一、引言
油田鉆機(jī)是油井生產(chǎn)的最主要的設(shè)備之一,它的正常運(yùn)轉(zhuǎn)和工作效率直接關(guān)系到油井的經(jīng)濟(jì)建設(shè)和成井率。 由于其鉆井工藝的特殊性,對鉆機(jī)電控設(shè)備要求特別苛刻,特別在變頻器選用上非常謹(jǐn)慎,一直是國外產(chǎn)品的天下。由于國外變頻器存在價(jià)格昂貴,調(diào)試周期長,維修周期長的缺點(diǎn),油田上因變頻器故障卻得不到及時(shí)維修造成質(zhì)量事故的現(xiàn)象時(shí)有發(fā)生。并且國外變頻器在結(jié)構(gòu)上采用變頻器并聯(lián)的形式,占地面積大,給井隊(duì)搬家?guī)聿槐匾穆闊T谶@種形式下,我們針對鉆機(jī)的特殊工況,自主研發(fā)了可替代進(jìn)口機(jī)的高性能國產(chǎn)鉆機(jī)專用變頻器。該變頻器采用單元并聯(lián),體積小,重量輕,便于安裝、維護(hù),調(diào)試容易,效率高,性能穩(wěn)定。
變頻驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)較傳統(tǒng)鉆機(jī)有以下優(yōu)點(diǎn):節(jié)能,操作簡單,無級調(diào)速,控制精度高,工作效率高。變頻技術(shù)在油田鉆機(jī)上的開發(fā)應(yīng)用,不僅提高了鉆機(jī)的水平,改善了鉆機(jī)的操作性能,更重要的是加強(qiáng)了鉆機(jī)的作業(yè)能力,提高了鉆井效率和質(zhì)量。
二、原油田鉆機(jī)系統(tǒng)存在的問題
大慶市石油管理局井下鉆井公司原有一套可打 3000 米深度的鉆井設(shè)備。該設(shè)備控制系統(tǒng)主要包括三大部分:動(dòng)力系統(tǒng)(由 2 × 500KW 柴油發(fā)電機(jī)組構(gòu)成, 2 臺機(jī)組并網(wǎng)于 3 相, 380V/50Hz 交流母線);泥漿循環(huán)系統(tǒng);鉆井傳動(dòng)系統(tǒng)(包括 1 套 500KW 電機(jī)轉(zhuǎn)盤和絞車驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、 4 臺 45KW 電機(jī)如液壓泵等)。
該控制系統(tǒng)存在以下問題:
(1)司鉆工只有通過不斷更換五個(gè)檔位,才能調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)盤轉(zhuǎn)速和鉆進(jìn)壓力,進(jìn)而改變鉆進(jìn)速度,工作效率低。
(2) 每次 換檔時(shí) , 電動(dòng)機(jī)要反復(fù)啟停幾次 ,在起動(dòng)過程中會(huì)產(chǎn)生過大的啟動(dòng)電流, 對電網(wǎng)和其他設(shè)備造成沖擊 ,常因 電動(dòng)機(jī)啟動(dòng)電流大而引起發(fā)電機(jī)組電壓下降,其他設(shè)備無法正常工作。
(3) 低速提升時(shí) , 只有更換低檔位才能達(dá)到低速控制要求 ,而 電動(dòng)機(jī)在鉆井過程中處于工頻運(yùn)行狀態(tài),浪費(fèi)了大量的電能。
針對原控制系統(tǒng)存在工作效率低,操作復(fù)雜等諸多問題,我們配合大慶市石油管理局井下鉆井公司對該油田鉆機(jī)進(jìn)行了變頻改造。
三、技術(shù)改造方案
鉆井傳動(dòng)系統(tǒng)是油田鉆機(jī)系統(tǒng)中必備的組成部分,一旦傳動(dòng)系統(tǒng)不能運(yùn)行,不但影響生產(chǎn),造成巨大經(jīng)濟(jì)損失(如卡鉆),還有可能威脅到現(xiàn)場生產(chǎn)人員的人身安全(如井噴),所以對傳動(dòng)系統(tǒng)要求具有極高的可靠性。 我公司是國內(nèi)最早研制變頻器的公司之一,具有低壓大功率變頻器多年成功運(yùn)行的生產(chǎn)經(jīng)驗(yàn),且性價(jià)比高。根據(jù) “經(jīng)濟(jì)、高效、可靠”的原則, 大慶市石油管理局井下鉆井公司選擇了我公司生產(chǎn)的 JD - BP32 - 500 型 ( 500KW/380V )鉆機(jī)專用 變頻器,該 鉆機(jī)專用 變頻器配備了工業(yè)控制計(jì)算機(jī)作為上一級監(jiān)控系統(tǒng),液晶觸摸操作,可對各種運(yùn)行數(shù)據(jù)進(jìn)行監(jiān)控,具備完善的保護(hù)功能和定位監(jiān)控系統(tǒng),自動(dòng)化程度高。
1 .鉆機(jī)專用 變頻器系統(tǒng)組成框圖
該系統(tǒng)組成框圖如圖 1 示:
K 萬能斷路器
C 交流接觸器
M 絞車電機(jī)
2 .鉆機(jī)專用 變頻器系統(tǒng)介紹
該系統(tǒng)包括四部分 ∶
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