钻机_70LDB型机电复合钻机电动化改造

70LDB型机电复合钻机电动化改造

二、70LDB型机电复合钻机动力系统及传动系统简介 2.1动力及传动系统组成 70LDB型复合钻机的动力及传动系统有以下几部分组成：
1)3台G12V190PZL~3/0(810kW，1300RPM)柴油机偶合WlM。

2)2台400kW柴油发电机组和1台720kW柴油发电机组。发电机为井场 提供交流400V交流电，通过MCC(MotorControlCenter,MCC)房分配，驱动井场所 有用电设备。

3)并车箱。柴油机输出动力通过耦合器经并车箱分别驱动绞车、泥浆 泵、自动压风机。

4)600kW/400V交流变频电机通过变速箱驱动转盘，无级调速。

2.2动力及传动系统特点 1)模块式总体传动布局，能快速拆si检修、调整、检査。

2)柴油机偶合器机组、、并车箱、绞车、系^：间，’用万向轴传递动 力，不需要复杂的找正。_i 3)转盘采用交流变频电机独立驱动，解决了以往钻机传动上钻台的困 难。’ 4)由于采用了低位绞车，解决了绞车上髙钻台的难题。

三、70LDB型机电复合钻机电动化改造方案概述。3.1机械部分改造 1)指加2台1000kW、1500RPM直流电动机及液力偶合器组，替换原有 柴油机耦合器机组。液力偶合器通过联轴器分别与电动机、柴油机相连，液力偶 合器一端接万向轴，万向轴的另一端通过气动离合器连接并车箱。可以保留一台 柴油机耦合器机组，作为应急使用。

2)增加两套CAT3512B柴油机组，每台柴油机功率为1330kW,转速 1500RPM，每台驱动一台CATSR41900kVA,600V、3Ph、50Hz的发电机。保留2 台400kW柴油发电机组作为辅助发电机组，输出电压400V。

3.2电气部分改造 增加一套电气控制系统,包括SCR(SiliconControlledRectifier,SCR)房和 司钻控制柜，控制两台直流电机。利用简化70D钻机SCR房设计方案制作电气控 制系统：配备一台600V/400V、1250kVA干式变压器，给MCC房供电，驱动400V 电力负载，SCR房可省去MCC控制部分；
利用去除MCC部分节省的空间配置动 态无功补偿装置，提髙电网功率因数；
保留2或3套交流控制柜，实现柴油发电机 组接人和控制；
保留2或3套（第3套可以备用，也可用来扩展3号栗）直流控制柜， 实现对直流电机的控制。在司钻操作台增加司钻控制柜，方便操作者进行动力逢 式选择、电机起动和调速等操作。

为方便接人成熟区块油田电网，使用网电为井场设备提供电力，可以 增加一套高低压变配电系统。通过10kV/0.6kV、2500kVA移动式髙低压变配电系 统将油区10kV高压电转换为600V交流电，利用SCR房预留电源进线端子接人 SCR房。

四、机电复合钻机电动化改造系统优点 1)机电复合钻机通过电动化改造，使其拥有了电动钻机的优势。

在钻井过程中，机电复合钻机由于柴油机运转速度的限制了钻井泵的 最低泵冲，使得钻井泵在使用过程中排量的调整受到很大的影响。特别是在上部 地层快速钻进阶段,工程要求双泵钻进,充分利用水力破岩，大排量保证携砂。随 着井深的增加，泵压不断上升，当立管压力达到20MPa左右时，逐渐调整柴油机 转速降低泵冲，当柴油机转速调整到怠速附近时，只能靠更换较小的钻井泵缸套来提髙柴油机转速，来保证柴油机的正常使用，这样既增加了工作人员的劳动量 又减少了双泵钻进的时间，同时柴油机长期低转速、大负荷的使用，故障率增加， 加速设备磨损。使用直流电动机，调速范围广，理论调速范围0-1500RPM(实际 使用过程中转速在600-1250HPM调整），解决了上述难题，延长双栗钻进的时间， 有利于井下安全。

2)无功消耗少，节约成本。

当前70D钻机配备800KW直流电机6-9台，改造方案中增加两台大功 率（1000KW)直流电动机，相对70D钻机直流电机的数量大大减少，无功消耗少， 无功补偿装置容量需求少，电网功率因数髙，减少能源浪费。同时，由于控制电 机数量少，大大简化SCR房的配置，成本投人较70D钻机少。

3)动力灵活调配，便于网电接入 在生产过程中根据负荷和工况可以灵活调配动力源。70LDB型机电复 合钻机，总峰值功率在1700KW左右（根据哈15-14井网电使用情况统计而得）， 两台CAT3512B和两台辅助发电机多种匹配模式，合理使用动力设备,减少损耗。

根据哈15-14井网电使用统计来看，日平均有功$率大多都在 1000KW(日耗电量24000度）附近，由于70LDB钻机转基采用独立驱动模式，转 盘电机可以由辅助发电机供电，因此根据生产情况大多时间可以使用一台 CAT3512g柴油发电机组加一台辅助发电机运行模式即可，日耗油量在4~5吨 L1000kW的平均有功功率对电动钻机来说处于不易调配动力设备的功率区间，由 于功率因数低（0.7左右）使用一台CAT3512B电流大、负荷重，不宜长时间工作；

只能使用两台，工作效率低，油耗增加，在有功功率1000kW时，两台CAT3512B 柴油发电机组每天耗油量在5~6吨。这样相同有功负荷，70D电动钻机每天多耗 油1吨左右，每年多消耗柴油300吨左右，多消耗成本200300万。

油田电网分布区域可以通过增加上文提到的移动式髙低压变配电系 统，方便接人油田电网，利用网电提供电力，更加经济。

4)保留一套柴油机耦合器机组，可以在SCR电控系统不正常时应急使 用，提升了钻机的可靠性。

五、结论70LDB机电复合钻机通过电动化改造，拥有了电动钻机的优势，钻机 性能得到很大的提升，同时动力模式多样，能耗减少，提高了整套钻机的经济性 和可靠性。

作者简介：梁茂典（1980~)，男，山东定陶人，中石化胜利工程有限公司 塔里木分公司，工程师，学士学位，现主要从事电动钻机电控系统的维护、管理 工作。