第十章 电驱动钻设备第十章 电驱动钻井设备.doc

第十章 电驱动钻井设备 第一节 概述 一、用途 ZJ70D系列钻机是为满足油田深井勘探开发和出国承包钻井的要求而设计开发的一种SCR直流电驱动钻机。该钻机的总体设计参照了国内外同类电驱动钻机的优点。钻机基本参数符合SY／T5609标准，主要配套部件符合API规范，满足钻井新工艺的要求，技术性能和可靠性达到国际20世纪90年代的先进水平，该钻机还可配用顶部驱动钻井装置。 二、技术特点 (1)采用当今世界先进的AC—SCR-DC电传动动力系统。绞车、转盘和钻井泵可实现无 级调速，获得良好的钻井特性。启动平稳、传动效率高、负荷自动均衡分配。 (2)采用国内外成熟的先进技术和结构，并注意符合标准要求，使钻机的标准化、先进性上了一个台阶。 (3)采用模块化设计、多种组合方式，增强了钻机通用性、互换性，适应不同用户的需求。 (4)台面设备和井架低位安装，依靠绞车动力整体起升，方便安装并节省吊装设备。 (5)钻机布置整齐、协调，设备块数少，搬家拆装方便，满足钻机快速移运的要求。 (6)钻机可配置液压盘式刹车，带刹可加自动送钻装置，使钻井更加安全、省力、准确。 (?)采用了高效固控系统，净化设备集中安装，罐面清爽、干净、整洁。 三、电动钻机的发展 电驱动钻机最早开始于20世纪50年代中期，随后逐步完善、成熟。与机械驱动相比，电驱动具有调速性能好、经济性能高、可靠性强、故障率底、操作更安全、方便、灵活、易于实现自动控制等一系列的优越性。特别是全数字控制系统的出现，使得电驱动控制系统控制性能更完善，可靠性更高，调整及更改功能更便捷，故障诊断及维修更方便。电驱动可以通过可编程控制器获得很多机械驱动所无法实现的功能，如顺序操作和联锁功能等。 1. 国内外电动钻机的发展现状 国外在1994年已生产出了全自动化钻机样机。现已研制出自动化，智能化电动钻机，在钻井实践中取得了较好的使用效果。 (1)美国W-N Apache联合公司自动化钻机：其研制的自动化石油钻机，采用动力水龙头钻井方法，配备了自动移运和排放立根系统；采用微机控制系统，以监控钻机操作各工序正常作业；钻井深度为6096m。其特点是钻机的总重量较轻，安装拆卸时间减少50％，采用自动化控制系统，可在lmin之内完成接单根作业，节约钻井时间12％-15％；全钻机只需要2人进行操作。 (2)挪威自动化钻机：挪威Temco公司生产的全自动化钻机，采用液压驱动的顶部驱动钻井系统，选用了一种轻型钻机结构，可降低钻井成本；采用机器人进行操作，在钻机中采用了许多新材料和智能技术，使钻井作业全自动化。 (3)小井眼自动化石油钻机：采用动力水龙头钻井方式，液压大钳、自动卡瓦、水平堆放钻杆，由机械手进行移运与排放。该钻机自动化程度较高，接单根时间只需要6s。实际应用中，电驱动钻机比机械驱动钻机具有更好的经济效益。 我国电动钻机电气控制系统的研究始于20世纪70年代中期。20世纪80年代末，在借鉴国外先进技术的前提下，生产出我国第一台直流驱动的2J45D陆地电动钻机。20世纪90年代，通过引进国外核心电气控制模拟单元，生产出深井直流咆动钻机，如ZJ50D和ZJ70D。20世纪90年代后期，在引进国外全数字控制技术的基础上，开始全数字钻机电气控制系统的研究，如采用国外数字直流调速器，将模拟控制直流电动钻机升级为数字控制直流电动钻机。全数字电控系统是目前电控系统的主流，它是用微处理器实现软件控制，具有完善的故障自诊断、运行、显示和保护功能。全数字控制系统各环节的控制参数可实时调整，以满足钻井工艺的新要求和钻井工况的实时变化。 近几年将交流变频调速技术应用于石油钻采设备上，生产出全数字交流驱动电动钻机。交流驱动电动钻机采用了交流变频调速技术，能够适应钻井工艺的要求，简化了钻机的机械结构，减轻了维护保养工作，提高了安全性、可靠性和移运性，且绞车体积小、质量轻、故障少、维护方便；调速范围宽，可实现无级调速：能够以极低的速度恒扭矩输出，实现数控恒钻压自动送钻，对提高钻井时效、优化钻井工艺、处理井下事故等十分有利。新型司钻控制系统控制精确、操作简单，使司钻摆脱了繁重的体力劳动，并注重了操作技巧和钻井参数的优选。 国内目前电动钻机电气控制系统在控制技术上有模拟控制和数字控制两种形式。驱动方式上有直流驱动和交流驱动。电控装置品种齐全，可满足用户的不同需求。在功能上增加了起、下钻过程的位置闭环控制功能(即防止上碰下砸功能)，外加盘式刹车的使用，由此既保证了设备的安全运行，又减轻了司钻的操作紧张程度；同时还增加了自动送钻功能，达到了恒速恒压钻井，以适应不同的岩层结构，提高钻井质量。 2.电动钻机的发展趋