直流电动钻机与交流变频电动钻机技术对比

文章对直流SCR传动系统与交流变频电动钻机系统的性能特点进行了分析比较,并以ZJ70DB型交流变频电动钻机及配置完全相同的ZJ70D型直流钻机为例,进行了两种系统的经济性的对比,结果表明,交流变频电动钻机技术无论在技术性能方面还是在采购成本和运行维护方面都具有更大的优势。     

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。     

JC-30DB型交流变频电机直驱单轴绞车设计

JC-30DB型交流变频电机直驱单轴绞车采用2台特殊的低速大扭矩交流变频主电机直接驱动滚筒,无大型高速齿轮减速箱、大型离合器和联轴器等配套部件,综合运用了全数字交流变频控制技术、能耗制动与盘刹技术、自动送钻、机电液一体化控制、智能软启动等新技术,整体技术性能先进,并具有结构简单、体积小、质量轻、效率高、适应能力强、移运性好、自动化程度高、使用维护简单等特点。     

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。     

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。     

DBS系列数控变频电动钻机

为实现安全、高效、低成本钻井,应用机电液数字通讯和经济一体化技术,研制了电动、变频、数控(DBS)系列数控变频电动钻机。DBS钻机集成应用了交流变频、矢量控制、总线通讯、数字可编程序控制和计算机技术,建立起数字化、信息化、智能化平台,使钻机实现全数字控制功能,并为以后建立钻井工程数据库和远程钻井支持系统、实现智能优化钻井奠定了基础。经工业性试验表明,钻机设计新颖、性能先进,为钻井装备的升级换代和智能优化钻井提供了先进的设备。     

1103kW交流变频直升机吊装单轴绞车设计

介绍了1103kW（1500hp）交流变频直升机吊装单轴绞车的设计思路、结构特点和主要技术参数。从绞车输入功率的配置出发,分析了提升能力和提升速度、传动结构形式模块化设计如何适应直升机吊装特点、绞车总装调试时遇到的问题等,并提出了应采取的措施。     

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。     

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。     

钻机绞车刹车系统强制冷却装置的研制

鉴于常规钻机绞车刹车系统靠风冷或普通水罐循环冷却,冷却效果差,不能满足钻机绞车刹车系统的要求,设计制造了ZJ-50D和ZJ-70/4500D电驱动钻机绞车刹车系统强制冷却装置;该装置由冷却水罐、循环水泵、散热器、进回水管线及水位和水温控制冷却装置组成。在分析钻机绞车刹车系统强制冷却装置工作原理的基础上,介绍了该装置的设计计算、结构设计及设计方法。研制的强制冷却装置在长庆油田使用中,显示了冷却效果好和工作可靠等许多优点。     

钻机绞车滚筒体的窄间隙埋弧焊

针对钻机绞车滚筒体采用手工电弧焊工人劳动强度大、焊接效率低、质量不稳定及返修率高等问题,研制了钻机绞车滚筒体窄间隙埋弧焊专机。该专机由ESAB—A2埋弧焊电源和焊接小车、窄间隙焊头、滚轮架、防窜装置、旋转地线夹、三维焊接工作台、焊剂自动回收机组成。使用表明,采用该焊机焊接的滚筒体焊缝质量完全符合设计要求,合格率100%,焊接效率比原来提高6倍。每件滚筒体的焊接可降低人工成本约80%。     

基于IPC、PLC、PROFIBUS的电动钻机智能控制系统

论述了基于IPC、PLC、PROFIBUS的智能控制系统在国产 70 0 0m交流变频电动钻机中的应用 ,介绍了智能控制网络系统软件、硬件的构成 ,涉及钻机动力监控、绞车自动化控制、转盘软扭控制、软泵控制、自动送钻、电子防碰、一体化仪表、电液气联控、电视监控、智能司钻控制等多个方面。将钻井作业的各种监测控制、预警提示等高度集成于网络中 ,实现了对系统各装置的远程数据传输和状态监控。改变了传统的钻井作业监控模式 ,优化控制和监测整个钻井过程 ,为钻井工艺创建了一个数字化、信息化、网络化、智能化的设备管理平台     

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。     

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。     

电驱动钻机控制系统的抗谐波干扰装置

针对电驱动钻机电网电源存在干扰谐波 ,对可编程控制器 (PLC)产生干扰 ,易造成钻机停钻事故等问题 ,研制了具有滤波电路的抗谐波干扰装置。电网电源经隔离降压 ,噪波消耗 ,RLC多级滤波 ,电路寄生电感消除 ,10 0～ 2 0 0 0 0Hz杂波消除 ,以及过压保护等处理后 ,得到质量较好的正弦波。现场使用证明 ,这种抗干扰装置滤波效果好 ,工作正常 ,电驱动钻机控制部分未再出现故障 ,保证了钻井作业顺利进行。