9000m交流變頻鉆機(jī)的研制

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1、9000m交流變頻鉆機(jī)的研制2007年第35卷第9期石油機(jī)械CHINAPETROLEUMMACHINERY一81一新產(chǎn)品開(kāi)發(fā)9000m交流變頻鉆機(jī)的研制王進(jìn)全賈秉彥(寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司)摘要針對(duì)目前國(guó)外9000nl鉆機(jī)技術(shù)水平落后,不能實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化,智能化操作,無(wú)法滿足現(xiàn)代超深井,復(fù)雜井以及欠平衡鉆井等復(fù)雜工況要求的狀況,研制了我國(guó)首臺(tái)9000nl交流變頻鉆機(jī).該鉆機(jī)采用全數(shù)字交流變頻和直流控制技術(shù)相結(jié)合,鉆機(jī)的傳動(dòng),控制及井架,底座等關(guān)鍵技術(shù)和集成技術(shù)達(dá)到了國(guó)際陸地鉆機(jī)領(lǐng)先水平.現(xiàn)場(chǎng)應(yīng)用表明,該鉆機(jī)的各項(xiàng)性能指標(biāo)達(dá)到了設(shè)計(jì)要求和現(xiàn)代鉆井工

2、藝要求.關(guān)鍵詞超深井鉆井交流變頻電動(dòng)鉆機(jī)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)技術(shù)創(chuàng)新引言早在2001年9月寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司就開(kāi)始了9000nl鉆機(jī)的申請(qǐng)立項(xiàng)工作.2002年1月經(jīng)中石油集團(tuán)公司科技發(fā)展部推薦獲國(guó)家經(jīng)貿(mào)委(現(xiàn)國(guó)家發(fā)改委)"十五"國(guó)家重大技術(shù)裝備研制(科技攻關(guān))立項(xiàng).自此,9000nl鉆機(jī)的研發(fā)被列人寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司的議事日程.在中油集團(tuán)科技發(fā)展部的統(tǒng)一組織和協(xié)調(diào)下,2004年下半年,新疆石油管理局根據(jù)勘探開(kāi)發(fā)工作需要,正式提出購(gòu)買9000nl鉆機(jī)的計(jì)劃,并很快落實(shí)了總體要求和相關(guān)配套技術(shù)要求.2004年l2月,總體方案通過(guò)了中油集團(tuán)公司組織的

3、專家會(huì)議評(píng)審.按照會(huì)議要求,寶雞石油機(jī)械有限責(zé)任公司加快了研發(fā)步伐,并于2005年11月試制成功了具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的首臺(tái)9000In交流變頻鉆機(jī).鉆機(jī)總體技術(shù)1.主要技術(shù)參數(shù)名義鉆深:9000nl;最大鉤載:6750kN;最大鉆柱重力:3250kN;絞車額定功率:2940kW(4000HP);絞車擋數(shù):I+IR交流變頻驅(qū)動(dòng),無(wú)級(jí)調(diào)速;提升系統(tǒng)繩系:7×8;鉆井鋼絲繩直徑:45mm(1英寸);提升系統(tǒng)滑輪外徑:水龍頭中心管通徑:鉆井泵型號(hào)及臺(tái)數(shù):2200HL,1臺(tái):1524mm(60英寸);102mm;F—l600HL,2臺(tái),F-一轉(zhuǎn)盤開(kāi)口名

4、義直徑:952.5mm(37英寸);轉(zhuǎn)盤擋數(shù):I+IR交流變頻電動(dòng)機(jī)單獨(dú)驅(qū)動(dòng),無(wú)級(jí)調(diào)速;井架型式及有效高度:"K"型,48nl;底座型式:旋升式;鉆臺(tái)高度:12nl;轉(zhuǎn)盤梁底面高度:10nl;動(dòng)力傳動(dòng)方式:絞車及轉(zhuǎn)盤為Ac—Dc—Ac傳動(dòng),3臺(tái)鉆井泵為Ac—scR—Dc傳動(dòng);柴油發(fā)電機(jī)組型號(hào):CAT3512B/SR4B;機(jī)組臺(tái)數(shù)×輸出功率:5×1900kVA;交流變頻控制單元(VFD):一對(duì)一控制,5+2套單元;輸人電壓:600V,AC;輸出電壓,頻率:0～600V,0～150Hz(可調(diào));可控硅控制單元:一對(duì)一控制6套柜;輸人電壓:600V,

5、AC;輸出電壓:0～750V,DC可調(diào);輸出電流:0～1500A可調(diào);MCC系統(tǒng):600V/400V/230V,50Hz;自動(dòng)送鉆系統(tǒng):變頻電動(dòng)機(jī)400V2×30kW(連續(xù)),變頻控制單元0～400V,0～100Hz(可調(diào)),送鉆最低速度:0.1m/h;一82一石油機(jī)械2007年第35卷第9期高壓管匯:~102mm×70MPa,留有壓井管匯與固井管匯接口;固控系統(tǒng)容量:630m.2.總體技術(shù)方案9000m鉆機(jī)采用交流和直流復(fù)合驅(qū)動(dòng)方式,即絞車,轉(zhuǎn)盤為交流變頻驅(qū)動(dòng),鉆井泵為直流SCR驅(qū)動(dòng).鉆機(jī)采用5臺(tái)1900kVA柴油發(fā)電機(jī)組作為主動(dòng)力,發(fā)出的6

6、00V,50Hz交流電經(jīng)變頻單元(VFD)變?yōu)?～140Hz交流電分別驅(qū)動(dòng)絞車,轉(zhuǎn)盤交流變頻電動(dòng)機(jī).轉(zhuǎn)盤采用獨(dú)立驅(qū)動(dòng)方式,由1臺(tái)800kW的交流變頻電動(dòng)機(jī)通過(guò)齒輪減速箱驅(qū)動(dòng).絞車是單軸絞車,由4臺(tái)800kW,0～2800r/rain的交流變頻電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng),經(jīng)2臺(tái)2級(jí)斜齒輪減速箱減速后,驅(qū)動(dòng)絞車滾筒;絞車配有2套輸入功率為37kW自動(dòng)送鉆裝置,與主電動(dòng)機(jī)相結(jié)合實(shí)現(xiàn)鉆井全過(guò)程自動(dòng)送鉆;絞車安裝在底座后臺(tái),實(shí)現(xiàn)了低位安裝,低位工作,方便吊裝和維護(hù);絞車剎車采用液壓盤式剎車與電動(dòng)機(jī)能耗制動(dòng)相組合的剎車方式.鉆井泵由直流電驅(qū)動(dòng).柴油發(fā)電機(jī)組發(fā)出的600V,

7、50Hz交流電經(jīng)交流柜,SCR柜整流后變?yōu)?～750V直流電,再經(jīng)直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)2臺(tái)F一1600HL高壓鉆井泵和1臺(tái)F一2200HL高壓鉆井泵,每臺(tái)鉆井泵各由2臺(tái)800kW直流電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng).鉆機(jī)游動(dòng)系統(tǒng)為7×8結(jié)構(gòu),采用順穿繩方式,提升設(shè)備最大載荷能力為6750kN.鉆機(jī)配置集電,液,氣控,顯示,監(jiān)視,通訊,人機(jī)界面(觸摸屏)一體化設(shè)計(jì)的司鉆控制房,司鉆坐在控制房可對(duì)鉆機(jī)實(shí)現(xiàn)全面監(jiān)控.井架為前開(kāi)口型.底座為新型旋升式結(jié)構(gòu),不但實(shí)現(xiàn)了井架,鉆臺(tái)構(gòu)件及包括司鉆控制房,司鉆偏房在內(nèi)的全部鉆臺(tái)面設(shè)備的低位安裝,整體起升,還實(shí)現(xiàn)了井架支腳及絞車均布置在低位

8、,這樣底座起升載荷小,降低了底座起升風(fēng)險(xiǎn),同時(shí)增加了井架及底座的整體穩(wěn)定性.關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新及總體技術(shù)水平1.關(guān)鍵技術(shù)創(chuàng)新9000m鉆機(jī)是在近年來(lái)國(guó)內(nèi)外鉆