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     

交流传动石油钻机用于变频调速异步电动机

近年来,交流传动技术以其无可比拟的优点,在石油钻机行业迅猛发展,相应地也带动了对交流传动钻机用变频调速异步电动机的研究,现文从石油钻机用变频调速异步电动机的特点及与普通异步电动机的区别进行了阐述,并据此提出了在进行变频调速异步电动机的设计时应考虑的问题。     

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。     

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.     

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。     

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。     

发展电驱动钻机势在必行

介绍了电驱动钻机的发展历史和现状，提出了我国石油钻机应大力发展电驱动钻机，迎头赶上世界先进水平，指出优先研制交流变频电驱动钻机的性能及交流变频的优点。     

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。     

研制交流变频电驱动钻机的必要性与可行性

我国在研制石油钻机方面，仍处于对机械传动形式的改进上，对电驱动钻机的研制尚未下大力气。应摆脱国产石油钻机现有的传动模式，研制当今世界上最先进的交流变频电驱动钻机。交流变频电驱动技术已在国内外不少行业中成功地应用，说明这项先进技术已经成熟，把它移植到石油钻机上来，不仅是必要的，而且成功的可能性是很大的。尽管在研制过程中会遇到各种各样的困难，但应该意识到，克服困难，研制交流变频电驱动钻机是我国石油机械行业的当务之急。     

钻机电驱动控制系统国产化现状与发展

石油钻机驱动控制系统主要由动力及其控制系统,驱动及其控制系统,辅助机械控制系统和井场照明系统组成,钻机电驱动控制水平已从早期的模拟控制上升到目前国际流行的典型三级控制水平,上位监控级采用原装工控机,对钻机的运行参数实施监控,同时下传有关控制,调试参数;过程控制级采用PLC实施工艺及自诊断控制;驱动控制级采用全数字控制,构成通信网络,根据钻井工艺的要求,结合电子技术的发展,应开发起下钻过程的位置闭环控制,采用交流电动机变频调速驱动钻机,实现智能化钻井作业。     

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。     

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。     

电动钻机动力系统的动态无功补偿

针对并联电容的静止无功补偿方式存在不能及时响应无功功率的波动,不宜频繁投切等弊端,将动态无功补偿技术用于电动钻机动力系统的集中补偿,实现了无功的按需补偿。实时检测动力系统无功,根据设定的目标功率因数,计算所需的补偿功率,并实时控制电容器组投切实现无功的按需补偿。控制器基于交流采样算法求得动力系统的无功功率,并进行补偿容量的实时计算、投切逻辑快速判断、实时输出投切信号、动态控制电容器组的投切。现场应用动态无功补偿技术后,网络损耗有所减小,发电机输出功率大为降低,达到了节能降耗的目的。     

电动钻机动力系统的功率检测及均衡

针对电动钻机动力系统即柴油发电机组的有功功率和无功功率的均衡问题,设计了一种简单实用的功率实时检测及均衡电路。利用功率检测电路的信号,发电机各控制单元可对其输出的电压和频率进行调节,从而保证发电机输出电压和频率的稳定。同时发电机多机组并网运行时,通过功率均衡电路实现各机组有功功率和无功功率的均衡分配。试验结果证明,设计的电路正确,用于钻机动力系统可降低系统故障率,提高机组的利用率,完全满足钻井作业的工况。     

ZJ45L型钻机现场使用情况及其评价

介绍了一种结构新颖的ZJ45L型钻机,该钻机是由胜利石油管理局提出方案,兰州石油化工机器制造总厂设计制造的,其整机性能优于其他同类型机械钻机,对于使用过程中存在的问题,如变矩器效率较低等,文中进行了初步探讨。     

电动钻机柴油发电机组选配的计算方法

为保证井场动力系统的有效配置和高效运行,对选配电动钻机柴油发电机组时功率的计算方法进行研究,提出了一种基于需要系数法确定其功率的工程计算方法——近似需要系数法。针对典型的电动钻机,采用2种方法对其发电机组的功率进行计算和对比,结果表明,近似需要系数法的计算结果更接近井场动力系统的实际配置,计算方法简便、准确、实用,弥补了传统需要系数法存在的不足,可保证井场动力系统高效运行,对电动钻机井场柴油发电机组的选型具有实际应用意义。     

ZCZ-20型沼泽钻机

ZCZ-20型沼泽钻机的研制较好地解决了过渡带地区复杂多变的地层给地震勘探带来的困难，在实际应用中取得了较好的效果。文中分别对ZCZ-20型沼泽钻机的特点、技术指标、结构和实际应用进行了介绍。     

经济实用型钻机方案

目前各油田对钻井成本控制要求严格,节能降耗的钻机更受欢迎。以4 000 m钻机为例,提出了ZJ40/2250JD型钻机方案。目的是寻找一种性能先进,可满足钻井工艺需要的钻机;符合HSE管理和安全生产的要求;价格便宜,容易被用户接受;合理的能源匹配,使能耗降到最低;安装、维修方便。