鉆机油改电技术改造.docVIP

钻机油改电技术改造 原吐哈油田有ZJ50J钻机13套，为上世纪80年代投产钻机，已使用了10多年，大修过多次，设备日益老化，其驱动方式在使用中存在的缺点是：1.可靠性差：柴油机结构复杂，容易出故障；2.钻井成本高：每部钻机每年消耗柴油约115吨，机油15吨，随着油价的不断盘升，导致钻井成本高；3.环境污染大:柴油机跑、冒、滴、漏严重，对环境造成很大的污染；4.不能调速:无法完全满足固井、定向井、水平井等特殊钻井工艺要求。 2002年2月，吐哈指挥部提出了对现有的ZJ50J钻机进行油改电的设想。原吐哈钻井公司成立了课题攻关小组，先后选派主管项目的工程师到兰州石油化工机械厂、宝鸡石油机械厂、江苏大众电机厂、天水机床厂、西安仪表厂、湖北襄樊电机厂、山西永济电机厂等7个单位对油改电项目进行了调查论证，制定了三套改造方案，于2003年3月先后两次向局领导、公司领导、科技处等部门进行了方案汇报。 2003年5月，钻井公司批准了优选后的技术改造方案，2003年8月下旬开始设备的外购和电气控制系统的设计与制造，2003年11月在50551钻井队进行安装、调试和试运行，取得成功。该技术先后在多口井使用，取得了显著的经济效益和社会效益。 二、改造方案 1.方案描述 1.1 机械传动：将原来驱动钻机的三台柴油机更换为三台800KW的高压电动机，分别经三台液力减速偶合器、球笼式万向轴与原减速器对接，高压电机、液力减速偶合器中心高与原柴油机中心高高度一致，确保没有油田电网区域作业时，快速恢复原来的柴油机联结、驱动方式。 1.2 拆除压风机：在其位置上安装1台37KW/400A的电动机+减速器，当电网出现故障时，起应急作用（可以提起钻具或转动转盘活动钻具，以防卡钻）。 1.3 电控系统：将油田10KV的高压电直接引入高压进线房，高压进线房装有高压进线柜、CT柜、PT柜等；高压电控房装有高压电机启动器柜、变压器、低压出线柜等；控制屏控制三台高压电机的启动、停止、紧急停车；显示屏显示电流、电压、频率、功率和无级调速器的输出转速等。 1.4 原ZJ50J钻机电动化改造前的传动示意图1 1.5 ZJ50J钻机电动化改造后的传动示意图 2.相关的改造参数 技术参数 项 目 总功率 (KW) 最大扭矩 (N．M) 泵冲数 (r/min) 大钩提升 速度(m/s) 转盘转 速(r/min) 大钩提升 载荷(T) 改造前 1987 6429 95 0.15—1.41 55--135 300 改造后 2400 7125 119 0.17—1.64 59--212 350 3.钻机油改电特点 3.1 放弃此前国内外钻机众多的驱动方式，采用多台高压电动机加调速液力偶合器，通过皮带或链条并车，高压电控系统控制，联合驱动钻机。 3.2 直接采用10KV或6KV的高压电动机，省去一台大型变压器，不但节约了投资，还便于搬家、安装。 3.3采用了调速液力偶合器。一是保护了电动机，避免其过载、堵转而烧坏；二是每台电动机出力均衡；三是起到缓冲、吸振、柔性传递的作用；四是采用高压电控系统集中控制，自保功能全，安全性、可靠性高，操作简便；五是可用于多种类型的钻机。既可以用于新制造钻机，也可以用于对现在使用的多台柴油机驱动，通过链条或皮带并车的钻机进行技术改造和技术升级；六是到没有电网的地方作业时，可以极其方便快捷地把电动机换成柴油机，恢复原驱动形式。 3.4 采用可靠并且可调的微机保护装置，对人身、高压电机和电网进行保护。 3.5 采用优质高压补偿电容器对电机进行直接无功就地补偿，节能效果显著。 3.6 自保功能齐全，基本实现无人看护，并且无跑、冒、滴、漏，降低了工人的劳动强度，减少了环境污染，符合HSE的规范要求。 3.7调速正车装置与高压电机及钻机传动系统互相匹配，确保调速正车装置系统正常工作时在高效区。 4.新技术的应用情况 4.1在国内油田首次直接将10KV高压电引入电动机，并且用高压电机作为驱动钻机的动力源，简化了电路，提高了效率； 4.2国内油田首次使用移动式高压电控系统，给高压电机供电并对其进行控制和保护； 4.3首次使用无级调速正车装置对钻机进行无级调速，调配多台高压电机使之出力均衡，具有吸震和缓冲的作用，降低了高压电机的传动硬特性，提高了传动系统和泥浆泵的使用寿命； 4.4 利用了液态电阻启动器，启动电流低于额定电流的3倍，对电网冲击小，可频繁启动、适应环境温度宽； 4.5对三台高压电机采用微机保护，设置有速断、过电流、过负荷、低电压、零序等保护功能，确保人身、电机、电网的安全； 4.6对三台电机支撑轴承选用世界名牌轴承—SKF轴承，进一步提高电动机的工作可靠性； 4.7加装了UPS不间断电源，220V交流