鉆機(jī)油改電技術(shù)改造

1、1鉆機(jī)油改電技術(shù)改造喻著成 梁子留 葉生莫(西部鉆探國(guó)際鉆井公司)摘要：針對(duì)原柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)存在的問(wèn)題，結(jié)合吐哈、玉門(mén)油田作業(yè)鉆機(jī)所用柴油機(jī) 消耗柴油的實(shí)際情況，提出利用高壓電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的改造方案。該方案既充分利用了油 田豐富的電力資源，節(jié)約了國(guó)家緊缺的能源，節(jié)省了鉆井成本，又增加了高壓電機(jī)、無(wú)級(jí) 調(diào)速偶合器、優(yōu)質(zhì)高壓補(bǔ)償電容器、可調(diào)的微機(jī)保護(hù)裝置、液態(tài)電阻軟啟動(dòng)器等高新技術(shù) 設(shè)備，提高了鉆機(jī)工作的可靠性、先進(jìn)性、經(jīng)濟(jì)性和安全

2、性。在投入現(xiàn)場(chǎng)使用后表明，改 造后的鉆機(jī)不但經(jīng)濟(jì)效益顯著，環(huán)境污染少，而且鉆井速度明顯提高，為以后各個(gè)油田柴 油機(jī)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的電動(dòng)化技術(shù)改造探索了一條成熟的改造道路。一、項(xiàng)目背景ZJ50J 鉆機(jī)是八十年代蘭州石油化工機(jī)械廠研制生產(chǎn)的中型鉆機(jī)，長(zhǎng)期以來(lái)一直是我 國(guó)的主力鉆機(jī)，在石油勘探開(kāi)發(fā)領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用。隨著驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的 PZ12V190 柴油機(jī)大 修次數(shù)的增加，該鉆機(jī)與上世紀(jì)九十年代研發(fā)生產(chǎn)的電驅(qū)動(dòng)、復(fù)合式驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)相比，逐漸 暴露出一些

3、弊端：鉆井成本高、工作效率低下、動(dòng)力匹配不合理、職工勞動(dòng)強(qiáng)度大、環(huán)境 污染大、不能滿足現(xiàn)代鉆井 HSE 工作要求等。原吐哈油田有 ZJ50J 鉆機(jī) 13 套，為上世紀(jì) 80 年代投產(chǎn)鉆機(jī)，已使用了 10 多年，大 修過(guò)多次，設(shè)備日益老化，其驅(qū)動(dòng)方式在使用中存在的缺點(diǎn)是：1.可靠性差：柴油機(jī)結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，容易出故障；2.鉆井成本高：每部鉆機(jī)每年消耗柴油約 115 噸，機(jī)油 15 噸，隨著油 價(jià)的不斷盤(pán)升，導(dǎo)致鉆井成本高；3.環(huán)境污染大:柴油

4、機(jī)跑、冒、滴、漏嚴(yán)重，對(duì)環(huán)境造成 很大的污染；4.不能調(diào)速:無(wú)法完全滿足固井、定向井、水平井等特殊鉆井工藝要求。2002 年 2 月，吐哈指揮部提出了對(duì)現(xiàn)有的 ZJ50J 鉆機(jī)進(jìn)行油改電的設(shè)想。原吐哈鉆井 公司成立了課題攻關(guān)小組，先后選派主管項(xiàng)目的工程師到蘭州石油化工機(jī)械廠、寶雞石油 機(jī)械廠、江蘇大眾電機(jī)廠、天水機(jī)床廠、西安儀表廠、湖北襄樊電機(jī)廠、山西永濟(jì)電機(jī)廠 等 7 個(gè)單位對(duì)油改電項(xiàng)目進(jìn)行了調(diào)查論證，制定了三套改造方案，于 2003

5、 年 3 月先后兩次 向局領(lǐng)導(dǎo)、公司領(lǐng)導(dǎo)、科技處等部門(mén)進(jìn)行了方案匯報(bào)。2003 年 5 月，鉆井公司批準(zhǔn)了優(yōu)選后的技術(shù)改造方案，2003 年 8 月下旬開(kāi)始設(shè)備的 外購(gòu)和電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與制造，2003 年 11 月在 50551 鉆井隊(duì)進(jìn)行安裝、調(diào)試和試運(yùn) 行，取得成功。該技術(shù)先后在多口井使用，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。二、改造方案1.方案描述1.1 機(jī)械傳動(dòng)：將原來(lái)驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的三臺(tái)柴油機(jī)更換為三臺(tái) 800KW 的高壓電動(dòng)機(jī)，分

6、別 經(jīng)三臺(tái)液力減速偶合器、球籠式萬(wàn)向軸與原減速器對(duì)接，高壓電機(jī)、液力減速偶合器中心 高與原柴油機(jī)中心高高度一致，確保沒(méi)有油田電網(wǎng)區(qū)域作業(yè)時(shí)，快速恢復(fù)原來(lái)的柴油機(jī)聯(lián) 結(jié)、驅(qū)動(dòng)方式。1.2 拆除壓風(fēng)機(jī)：在其位置上安裝 1 臺(tái) 37KW/400A 的電動(dòng)機(jī)+減速器，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障 時(shí)，起應(yīng)急作用（可以提起鉆具或轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)活動(dòng)鉆具，以防卡鉆） 。31.4 原 ZJ50J 鉆機(jī)電動(dòng)化改造前的傳動(dòng)示意圖 11.5 ZJ50J 鉆機(jī)電動(dòng)化改造后的傳動(dòng)

7、示意圖2.相關(guān)的改造參數(shù)技術(shù)參數(shù)項(xiàng) 目總功率(KW)最大扭矩(N．M)泵沖數(shù)(r/min)大鉤提升速度(m/s)轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速(r/min)大鉤提升載荷(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 3503.鉆機(jī)油改電特點(diǎn)3.1 放棄此前國(guó)內(nèi)外鉆機(jī)眾多的驅(qū)動(dòng)方式，采用多臺(tái)高壓電動(dòng)機(jī)加調(diào)速液力偶合器， 通過(guò)皮帶或鏈條并車(chē)，高壓電控系統(tǒng)控制

8、，聯(lián)合驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)。3.2 直接采用 10KV 或 6KV 的高壓電動(dòng)機(jī)，省去一臺(tái)大型變壓器，不但節(jié)約了投資，還 便于搬家、安裝。3.3 采用了調(diào)速液力偶合器。一是保護(hù)了電動(dòng)機(jī)，避免其過(guò)載、堵轉(zhuǎn)而燒壞；二是每 臺(tái)電動(dòng)機(jī)出力均衡；三是起到緩沖、吸振、柔性傳遞的作用；四是采用高壓電控系統(tǒng)集中 控制，自保功能全，安全性、可靠性高，操作簡(jiǎn)便；五是可用于多種類型的鉆機(jī)。既可以 用于新制造鉆機(jī)，也可以用于對(duì)現(xiàn)在使用的多臺(tái)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)，通過(guò)鏈條或皮帶并車(chē)的

9、鉆機(jī) 進(jìn)行技術(shù)改造和技術(shù)升級(jí)；六是到?jīng)]有電網(wǎng)的地方作業(yè)時(shí)，可以極其方便快捷地把電動(dòng)機(jī) 換成柴油機(jī)，恢復(fù)原驅(qū)動(dòng)形式。3.4 采用可靠并且可調(diào)的微機(jī)保護(hù)裝置，對(duì)人身、高壓電機(jī)和電網(wǎng)進(jìn)行保護(hù)。3.5 采用優(yōu)質(zhì)高壓補(bǔ)償電容器對(duì)電機(jī)進(jìn)行直接無(wú)功就地補(bǔ)償，節(jié)能效果顯著。3.6 自保功能齊全，基本實(shí)現(xiàn)無(wú)人看護(hù)，并且無(wú)跑、冒、滴、漏，降低了工人的勞動(dòng)3NB-1300C泥漿泵3NB-1300C泥漿泵DS45電磁剎車(chē) ZJ-50J絞車(chē)自動(dòng)壓風(fēng)機(jī)ZP-520