再生发电制动技术在钻机绞车刹车上的应用

介绍了交流变频驱动和再生发电制动绞车的结构特点 ,通过对钻机绞车变频调速和再生发电制动工作特性的分析 ,说明了电动机再生发电制动的工作原理和过程 ,进而分析了再生发电制动技术在钻机绞车上应用的优越性 :(1)可使电动机在四象限运行 ,方便地实现电动机的正转、反转、加速、减速、制动等 ;(2 )能够可靠地实现绞车的防上碰下顿的保护功能 ;(3)可以方便地实现绞车的自动送钻功能 ;(4 )可以实现数字控制和异常情况的紧急刹车 ;(5 )减轻了配套使用的盘式刹车的工作量和摩擦片的消耗 ;(6 )在海上钻井平台 ,可容易地实现升程自动补偿 ;(7)简化了绞车结构 ,减少了维修保养的工作量     

ZJ70DB变频钻机绞车机电参数配合设计

变频钻机绞车起下钻时效性较差,是因为绞车机电参数配合及设置不当所致。为证明这一观点,以ZJ70DB钻机绞车为例,计算了在选定的绞车力学性能指标条件下的电气参数,包括电机额定速度、扭矩、功率及弱磁最高速度,变频器额定和过载输出能力、容量、能耗制动能力等,以及在这种配置下绞车能够达到的各项实际性能指标。计算结果表明,变频钻机的起钻性能完全能够达到甚至超过同等规格的直流电驱动钻机或机械传动钻机的水平,按目前配置的普通变频器装置的性能条件,在不增加成本以及安装空间的情况下,达到或者优化钻机绞车性能的关键在于提高变频电机的制造水平。     

钻机绞车用新型刹车—液压盘式制动装置

全文简介了盘式制动装置的由来、国内外的发展概况以及用于石油钻机绞车上的典型结构、优点和工作特性。同时描述了液压点盘常开式和常闭式的工作原理。最后分析了煤矿提升机应用典型液压点盘(常闭式)制动装置与美国Emsco的SS型液压点盘(常开式)制动装置的具体操作原理和工作特点。     

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。     

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。     

交流变频钻机绞车双电机同步问题分析

由具备主从通讯功能(RDCO通讯模块)的ABB变频器可组建双电机甚至多电机变频调速同步系统,这种同步系统大大简化了结构,降低了成本。文章在论述了双电机同步控制系统对硬件的基本要求及变频钻机绞车主从控制的实现方法的基础上,分析了绞车双电机同步调速的实现方式及其在现场应用中应注意的事项,并对常见的同步故障排除方法进行了总结。     

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。     

宝石公司新开发的3种变频钻机

2004年1月，中石油集团公司科技局在宝鸡组织新产品验收会，宝鸡石油机械有限责任公司开发的7000、5000和3000m 3种新型交流变频钻机一并通过验收。至此，宝石公司1000—7000m交流变频钻机已成系列，标志着中石油集团公司“把精良的装备带人21世纪”重大决策的进一步落实。机械制造企业和油田用户高标准、严要求，共同合作使我国交流变频钻机     

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。     

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。     

石油钻机绞车的设计与计算

介绍了国外现代石油钻机绞车的7种新型结构。根据对7家美国公司的石油钻机绞车设计与计算的综合分析结果，概述了美国陆地钻机机械驱动绞车和海洋钻机电驱动绞车设计与计算中的有关问题，给出了绞车主要参数的经验计算公式。最后介绍了美国、原苏联、罗马尼亚等国绞车主要参数的经验推荐值范围。     

海洋钻机补偿绞车能耗计算与实验测试

为了优化半主动式补偿绞车的结构、验证该系统的节能及补偿效果,对万米钻井补偿绞车的功率及能耗进行了计算与数值仿真。结果表明:主动式补偿绞车主要克服钻柱负载与传动效率损失;半主动式补偿绞车主要克服传动效率损失、传动系统惯性与被动液压马达扭矩波动。综合考虑能耗、钢丝绳寿命、强度等因素,优化了半主动式补偿绞车的电-液驱动方案与关键结构参数,该系统相对于主动式补偿绞车的节能效果明显。研制了一套载荷2.3 t的补偿绞车原理样机,实验结果表明:绞车补偿的控制效果良好,峰值功率、能耗的变化规律与理论分析基本一致;随补偿幅值的增大,半主动补偿相对于主动补偿节能46.5 % ~26.7 % ;补偿载荷越大、传动惯性越小、传动效率越高,节能效果越明显。     

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。     

绞车的气控系统流程设计

以兰州兰石国民油井工程公司JC70D型绞车为例，介绍了在绞车气控系统流程设计中需要注意的几个问题，合理的流程是保证执行机构迅速、准确工作的前题。     

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。     

钻机绞车水冷式刹车盘温度场数值模拟

基于盘式刹车在下钻过程中的制动特性,建立了水冷式刹车盘下钻过程中循环制动的有限元分析模型。利用有限元分析软件,以ZJ70钻机绞车盘式刹车为例,对重载下水冷式刹车盘的温度场进行了数值模拟,得出了刹车盘的温度场分布情况,并分析了刹车盘温度场的各影响因素,得到了不同工况条件下水冷式刹车盘的温度特性。     

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。     

500kW/380V国产钻机专用变频器的研制与应用

针对国外变频器价格昂贵、调试周期和维修周期长以及占地面积大等缺点,自主研发了可替代进口机的高性能国产钻机专用变频器。该变频器能够从零开始调速,当钻井卡钻时,能及时断开电动机,在低速提升时,能最大限度地发挥电动机的动力性能,提供220%的转矩输出。采用单元并联,体积小,质量轻,便于安装、维护,调试容易,效率高,性能稳定。应用中据实测数据显示,采用变频改造后,打1口井可节省柴油15t。     

钻机绞车控制器和司钻房的设计与应用

目前,在用的大部分钻机绞车采用的是带刹车,司钻需站在露天的钻台上操作刹把,工作环境恶劣,劳动强度大,因此,设计了一套钻机绞车控制器及司钻房.用刹车气缸取代刹把驱动滚筒带刹车的转轴,操纵气阀手柄实现了刹车的远程控制及司钻入室操作.钻井实践表明,该套系统设计合理,结构简单,安全可靠,操作方便,完全可用于配有带刹车钻机的改造上,具有很大的推广价值.     

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。