70LDB型机电复合钻机电动化改造论文.doc

70LDB型机电复合钻机电动化改造论文 一、引言 随着钻井设备的不断更新电动钻机以其调速特性好、可靠性强、故障率低、操作更安全、方便、灵活等一系列的优势成为钻井市场的主力军如何让机电复合钻机也拥有电动钻机的优势笔者根据70LDB钻机动力系统及传动系统提出机电复合钻机电动化改造方案提升钻机性能 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G12V190PZL3/0(810kW1300RPM)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01500RPM(实际使用过程中转速在6001250HPM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69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1514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1514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45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56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200?300万 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