海洋油气远距离变频驱动关键技术研究及实验验证.pdf
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1、海洋油气远距离变频驱动关键技术研究及实验验证 王善芬1,郭 宏2,刘 盈1,张 嵘3,吕晶剑1,周忠豪1,郭江艳2(1.青岛海洋工程水下设备检测有限公司,山东青岛 2 6 6 0 0 0;2.中海油研究总院有限责任公司,北京 1 0 0 0 7 0;3.中海油能源发展股份有限公司,北京 1 0 0 0 2 7)摘 要 随着世界能源的逐渐消耗,深海油气田的开采已经越来越成为重要研究课题。目前,我国深海水下生产技术已经开始发展和应用,水下供电系统却始终是制约我国水下生产技术开拓创新的重要因素。开展远距离变频驱动实验平台分析仿真和搭建就显得尤为重要。本文依托实验平台进行系统谐振分析、电机启动试验等研
2、究,验证了远距离变频驱动实验平台的试验能力,表明系统可以有效模拟实际工程运行状态,能够对水下供电系统的研究提供进一步的技术支撑。关键词 远距离供电;水下供电;供电测试中图分类号:T E 9 5 文献标志码:A 文章编号:2 0 9 5 7 2 9 7(2 0 2 3)0 0 6 7 0 5d o i:1 0.1 2 0 8 7/o e e t.2 0 9 5-7 2 9 7.2 0 2 3.0 2.1 1R e s e a r c h a n d E x p e r i m e n t a l V e r i f i c a t i o n o n K e y T e c h n o l o
3、g i e s o f R e m o t e F r e q u e n c y C o n v e r s i o n D r i v e f o r O f f s h o r e O i l a n d G a sWA N G S h a n f e n1,G UO H o n g2,L I U Y i n g1,Z HA N G R o n g3,L U J i n g j i a n1,Z HOU Z h o n g h a o1,G UO J i a n g y a n2(1.Q i n g d a o O c e a n E n g i n e e r i n g a n d
4、S u b s e a E q u i p m e n t I s p e c t i o n&T e s t i n g C o.,L t d.,Q i n g d a o S h a n d o n g 2 6 6 0 0 0,C h i n a;2.C N O O C R e s e a r c h I n s t i t u t e C o.,L t d.,B e i j i n g,1 0 0 0 7 0,C h i n a;3.C N O O C E n e r g y D e v e l o p m e n t C o.,L t d.,B e i j i n g,1 0 0 0
5、2 7,C h i n a)A b s t r a c t W i t h t h e g r a d u a l c o n s u m p t i o n o f e n e r g y i n t h e w o r l d,t h e e x p l o i t a t i o n o f d e e p-s e a o i l a n d g a s f i e l d s h a s g a i n e d s i g h i f i c a n t i m p o r t a n c e a s a r e s e a r c h t o p i c.A t p r e s e
6、n t,t h e d e e p-s e a u n d e r w a t e r p r o d u c t i o n t e c h n o l o g y h a s s t a r t e d t o d e v e l o p a n d p u t t o p r a c t i c e,a n d t h e u n d e r w a t e r p o w e r s u p p l y h a s a l w a y s b e e n a n i m p o r t a n t f a c t o r t h a t r e s t r i c t s t h e
7、i n n o v a t i o n o f C h i n e s e u n d e r w a t e r p r o d u c t i o n t e c h n o l o g y.I t i s v e r y i m p o r t a n t t o c a r r y o u t t h e l o n g-d i s t a n c e c o n v e r s i o n d r i v e e x p e r i m e n t a l p l a t f o r m a n a l y s i s s i m u l a t i o n a n d c o n
8、s t r u c t i o n.T h i s p a p e r l e v e r a g e s t h e e x p e r i m e n t a l p l a t f o r m t o c a r r y o u t s y s t e m r e s o n a n c e a n a l y s i s,m o t o r s t a r t-u p a n d o t h e r r e s e a r c h,a n d v e r i f i e s t h e t e s t a b i l i t y o f t h e l o n g-d i s t a
9、n c e f r e q u e n c y c o n v e r s i o n d r i v e e x p e r i m e n t a l p l a t f o r m.I t s h o w s t h a t t h e s y s t e m c a n e f f e c t i v e l y s i m u l a t e t h e o p e r a t i o n s t a t e o f t h e a c t u a l e n g i n e e r i n g,a n d p r o v i d e f u r t h e r t e c h n
10、i c a l s u p p o r t f o r t h e r e s e a r c h o f u n d e r w a t e r p o w e r s u p p l y s y s t e m.K e y w o r d s l o n g-d i s t a n c e p o w e r s u p p l y;u n d e r w a t e r p o w e r s u p p l y;p o w e r s u p p l y t e s t0 引 言近几十年,随着海上油气田开发深度的不断增加,水下生产系统以其显著的技术优势、可观的经济效益,被各大石油公司广
11、泛应用。在海洋油气开采这一特殊应用环境下,由于油气井很多情况下距基金项目:中海石油(中国)有限公司科技项目(Y X K Y-2 0 1 6 Z Y-0 5)。作者简介:王善芬(1 9 8 3),男,研究生,工程师,主要从事海洋电气、电力电子与电力拖动方面的研究。E-m a i l:s u p e r_w s f 1 6 3.c o m。第1 0卷 第2期 2 0 2 3年6月海洋工程装备与技术O C E A N E N G I N E E R I N G E QU I P ME N T A N D T E C HN O L O G YV o l.1 0,N o.2J u n.,2 0 2 36
12、 8 海洋工程装备与技术第1 0卷离开采平台较远,甚至达上百公里,需要长距离电缆连接变频器与电机。长距离电缆的寄生参数会带来如电压问题、系统运行问题、变频器的控制策略要求及其出口滤波器的选型问题等实际应用问题1、2。远距离变频驱动系统是油气田水下生产系统的关键组成部分,包括深水井口电潜泵、注水泵和增压泵等大功率供电设备,在国内外深水油田开发中已获得了大量应用。国内公司利用该技术相继开发了流花1 1 1、陆丰2 2 1等多个深水油田,并取得了显著的开采效果。在流花1 6 2项目中,布置在F P S O上部组块的变频器,直接驱动流花1 6 2、流花2 0 2和流花2 1 3等3个油田2 6台水下电
13、潜泵。变频器和水下电潜泵间的距离最远超过了2 7 k m,是目前世界上水下电潜泵直接变频驱动的最长距离案例3 6。文章通过中压大功率变频驱动供电系统7 9实验技术的研究,开展电机启动、电潜泵特性模拟等试验,通过远距离变频供电系统的测试分析,验证该平台针对深海油气开发中水下供电系统开展测试的可行性。1 远距离变频驱动关键技术及仿真1.1 远距离变频供电系统介绍流花1 6 2油田远距离变频驱动水下电潜泵项目,如图1所示,相关参数见表1表3。F P S O电力系统为电流源型变频器供电,变频器输出经过海缆后到达电潜泵。图1 流花1 6 2油田变频器长距离驱动水下电潜泵供电方案F i g.1 P o w
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