鉆機油改電技術(shù)改造

1、1鉆機油改電技術(shù)改造喻著成 梁子留 葉生莫(西部鉆探國際鉆井公司)摘要：針對原柴油機驅(qū)動鉆機存在的問題，結(jié)合吐哈、玉門油田作業(yè)鉆機所用柴油機 消耗柴油的實際情況，提出利用高壓電動機驅(qū)動鉆機的改造方案。該方案既充分利用了油 田豐富的電力資源，節(jié)約了國家緊缺的能源，節(jié)省了鉆井成本，又增加了高壓電機、無級 調(diào)速偶合器、優(yōu)質(zhì)高壓補償電容器、可調(diào)的微機保護裝置、液態(tài)電阻軟啟動器等高新技術(shù) 設(shè)備，提高了鉆機工作的可靠性、先進性、經(jīng)濟性和安全

2、性。在投入現(xiàn)場使用后表明，改 造后的鉆機不但經(jīng)濟效益顯著，環(huán)境污染少，而且鉆井速度明顯提高，為以后各個油田柴 油機驅(qū)動鉆機的電動化技術(shù)改造探索了一條成熟的改造道路。一、項目背景ZJ50J 鉆機是八十年代蘭州石油化工機械廠研制生產(chǎn)的中型鉆機，長期以來一直是我 國的主力鉆機，在石油勘探開發(fā)領(lǐng)域發(fā)揮了巨大作用。隨著驅(qū)動鉆機的 PZ12V190 柴油機大 修次數(shù)的增加，該鉆機與上世紀(jì)九十年代研發(fā)生產(chǎn)的電驅(qū)動、復(fù)合式驅(qū)動鉆機相比，逐漸 暴露出一些

3、弊端：鉆井成本高、工作效率低下、動力匹配不合理、職工勞動強度大、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 13 套，為上世紀(jì) 80 年代投產(chǎn)鉆機，已使用了 10 多年，大 修過多次，設(shè)備日益老化，其驅(qū)動方式在使用中存在的缺點是：1.可靠性差：柴油機結(jié)構(gòu) 復(fù)雜，容易出故障；2.鉆井成本高：每部鉆機每年消耗柴油約 115 噸，機油 15 噸，隨著油 價的不斷盤升，導(dǎo)致鉆井成本高；3.環(huán)境污染大:柴油

4、機跑、冒、滴、漏嚴(yán)重，對環(huán)境造成 很大的污染；4.不能調(diào)速:無法完全滿足固井、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現(xiàn)有的 ZJ50J 鉆機進行油改電的設(shè)想。原吐哈鉆井 公司成立了課題攻關(guān)小組，先后選派主管項目的工程師到蘭州石油化工機械廠、寶雞石油 機械廠、江蘇大眾電機廠、天水機床廠、西安儀表廠、湖北襄樊電機廠、山西永濟電機廠 等 7 個單位對油改電項目進行了調(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)、科技處等部門進行了方案匯報。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 月下旬開始設(shè)備的 外購和電氣控制系統(tǒng)的設(shè)計與制造，2003 年 11 月在 50551 鉆井隊進行安裝、調(diào)試和試運 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)濟效益和社會效益。二、改造方案1.方案描述1.1 機械傳動：將原來驅(qū)動鉆機的三臺柴油機更換為三臺 800KW 的高壓電動機，分

6、別 經(jīng)三臺液力減速偶合器、球籠式萬向軸與原減速器對接，高壓電機、液力減速偶合器中心 高與原柴油機中心高高度一致，確保沒有油田電網(wǎng)區(qū)域作業(yè)時，快速恢復(fù)原來的柴油機聯(lián) 結(jié)、驅(qū)動方式。1.2 拆除壓風(fēng)機：在其位置上安裝 1 臺 37KW/400A 的電動機+減速器，當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障 時，起應(yīng)急作用（可以提起鉆具或轉(zhuǎn)動轉(zhuǎn)盤活動鉆具，以防卡鉆） 。31.4 原 ZJ50J 鉆機電動化改造前的傳動示意圖 11.5 ZJ50J 鉆機電動化改造后的傳動

7、示意圖2.相關(guān)的改造參數(shù)技術(shù)參數(shù)項 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.鉆機油改電特點3.1 放棄此前國內(nèi)外鉆機眾多的驅(qū)動方式，采用多臺高壓電動機加調(diào)速液力偶合器， 通過皮帶或鏈條并車，高壓電控系統(tǒng)控制

8、，聯(lián)合驅(qū)動鉆機。3.2 直接采用 10KV 或 6KV 的高壓電動機，省去一臺大型變壓器，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。一是保護了電動機，避免其過載、堵轉(zhuǎn)而燒壞；二是每 臺電動機出力均衡；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，操作簡便；五是可用于多種類型的鉆機。既可以 用于新制造鉆機，也可以用于對現(xiàn)在使用的多臺柴油機驅(qū)動，通過鏈條或皮帶并車的

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