tumnigИзвестия высших учебных заведений. Нефть и газOil and Gas Studies0445-01083033-8174Industrial University of Tyumen10.31660/0445-0108-2020-5-64-73tumnig-869Research ArticleБУРЕНИЕ СКВАЖИН И РАЗРАБОТКА МЕСТОРОЖДЕНИЙDRILLING OF WELLS AND FIELDS DEVELOPMENTРасчет температуры обмотки погружного электродвигателя УЭЦНCalculation of winding temperature of a submersible motorМосквинаЕ. Ю.MoskvinaE. Yu.

Москвина Елена Юрьевна, к. т. н., доцент кафедры машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности

г. Тюмень

Elena Yu. Moskvina, Candidate of Engineering, Associate Professor at the Department of Machinery and Equipment for the Oil and Gas Industry

Tyumen

moskvinaej@tyuiu.ruПивеньВ. В.PivenV. V.

Пивень Валерий Васильевич, д. т. н., профессор кафедры машин и оборудования нефтяной и газовой промышленности

г. Тюмень

Valeriy V. Piven, Doctor of Engineering, Professor at the Department of Machinery and Equipment for the Oil and Gas Industry

Tyumen

Тюменский индустриальный университетРоссияIndustrial University of TyumenRussian Federation202012112020056473Copyright © Москвина Е.Ю., Пивень В.В., 20202020Москвина Е.Ю., Пивень В.В.Moskvina E.Y., Piven V.V.Данная работа распространяется под лицензией Creative Commons Attribution 4.0.This work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 License.https://tumnig.tyuiu.ru/jour/article/view/869

Для качественной работы погружного электродвигателя с большим межремонтным периодом нужны средства контроля и регулирования этой работы. Существуют некоторые осложнения эксплуатации установки электроцентробежного насоса (УЭЦН). Одно из них — тепловое взаимодействие скважинной жидкости и узлов и деталей УЭЦН, приводящее к выходу из строя и ремонту. Чтобы определить влияние теплового воздействия, необходимо провести исследования в области физических и гидродинамических расчетов. В статье раскрывается один из подходов к решению задачи теплового взаимодействия скважины и УЭЦН. Представлены расчеты температуры обмотки погружного электродвигателя для конкретных условий в конкретной скважине, включающие различные режимы потока жидкости, различные нагрузки погружного электродвигателя, различные концентрации нефти в воде. Развитие изложенной методики позволит создать специальное программное обеспечение, направленное на определение областей с самой высокой температурой обмотки двигателя с учетом различных параметров, оказывающих влияние на процесс теплопередачи.

The article is devoted to the issue of control and regulation of the high-quality operation of a submersible motor with a long overhaul period. There are some complications of operating the electric submersible pump. One of them is the thermal interaction of the borehole fluid and components and parts of the electric submersible pump that leads to failure and repair. It is necessary to conduct research in the field of physical and hydrodynamic calculations to determine the effect of heat exposure. The article reveals one of the approaches to solving the problem of thermal interaction between a well and the electric submersible pump. We describe calculations of the winding temperature of a submersible electric motor for specific conditions in a particular well, including different modes of fluid flow, different loads of the submersible motor, and different concentrations of oil in water. The development of the described technique will allow creating special software aimed at determining the areas with the highest temperature of the motor winding, taking into account various parameters that affect the heat transfer process.

температура обмотки погружного электродвигателязакон теплопередачитепловое взаимодействие скважинной жидкости и узлов и деталей установки электроцентробежного насосарежим потока скважинной жидкостисвойства скважинной жидкостиwinding temperature of a submersible motorheat-transfer lawthermal interaction of the borehole fluid and components and parts of the electric submersible pumpflow regime of the borehole fluidborehole fluid propertiesReferencesВолков, М. Г. Моделирование процесса переноса тепла от погружного электродвигателя к обтекающему потоку скважинной продукции в условиях интенсивного отложения солей / М. Г. Волков. – DOI 10.24887/0028-2448-2018-7-104-109. – Текст : непосредственный // Нефтяное хозяйство. – 2018. – № 7. – С. 104–109.Volkov, M. G. (2018). Modeling heat transfer process from a submersible electric motor to flowing producing fluid at intensive scaling conditions. Oil Industry, (7), рр. 104-109. (In Russian). DOI: 10.24887/0028-2448-2018-7-104-109New Concepts for Running ESP Between Producing Zones in Deep Wells at High Temperature / F. L. Baieli, R. Teves, R. Oyarzun [et al.]. – Текст : электронный // SPE Latin America and Caribbean Mature Fields Symposium, 15–16 March, Salvador, Bahia, Brazil. – URL: https://doi.org/10.2118/184916-MS. – Дата публикации: 2017.Baieli, F. L., Teves, R., Oyarzun, R., Russo, M., Pires, J. C., & Devincenti, V. (2017). New Concepts for Running ESP Between Producing Zones in Deep Wells at High Temperature. SPE Latin America and Caribbean Mature Fields Symposium, 15-16 March, Salvador, Bahia, Brazil. (In English). Available at: https://doi.org/10.2118/184916-MSBafghi, M. H. B. A Comparison of Electric Motors for Electrical Submersible Pumps Used in the Oil and Gas Industry / M. H. B. Bafghi, A. Vahedi. – Текст : электронный // IOP Conference Series: Materials Science and Engineering. – Vol. 433. – URL: https://doi.org/10.1088/1757-899x/433/1/012091. – Дата публикации: 30 ноября 2018.Bafghi, M. H. B., & Vahedi, A. (2018). A Comparison of Electric Motors for Electrical Submersible Pumps Used in the Oil and Gas Industry. IOP Conference Series: Materials Science and Engineering, 433. (In English). Available at: https://doi.org/10.1088/1757-899x/433/1/012091Investigating the Influence of ESP on Wellbore Temperature, Pressure, Annular Pressure Buildup, and Wellbore Integrity / Y. Kang, Z. Liu, A. Gonzales, R. Samuel. – Текст : электронный // SPE Deepwater Drilling and Completions Conference, 14–15 September, Galveston, Texas, USA. – URL: https://doi.org/10.2118/180299-ms. – Дата публикации: 2016.Kang, Y., Liu, Z., Gonzales A. & Samuel, R. (2016). Investigating the Influence of ESP on Wellbore Temperature, Pressure, Annular Pressure Buildup, and Wellbore Integrity. SPE Deepwater Drilling and Completions Conference, 14-15 September, Galveston, Texas, USA. (In English). Available at: https://doi.org/10.2118/180299-msComputational Model of Heat Transfer in ESP System for Deviated Wells / H. L. C. Galvão, G. B. F. F. Oliva, D. P. dos Santos [et al.]. – Текст : электронный // SPE Artificial Lift Conference — Latin America and Caribbean, 27–28 May, Salvador, Bahia, Brazil. – URL: https://doi.org/10.2118/173971-MS. – Дата публикации: 2015.Galvão, H. L. C., Oliva, G. B. F. F., dos Santos, D. P., Maitelli, A. L., Costa, R. O., & Maitelli C. W. S. P. (2015). Computational Model of Heat Transfer in ESP System for Deviated Wells. SPE Artificial Lift Conference - Latin America and Caribbean, 27-28 May, Salvador, Bahia, Brazil. (In English). Available at: https://doi.org/10.2118/173971-MSШмидт, С. А. Тепловой режим ПЭД в процессе освоения скважины, оборудованной УЭЦН / С. А. Шмидт, В. М. Люстрицкий. – Текст : непосредственный // Сборник трудов ин-та «Гипровостокнефть». – Самара : Гипровостокнефть, 2000. – С. 194–200.Shmidt, S. A., & Lyustritskiy, V. M. (2000). Teplovoy rezhim PED v protsesse osvoeniya skvazhiny, oborudovannoy UETSN. Sbornik trudov instituta "Giprovostokneft'". Samara, Giprovostokneft' Publ., pp. 194-200. (In Russian).Язьков А. В. Исследование влияния изменения технологических параметров на охлаждение погружного электродвигателя / А. В. Язьков. – Текст : непосредственный // Нефтяное хозяйство. – 2007. – № 11. – С. 125–128.Yaz'kov, A. V. (2000). Investigation of technological parameter change influence on cooling of submersible motor. Oil Industry, (11), рр. 125-128. (In Russian).Скважинные насосные установки для добычи нефти / В. Н. Ивановский, В. И. Дарищев, А. А. Сабиров [и др.]. – Москва : Нефть и газ : РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2002. – 824 с. – Текст : непосредственный.Ivanovskiy, V. N., Darishchev, V. I., Sabirov, A. A., Kashtanov, V. S., & Pekin, S. S. (2002). Skvazhinnye nasosnye ustanovki dlya dobychi nefti Moscow, Neft' i gaz Publ., Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University), 824 p. (In Russian).Михеев, М. А. Основы теплопередачи : учебник для вузов / М. А. Михеев, И. М. Михеева. – 3-е изд., репринт. – Москва : Бастет, 2010. – 344 с. – Текст : непосредственный.Mikheev, M. A., & Mikheeva, I. M. (2010). Osnovy teploperedachi. 3rd edition, reprint. Moscow, Bastet Publ., 344 p. (In Russian).Луканин, В. Н. Теплотехника : учебник для вузов / В. Н. Луканин, М. Г. Шатров ; под ред. В. Н. Луканина ; Министерство образования и науки Российской Федерации. – 5-е изд., перераб. и доп. – Москва : Академия, 2009. – 671 с. – Текст : непосредственный.Lukanin, V. N., & Shatrov, M. G. (2009). Teplotekhnika. 5th edition, revised and expanded. Moscow, Akademiya Publ., 671 p. (In Russian).Rohsenow, W. M. Handbook of heat transfer / W. M. Rohsenow, J. P. Hartnett, Y. I. Cho. – 3rd edition. – New York : McGraw-Hill, Inc. (U.S.A.), 1998. – 1500 p.Rohsenow, W. M., Hartnett, J. P., & Cho, Y. I. (1998). Handbook of heat transfer. 3rd edition. New York, McGraw-Hill, Inc. (U.S.A.), 1500 p. (In English).Parker, J. D. Introduction to fluid mechanics and heat transfer / J. D. Parker, F. C. McQuiston. – 2nd edition. – Dubuque, Iowa : Kendall/Hunt., 1988. – 360 p.Parker, J. D., & McQuiston, F. C. (1988). Introduction to fluid mechanics and heat transfer. 2nd edition. Dubuque, Iowa: Kendall/Hunt., 360 p. (In English).Kays, W. M. Convective heat and mass transfer / W. M. Kays, M. E. Crawford. – 3rd edition. – New York : McGraw-Hill, 1993. – 601 p.Kays, W. M., & Crawford, M. E. (1993). Convective heat and mass transfer. 3rd edition. New York, McGraw-Hill, 601 p. (In English).Lienhard IV, J. H. A heat transfer textbook / J. H. Lienhard IV, J. H. Lienhard V. – 3rd edition. – Cambridge, Massachusetts : Phlogiston Press (U.S.A), 2008. – 749 p.Lienhard IV, J. H., & Lienhard V, J. H. (2008). A heat transfer textbook. 3rd edition. – Cambridge, Massachusetts, Phlogiston Press, 749 p. (In English).Мищенко, И. Т. Скважинная добыча нефти : учебное пособие / И. Т. Мищенко. – Москва : Нефть и газ : РГУ нефти и газа им. И. М. Губкина, 2003. – 816 с. – Текст : непосредственный.Mishchenko, I. T. (2003). Skvazhinnaya dobycha nefti. Moscow, Neft' i gaz Publ., Gubkin Russian State University of Oil and Gas (National Research University), 816 p. (In Russian).Крайнов, А. Ю. Основы теплопередачи. Теплопередача через слой вещества : учебное пособие / А. Ю. Крайнов ; Министерство образования и науки Российской Федерации, Национальный исследовательский Томский государственный университет. – Томск : STT, 2016. – 48 с. – Текст : непосредственный.Kraynov, A. Yu. (2016). Osnovy teploperedachi. Teploperedacha cherez sloy veshchestva. Tomsk, STT Publ., 48 p. (In Russian).Цветков, Ф. Ф. Тепломассообмен : учебное пособие / Ф. Ф. Цветков, Б. А. Григорьев. – 2-е изд., испр. и доп. – Москва : Изд-во МЭИ, 2005. – 548 с. – Текст : непосредственный.Tsvetkov, F. F., & Grigor'ev, B. A. (2005). Teplomassoobmen. 2nd edition, revised and expanded. Moscow, MEI Publ., 548 p. (In Russian).

The authors declare that there are no conflicts of interest present.