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。     

北车集团永济电机成功配套我国9000米交流变频超深井钻机

2005年12月下旬，由北车集团永济电机厂承担的专为国内首台9000m交流变频超深井钻机研制配套全部交流变频电机和直流电机的11台永济石油电机，在9000m超深井钻机验收调试中运行良好，通过验收，该技术填补了我国在9000m交流变频超深井钻机领域的空白，使我国成为继美国、意大利、挪威等国之后，全面掌握该钻机技术的国家之一。这11台石油钻井电机分别配套于9000m交流变频超深井钻机的转盘、绞车、泥浆泵上。其中该厂为泥浆泵配套的6台YZ08、YZ08A直流电机，2004年被列入国家级火炬计划项目。     

技术动态

国内首部9000米钻机井架竖立莫深1井 6月6日,随着高60米的钻井井架安全竖立在莫深1井井场,我国自主研发的国内首部90／6750DB交流变频电驱动钻机即将投入使用。新疆石油管理局钻井公司副总机械师努尔兰·阿斯拉克介绍说,预计该钻机及配套设备将于6月10 日后完全具备投入使用条件。     

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。     

DQ40BC交流变频顶部驱动钻井装置研制与应用

在借鉴DQ70BS顶驱成功经验和成熟技术的基础上,开发了DQ40BC交流变频顶部驱动钻井装置。这种装置是一种机电液信息一体化的钻井设备,由动力水龙头、管子处理装置、导轨与滑车、液压传动与控制系统、电气传动与控制系统,以及辅助装置等部分组成,满足4000m钻机的使用要求。武-1井是采用多项世界先进钻井测井技术的羽状分支井,新研制的DQ40BC顶驱在该井首次使用,在钻井作业中表现优异,经受了严峻的考验,圆满完成了钻井任务。     

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。     

国产首台全数字化深井钻机在新疆完井

在我国钻机领域内独占鳌头的全数字化深井钻机——— 70DB钻机 ,日前在新疆克拉玛依白碱滩 80 2 88号井成功完成首井施工。这台由宝鸡石油机械有限责任公司与新疆石油管理局联合研制的 70 0 0m交流变频电驱动钻机 ,是集机、电、数字为一体化的新型钻机 ,采用了交流变频单轴齿轮绞车和主电机自动送钻技术。“一对一”控制的交流—直流—交流全数字变频技术 ,可满足内陆复杂油气井、超深井和海洋深水油气田开发及科学钻探井的需要 ,具有启动平稳、过载性能强、恒动率调整范围大、电动机无电刷火患等独特优势 ,其中高速大功率齿轮传动箱、大功…     

塔深1井钻井技术

为探索阿克库勒凸起东缘寒武系建隆性质、储层发育特征及其含油气特性,2006年7月在塔里木盆地钻成了1口特深科学探索井——塔深1井,该井设计井深8000 m,完钻井深8408 m。因井深引发的各种问题大幅度地增加了钻井的风险,施工中通过采用合理的井身结构,应用E-3000型9000 m电动钻机,配合各种钻井技术,并优选钻具组合、钻头、钻井参数,维护处理钻井液性能,规范钻井操作等措施,最终保证了较好的井眼稳定性和井身质量,并在完钻后将各层套管安全下到位完成固井作业,高效安全地完成了钻井任务。该井的顺利完钻和新钻井技术的成功应用也为其他超深井施工提供了宝贵的经验。     

超深井钻机创新技术及其发展趋势

针对塔里木盆地等复杂的地质结构区域,研发了适用于超深复杂井的8 000 m钻机和四单根立柱9000 m超深井钻机,对钻机关键部件进行了创新设计,对高承载井架和底座进行了优化,全新设计了采用压实股钢丝绳的一体化单轴绞车。采用了转矩和承载能力更大的转盘及其驱动装置、大功率高压钻井泵、智能化顶驱和兼容性强的顶驱下套管装置等。现场应用表明,相比于常规8 000、9 000 m钻机,设备成本可降低20%左右,钻井生产运行费用降低37%,而9 000 m四单根立柱钻机可降低起下钻作业时间20%以上,并在一定程度上规避了常规钻机在复杂地层压力控制难的问题。阐述了超深井钻机的优势和亟待解决的问题。     

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。     

ZJ40CZ车装钻机的研制

采用液压盘式刹车和顶驱等先进技术而开发设计的ZJ40CZ车装钻机,选用高速柴油发动机为行车系统和作业系统提供动力;绞车和转盘采用液力+机械传动方式驱动,绞车为双滚筒,采用液压盘式刹车作为主刹车;井架采用液压油缸起升和伸缩。ZJ40CZ车装钻机可用于复杂地形地区的油井、气井的钻探施工作业,其优越的底盘越野性、较高的作业效率,特别是高移运性,实现了钻机的快速搬家和组装,降低了钻井成本,大大提高了钻机的整体性能,能够满足中深井原油钻探开发的需要。     

ZJ40CZ (B)车装钻机的研制

针对ZJ40CZ (A) 4000m车装钻机传动系统存在的问题,研制了ZJ40CZ (B) 4000m车装钻机。该钻机采用T型并车箱加角传动方式,可降低成本,减少污染源,并且更换维修方便;采用的新型材料不仅可减轻整机质量,而且还能提高钻机强度;水基灭火星装置能彻底根除危险源,满足安全生产的需要。试验及应用结果表明,ZJ40CZ (B) 4000m车装钻机移运性能好,安装方便,钻机最大载荷为2250kN,抗风能力为满立根无载荷时110km/h,符合API和石油行业标准要求。     

ZJ50LDB型钻机转盘驱动电机配置技术研究

分析了ZJ50LDB型钻机转盘独立驱动装置电机配置的技术性能,并进行了相关计算、校核,提出改造方案,对改造方案进行了可行性论证。为转盘独立驱动装置进行技术改造和相关新钻机配套提供了技术支持,使钻机转盘独立驱动装置不仅适应常规钻井,更适应水平井、大位移井及处理井下复杂等钻井工况的需要。     

顶部驱动钻井装置在陆地石油钻机上的应用

顶部驱动钻井装置在陆地石油钻机上的推广前景广阔。陆地钻机钻井周期短，拆装、搬迁频繁，而且并深范围大，因此顶驱装置必须易于安装和拆卸，重量要轻，其功率和输出扭矩应满足不同并深范围的要求。为了利用陆地钻机现有井架安装顶驱装置，要尽可能缩小顶驱的横截面尺寸，降低主体部分的高度。我国第一台预驱装置已应用于钻深6000m的沙漠钻机上，在塔里木轮古1号准水平井的试用中，成功地处理了多起卡钻和蹩钻事故。该并完钻井深5590m，最大井斜71．5°，水平位移462m。     

ZJ70LDB钻机快速安装结构改进与应用

为了提高ZJ70LDB钻机的安装速度,在分析钻机连接原始结构及存在问题的基础上,提出了改进传动结构和改进底座结构的措施。用万向轴代替链传动,从而解决了钻机安装的瓶颈问题,使各部件可以同时安装,提高了安装速度。通过对底座结构的改进,去掉了底座水平度调整的安装步骤,实现了钻机主机不拆卸而整体移动2次共15m,电控房、发电机房和油水罐等外围配套设备无需移动位置,1次安装即可以钻3口生产井,满足钻丛式井的要求。     

8 000 m四单根立柱自动化钻机研制

目前,石油钻机多采用三单根立柱进行钻井作业,管柱处理多以手动操作为主。为了提高钻井效率、降低钻井成本、改善工人作业环境、提高钻井作业安全性,研制了8 000 m四单根立柱自动化钻机。从钻机总体方案、关键系统方案、关键技术及试验等方面对该钻机进行技术分析。通过试验证明,8 000 m四单根立柱自动化钻机适应能力强、自动化程度高、作业效率高、作业安全。该钻机为石油勘探开发提质增效提供了有力的装备保障,具有良好的推广价值。