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。     

变频调速技术在石油钻机上的应用

在阐述交流频调速原理,调频方式和交流电动机在变频调速时机械特性的基础上,分析了石油钻机采用变频调速技术后,钻机绞车,转盘和钻井泵的工况,在列举了国外（美国和加拿大）变频调速电驱动钻的型号及主要技术参数后,着重介绍了国产第一台变频调速电驱动钻机ZJ40／250DB的技术性能及现场试验情况,最后就我国钻井装备更新改造后,如何加大变频调速 技术的研究和开发力度,提出几点建议。     

异步电动机变频调速系统的安装调试

随着变频技术的不断发展以及各企业对高效节能生产的日益重视,变频调速的应用越来越广泛。变频调速的基本原理是根据电动机转速与输入频率成正比的关系,通过改变供给电动机电源的频率值达到改变电动机转速的目的。文章介绍了变频调速的原理和通用变频器的基本电路组成,并根据作者从事电气安装及调试工作的实践,阐述了变频器安装、调试及运行的步骤,提出了相应的注意事项。     

变频调速电动机故障分析与探讨

针对变频机组的不稳定运行导致发生的共振事故，提出了相应的解决方法，从而提高了变频技术应用的可靠性和稳定性。     

复合型传动钻机

针对我国机械驱动钻机传动路线长,结构复杂和效率低下的问题,宝鸡石油机械厂提出了机械传动和电传动复合型驱动钻机方案,这一方案是根据绞车,转盘和钻井泵三大工作机的特点和性能要求,灵活选用相适应的动力驱动方式,有效地组合在一台钻机上,后台为机械驱动,由柴油机和变矩器组成的动力机组驱动钻井泵,通过链条翻转箱驱动绞车,传动紧凑,效率高,无复杂的高钻台爬台传动机构,前台为电驱动,驱动猫头绞车和转盘,井架为前开口,低位安装,整体起升,前台底座为自升式,采用钻机绞车自身的动力起升,第一台7000m复合驱动钻机已顺利钻完一口工业油井。     

交流变频调速技术

随着大规模集成电路和计算机技术的迅猛发展，交流传动已经上升为以电器调束灾主流。将三相交流电源经整流桥整流后，再经滤波回路滤波，送至逆变桥，输出可调的三相电源到电机，因电机的转速与频率变化有关，因此，转速随频率变化，进而实现调速的目的。采用自关断器件的全数字控制PWM变频器友实用化，其软件功能不但考虑到变频器自身的内在性能，而且还容入了大量的经验和技巧，充实了通用变频器RAS三性（可靠性、可使用性、可维修性），变频器具有调速范围宽、精度高、动态响应、运行效率高、功率因数高、操作方便，且便于同其他设备接口第一系列优点。应用越来越广，其社会经济效益十分显著。     

交流变频钻机技术现状及发展建议

概述了国内交流变频钻机的发展历程,可以划分为3个大的发展阶段,描述了各个阶段钻机的性能及特点。详细介绍了国内几种典型变频钻机的特点,分别是ZJ70/4500DB钻机、ZJ30/1700DBT钻机、ZJ50/3150DB(S)钻机、ZJ90/6750DB钻机、ZJ120/9000DB钻机。简单介绍了国外交流变频钻机的最新技术。最后结合我国的实际情况指出国产钻机今后发展的目标和方向,就交流变频钻机的进一步发展提出了5点建议。     

电动变频钻机

交流变频钻机是为满足油田深井勘探开发需要而开发的电驱动钻机,钻机基本参数符合SY/T5609—1999《石油钻机型式与基本参数》的规定,主要配套部件符合API标准,满足并适应国内外陆地、沙漠、浅滩等地区的钻井条件及工艺要求,适用于以41/2in钻杆,钻井深度为4000～7000m的油气勘探和开发。在实际使用方面,交流变频钻机得到用户的充分肯定,性能先进,安全可靠,自动化程度高,满足HSE的要求。钻机的技术性能和可靠性达到国际先进水平。该系列钻机的成功研制体现了我国在钻机方面自主创新的能力,扩大了我国钻机的影响力,增强了我国石油装备制造的整体实力,取得了显著的经济效益和社会效益。     

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。     

变极式三相异步电机用于石油钻机绞车传动控制的研究

石油钻井用电动钻机有交流电机驱动绞车的传动系统,绞车的调速是通过电机的变频调速和机械传动比变换联合实现的。文章介绍了钻机绞车工况对传动的需求和变极三相异步电动机Δ/YY的变极调速特性,并以此设计一种新型石油钻机用绞车机电传动系统。     

9000m交流变频钻机的研制

针对目前国外9000m钻机技术水平落后,不能实现自动化、智能化操作,无法满足现代超深井、复杂井以及欠平衡钻井等复杂工况要求的状况,研制了我国首台9000m交流变频钻机。该钻机采用全数字交流变频和直流控制技术相结合,钻机的传动、控制及井架、底座等关键技术和集成技术达到了国际陆地钻机领先水平。现场应用表明,该钻机的各项性能指标达到了设计要求和现代钻井工艺要求。     

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。     

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。     

ZJ40/2250LDB型机电复合驱动石油钻机设计

介绍了一种机电复合驱动石油钻机。钻机的绞车、钻井泵采用机械方式驱动，转盘采用交流变频电驱动。描述了钻机的系统配置，分析了钻机的几大特点。     

交流变频电动钻机单轴绞车的功率配备

分析宏华ZJ50DBS型交流变频电动钻机单轴绞车输入功率存在的问题表明,单轴绞车如按标准配备,则其功率不能满足钻井工艺要求,比如提升空钩的速度过低,绞车的最大转矩不足以提起最大钩载等。经过分析计算,对比分析现有各种单轴绞车的功率增加倍数K′N,认为比标准功率多配备25%的功率,即可达到大钩提升速度v=0·5~1·5m/s,提最大钩载Qmax时增矩倍数K′M≤1·20,满足钻井工艺要求,经济适用。     

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(一)--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。     

DQ70BS交流变频顶部驱动钻井装置

在DQ60D、DQ60P直流电顶驱和DQ20Y液压顶驱的基础上,研制了DQ7OBS交流变 频顶部驱动钻井装置。该装置采用交流电动机变频驱动,变频调速,矢量控制;其整体式动力水 龙头采用2台电动机,2个逆变器和双编码器,实行一对一控制;管子处理装置采用环形背钳技 术;提升系统采用双载荷通道。投入现场使用的4台DQ70BS顶驱应用效果表明,该装置降低了 劳动强度,提高了生产效率,处理井下复杂情况的能力大大提高,同时降低了生产成本。     

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。