电动钻机的工作理论基础(二)--系列专题之七

近年来，电驱动已成为石油钻机的主要驱动形式，是钻机自动化、智能化的坚实平台。文章就电动钻机的部分工作理论作初步剖析，包括钻机工作机组对电驱动的要求，可控硅直流电驱动和交流变频电驱动的工作原理，直流电动机和交流变频电动机等的特性分析，电动机的四象限运行和能耗制动原理等。     

电动钻机的工作理论基础(二)--系列专题之七

近年来,电驱动已成为石油钻机的主要驱动形式,是钻机自动化、智能化的平台.文章就电动钻机的部分工作理论作初步剖析,包括钻机工作机组对电驱动的要求,可控硅直流电驱动和交流变频电驱动的工作原理,直流电动机和交流变频电动机等的特性分析,电动机的四象限运行和能耗制动原理等.     

我国钻井装备的技术进展--系列专题之五

文章回顾了我国钻井装备的发展历程，列举了六大钻机制造公司(厂)的产品及其主要性能，重点介绍了交流变频电动钻机、液压盘式刹车、顶部驱动钻井装置和单轴绞车等方面的技术进展、钻井工艺要求和装备组成。说明我国钻机制造业在“九五”期间已经奠定了坚实的基础，预期在“十五”期间及其以后必将在与国际接轨方面取得重大突破。     

交流变频与SCR直流电驱动钻机的分析和比较

介绍了石油SCR传动系统和交流变频传动系统，并对直流SCR电驱动钻机和交流变频驱动钻机的性能及特点进行了分析比较，对钻机方案选型具有一定的参考价值。     

石油钻机继往开来

油田钻井是油田发现与发展的龙头产业,钻井装备和钻井企业的机制与其市场竞争力都直接相关。本组三篇文章,分别从钻机的创新、钻井施工企业应对国内外不同劳务体系时应采取的对策,以及钻井企业为谋求更大发展、进行专业化重组几个方面进行了有益的探讨和研究。读者可从中窥见,我国的钻井行业要与国际一流的钻井队伍分庭抗争,还有很多的工作要做、很长的路要走。     

直流与交流变频电动钻机技术经济分析

交流变频电动钻机除具有直流电动钻具的所有优点外，还具有启动平稳、运行经济可靠、过载能力强、维护简单方便等优点。在详细介绍交流变频电动钻机技术特点的基础上．以ZJ70DB交流变频和ZJ70D直流电动钻机为例，分析了其采购成本和运行成本，结果表明，虽然ZJ70DB钻机采购成本要高400万元左右，但是其运行成本每年节省100万元左右、综合经济效益非常显著。因此．在采购钻机时，应优先考虑购买交流变频电动钻机。     

新型交流变频电驱动石油钻机

介绍了近年来国外新出现的交流变频调速电驱动石油钻机核心技术的发展概况,同机械驱动,直流电驱动石油钻机相比的先进性能及1999年我国研制成功的第1台ZJ40／2250DB型中深井交流变频调速电驱动石油钻机的特点及油田试验情况。     

我国交流变频电动钻机的技术水平和发展趋势

文章介绍了我国制造的交流变频电动钻机的发展概况、3种形式及特点，从钻机主要部件角度出发，详细分析了我国交流变频电动钻机的主要结构特点和技术水平，并结合钻井工艺的新发展展望了我国交流变频电动钻机的发展趋势。     

ZJ40型钻机更新方案刍议--系列专题之六(续前)

回顾了我国3200m钻机——大庆130型和ZJ40L型钻机的历史变革．指出了ZJ40L型钻机存在的问题．主要是与ZJ50L型钻机拉不开档次、结构繁杂、燃油消耗率高、安装运移性差、钻井性能不好。ZJ40型钻机更新的目标是结构轻型化、节油偶合化、搬家拖挂化、钻井强劲化。推荐了2种更新方案．即．机动的ZJ40LOT型和电动的ZJ40DBT型钻机。     

破除旧观念创造新钻机(六)

由于世界石油资源紧张，油气勘探开发掀起高潮，带动钻井装备迅速发展。以交流变频电动钻机为龙头，以科技创新为核心，不断扩展电动钻机的优越性能，为自动化、智能化钻机构筑平台，以高可靠性、安全性和先进性创造国际名牌钻机，满足国内钻井新技术的要求，提高钻机的国际市场竞争力。通过现场调查和查阅文献，深感观念与知识落后于形势发展，提出一些有关钻机的变革和创新课题，供同行研讨。     

破除旧观念创造新钻机(八)

由于世界石油资源紧张，油气勘探开发掀起高潮，带动钻井装备迅速发展。以交流变频电动钻机为龙头，以科技创新为核心，不断扩展电动钻机的优越性能，为自动化、智能化钻机构筑平台，以高可靠性、安全性和先进性创造国际名牌钻机，满足国内钻井新技术的要求，提高钻机的国际市场竞争力。通过现场调查和查阅文献，深感观念与知识落后于形势发展，提出一些有关钻机的变革和创新课题，供同行研讨。     

国外AC变频电驱动石油钻机的现状及发展

ＡＣ变频电驱动石油钻机是８０年代发展起来的一种新型电驱动石油钻机,根据技术发展预测结果,将会有更大的技术发展,以代替现有的ＡＣ－ＳＣＲ－ＤＣ电驱动石油钻机。本文介绍了国外ＡＣ变频电驱动系统和ＡＣ变频电驱动石油钻机的优点和特点、适用范围,重点介绍了美国Ｎａｔｉｏｎａｌ－Ｏｉｌｗｅｌｌ公司、ＩＲＩ公司;加拿大Ｄｒｅｃｏ公司;挪威Ｈｉｔｅｃ公司;罗马尼亚ＩＥ公司;德国Ｗｉｒｔｈ公司ＡＣ变频电驱动石油钻机     

破除旧观念 创造新钻机（七）

由于世界石油资源紧张,油气勘探开发掀起高潮,带动钻井装备迅速发展.以交流变频电动钻机为龙头,以科技创新为核心,不断扩展电动钻机的优越性能,为自动化、智能化钻机构筑平台,以高可靠性、安全性和先进性创造国际名牌钻机,满足国内钻井新技术的要求,提高钻机的国际市场竞争力.通过现场调查和查阅文献,深感观念与知识落后于形势发展,提出一些有关钻机的变革和创新课题,供同行研讨.     

大型钻机采用交流变频驱动的可行性研究

对目前国内外直流电动钻机与交流变频电动钻机的研究表明,大型钻机采用交流变频驱动在钻机绞车、钻井泵、转盘、顶驱、辅助刹车、钻机的经济性和电功率容量等方面有无可比拟的优越性,是现代钻机发展的必由之路;目前影响大型钻机采用交流变频驱动的可靠性问题、价格因素、变频器和交流变频电动机的市场供应问题等已得到解决并具备一定的基础。因此认为,目前立足国内市场,发展7000m以内交流变频电动钻机无论在理论上还是实践上都是可行的。     

钻机的可靠性设计及评定基础--系列专题之四

石油钻机是一整套在严酷条件下，流动连续作业的大型机械系统，其可靠性应放在第一位来考虑。文章介绍了在可靠性设计和评定中采用的特征量，介绍了可靠性概率设计原理．详述了提高钻机系统可靠性的设计准则。推荐了钻机可靠性评定的基本方法。     

ZJ40/2250DBT交流变频电动拖挂钻机的研制

为了实现钻机的自动化、智能化操作,满足中深井、复杂井以及欠平衡钻井等复杂工况的要求,研制了ZJ40/2250DBT交流变频电动拖挂钻机。该钻机主要由绞车、液压盘式刹车系统、变频电动机、减速器、自动送钻系统、转盘及传动装置、井架、钻台、半拖车、控制系统等部分组成。试验及应用情况表明,该钻机最大钩载达到设计要求,可满足114mm钻杆4000m的钻井能力;钻机结构简单、安装方便、搬运快捷、稳定可靠,能适应恶劣环境下的钻井要求。     

ZJ40型钻机更新方案刍议--系列专题之六

回顾了我国3200m钻机——大庆130型和ZJ40L型钻机的历史变革，指出了ZJ40L型钻机存在的问题，它与ZJ50L型钻机拉不开档次、结构繁杂、燃油消耗率高、安装运移性差、钻井性能不好。ZJ40型钻机更新的目标是结构轻型化、节油耦合化、搬家拖挂化、钻井强劲化。最后，推荐了2个更新方案，即，机动的ZJ40LOT型和电动的ZJ40DBT型钻机。     

交流变频电动钻机电控系统的完善

通过对新疆石油管理局在用的ZJ30DBT、ZJ50DB、ZJ70DB交流变频电动钻机在配套和应用中存在的电控系统标准不统一、绞车在大载荷时无法悬停、转盘倒转、控制系统容错冗余性能差、一体化钻井仪表参数滞后需频繁设置修改等问题的分析和研究,对9000m交流变频电动钻机及其它交流变频电动钻机电控系统进行了完善设计。实施了绞车电动机采用带编码器矢量闭环控制系统;转盘采用防倒转控制和取心稳速控制;控制系统采用硬件和软件双冗余;一体化钻井仪表能实时准确显示参数指导司钻操作等完善措施,并提出电控系统成套的硬件和软件标准有待统一,在系统的标准化方面需开展工作的建议。     

交流变频电驱动钻机起升系统的模拟

为了进一步探讨交流变频电驱动钻机起升系统的动态特性,采用ADAMS仿真软件,对ZJ30/1700DB型交流变频电驱动钻机起升系统进行了模拟计算与分析.建立了系统模拟模型,分别对基本载荷、考虑钻柱和井壁摩擦时的钻机起升系统以及考虑系统弹性时的钻机起升系统进行了动态模拟,得到了大钩载荷、大钩速度以及绞车滚筒角速度的模拟结果,并通过模拟得到了起升系统起升过程的动载系数.模拟结果表明:钻机在起升过程中存在着动载,动载系数随着起升条件的改变而改变;在起升过程中由于钻柱与井壁产生摩擦,使起升过程的平稳性变差,使大钩载荷增加,滚筒、大钩速度呈现出明显的不均匀;考虑起升系统弹性后整个系统在起升过程中振动增大,在实际控制过程中必须要认真对待;控制系统的灵敏性、准确性也影响起升系统的动载系数.为减小起升时的动载系数,可采用直接控制电机特性的方法,有效减小起升动载荷.模拟结果对进一步继续深入研究电驱动钻机及其绞车特性和产品设计都具有一定的参考价值.     

基于传递函数方法电动钻机起升系统的理论分析

应用多自由度弹性振动的分析方法,建立了ZJ30DB型交流变频调速电驱动钻机起升系统的理论模型并得到了其动力学微分方程组,采用传递函数的方法得到了数值解及仿真结果。结果表明,ZJ30DB型交流变频电驱动钻机起升系统具有较好的起升特性,能满足起升过程的要求,钻机起升加速时间约3 s。理论分析得到的钻机起升系统动载系数为1.98,而现场实测得到的起升动载系数为1.34。二者产生差别的原因在于理论模型的误差、钻机本身具有的软特性和人为操作因素等。理论分析和试验结果对进一步深入研究电驱动钻机及其绞车特性和产品设计都具有一定的参考价值。