, - поясняет один из авторов исследования, доцент института машиностроения, химии и энергетики ТГУ Владимир РОМАНОВ. – В связке с длинным кабелем (до 5 километров) и трансформатором эти гармоники вызывают эффект электрических качелей».
Напряжение начинает раскачиваться и в пике достигает 15 киловольт при норме в 2–3 киловольта. В этом случае изоляция не выдерживает, а двигатель сгорает. Разработка позволяет предсказать момент появления такого резонанса и настроить систему так, чтобы он не возникал.
Новая методика объединяет компьютерное моделирование и натурные измерения на реальных скважинах. Специалисты протестировали её на добывающих скважинах в Татарстане, Башкортостане, Самарской и Саратовской областях. Они измерили частотные характеристики систем, проанализировали, как меняется напряжение при разных настройках преобразователя и трансформатора. После они определили оптимальные параметры.
Ведущую роль играет фильтр нагрузки, подавляющий вредные гармоники. Эксперименты показали, что при правильно подобранной ёмкости конденсаторов и верно выбранной несущей частоте преобразователя амплитуда опасных скачков напряжения падает в три раза – с 15 до 5 киловольт. Авторы доказали, что при этом важно не просто наличие фильтра, а согласование всех элементов системы друг с другом.
«Раньше оборудование на скважине подбирали по шаблону, не учитывая конкретную длину кабелей и характеристики трансформаторов, – подчёркивает Владимир Романов. – Теперь у инженеров есть точная инструкция. Мы создали математическую модель, которая предсказывает поведение системы с погрешностью не более 18%. Это позволяет ещё на этапе проектирования выбрать такие настройки, при которых гармонический резонанс невозможен».
Разработка уже прошла проверку на реальном оборудовании. Для этого использовалась осциллографы-мультиметры, анализаторы качества электроэнергии и резонансные анализаторы. Общая выборка составила 1200 единиц оборудования.
В 2024 году ИА «Девон» сообщало, что в Пермском политехническом университете разработали отказоустойчивое устройство для добычи нефти в осложненных условиях. Ученые создали газосепаратор с более высокой гидроабразивной стойкостью, чем существующие аналоги.
| Поделиться этой новостью у себя в соцсетях |