9000m交流变频钻机的研制

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1、9000m交流变频钻机的研制2007年第35卷第9期石油机械CHINAPETROLEUMMACHINERY一81一新产品开发9000m交流变频钻机的研制王进全贾秉彦(宝鸡石油机械有限责任公司)摘要针对目前国外9000nl钻机技术水平落后,不能实现自动化,智能化操作,无法满足现代超深井,复杂井以及欠平衡钻井等复杂工况要求的状况,研制了我国首台9000nl交流变频钻机.该钻机采用全数字交流变频和直流控制技术相结合,钻机的传动,控制及井架,底座等关键技术和集成技术达到了国际陆地钻机领先水平.现场应用表明,该钻机的各项性能指标达到了设计要求和现代钻井工

2、艺要求.关键词超深井钻井交流变频电动钻机结构特点技术创新引言早在2001年9月宝鸡石油机械有限责任公司就开始了9000nl钻机的申请立项工作.2002年1月经中石油集团公司科技发展部推荐获国家经贸委(现国家发改委)"十五"国家重大技术装备研制(科技攻关)立项.自此,9000nl钻机的研发被列人宝鸡石油机械有限责任公司的议事日程.在中油集团科技发展部的统一组织和协调下,2004年下半年,新疆石油管理局根据勘探开发工作需要,正式提出购买9000nl钻机的计划,并很快落实了总体要求和相关配套技术要求.2004年l2月,总体方案通过了中油集团公司组织的

3、专家会议评审.按照会议要求,宝鸡石油机械有限责任公司加快了研发步伐,并于2005年11月试制成功了具有我国自主知识产权的首台9000In交流变频钻机.钻机总体技术1.主要技术参数名义钻深:9000nl;最大钩载:6750kN;最大钻柱重力:3250kN;绞车额定功率:2940kW(4000HP);绞车挡数:I+IR交流变频驱动,无级调速;提升系统绳系:7×8;钻井钢丝绳直径:45mm(1英寸);提升系统滑轮外径:水龙头中心管通径:钻井泵型号及台数:2200HL,1台:1524mm(60英寸);102mm;F—l600HL,2台,F-一转盘开口名

4、义直径:952.5mm(37英寸);转盘挡数:I+IR交流变频电动机单独驱动,无级调速;井架型式及有效高度:"K"型,48nl;底座型式:旋升式;钻台高度:12nl;转盘梁底面高度:10nl;动力传动方式:绞车及转盘为Ac—Dc—Ac传动,3台钻井泵为Ac—scR—Dc传动;柴油发电机组型号:CAT3512B/SR4B;机组台数×输出功率:5×1900kVA;交流变频控制单元(VFD):一对一控制,5+2套单元;输人电压:600V,AC;输出电压,频率:0～600V,0～150Hz(可调);可控硅控制单元:一对一控制6套柜;输人电压:600V,

5、AC;输出电压:0～750V,DC可调;输出电流:0～1500A可调;MCC系统:600V/400V/230V,50Hz;自动送钻系统:变频电动机400V2×30kW(连续),变频控制单元0～400V,0～100Hz(可调),送钻最低速度:0.1m/h;一82一石油机械2007年第35卷第9期高压管汇:~102mm×70MPa,留有压井管汇与固井管汇接口;固控系统容量:630m.2.总体技术方案9000m钻机采用交流和直流复合驱动方式,即绞车,转盘为交流变频驱动,钻井泵为直流SCR驱动.钻机采用5台1900kVA柴油发电机组作为主动力,发出的6

6、00V,50Hz交流电经变频单元(VFD)变为0～140Hz交流电分别驱动绞车,转盘交流变频电动机.转盘采用独立驱动方式,由1台800kW的交流变频电动机通过齿轮减速箱驱动.绞车是单轴绞车,由4台800kW,0～2800r/rain的交流变频电动机驱动,经2台2级斜齿轮减速箱减速后,驱动绞车滚筒;绞车配有2套输入功率为37kW自动送钻装置,与主电动机相结合实现钻井全过程自动送钻;绞车安装在底座后台,实现了低位安装,低位工作,方便吊装和维护;绞车刹车采用液压盘式刹车与电动机能耗制动相组合的刹车方式.钻井泵由直流电驱动.柴油发电机组发出的600V,

7、50Hz交流电经交流柜,SCR柜整流后变为0～750V直流电,再经直流电动机驱动2台F一1600HL高压钻井泵和1台F一2200HL高压钻井泵,每台钻井泵各由2台800kW直流电动机驱动.钻机游动系统为7×8结构,采用顺穿绳方式,提升设备最大载荷能力为6750kN.钻机配置集电,液,气控,显示,监视,通讯,人机界面(触摸屏)一体化设计的司钻控制房,司钻坐在控制房可对钻机实现全面监控.井架为前开口型.底座为新型旋升式结构,不但实现了井架,钻台构件及包括司钻控制房,司钻偏房在内的全部钻台面设备的低位安装,整体起升,还实现了井架支脚及绞车均布置在低位

8、,这样底座起升载荷小,降低了底座起升风险,同时增加了井架及底座的整体稳定性.关键技术创新及总体技术水平1.关键技术创新9000m钻机是在近年来国内外钻