復(fù)雜鉆井工藝急需提高石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)性能
隨著石油勘探開(kāi)發(fā)工作的發(fā)展，鉆井難度不斷增加，鉆遇地層日益復(fù)雜，石油勘探正在向更深的海域和陸地深處進(jìn)行鉆井，新型鉆井新工藝及特殊油氣層開(kāi)采需要發(fā)展的水平井、定向井、超深井等特殊鉆井工藝技術(shù)不斷涌現(xiàn)，對(duì)石油鉆機(jī)的性能提出了更高的要求，也使得石油鉆機(jī)轉(zhuǎn)盤(pán)必須突破傳統(tǒng)的結(jié)構(gòu)形式，以滿(mǎn)足各類(lèi)鉆井工藝的要求。
目前我國(guó)在用鉆機(jī)及轉(zhuǎn)盤(pán)普遍老化，機(jī)械化、智能化進(jìn)程滯后，嚴(yán)重制約著鉆井速度和井身質(zhì)量的進(jìn)一步提高。整個(gè)石油鉆機(jī)及轉(zhuǎn)盤(pán)研制工作基本停留在仿造與跟蹤階段，創(chuàng)新所占比例較小，具有我國(guó)獨(dú)立自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的石油鉆機(jī)及轉(zhuǎn)盤(pán)系統(tǒng)更少。
為了滿(mǎn)足復(fù)雜鉆井工藝的需求，保障石油鉆機(jī)的多樣性、適應(yīng)性，勝利油田鉆井院機(jī)械所于2009年展開(kāi)了中石化集團(tuán)公司重大裝備研制項(xiàng)目新型交流變頻電機(jī)直驅(qū)轉(zhuǎn)盤(pán)研制工作。
電機(jī)直驅(qū)轉(zhuǎn)盤(pán)驅(qū)動(dòng)裝置填補(bǔ)國(guó)內(nèi)空白
針對(duì)當(dāng)前石油鉆機(jī)用轉(zhuǎn)盤(pán)系統(tǒng)存在的問(wèn)題，鉆井院科技人員展開(kāi)攻關(guān)。項(xiàng)目組從最初的技術(shù)方案論證到轉(zhuǎn)盤(pán)單元的模塊化設(shè)計(jì)，從圖紙繪制到樣機(jī)制造，從室內(nèi)實(shí)驗(yàn)到現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)，每一個(gè)細(xì)節(jié)都力爭(zhēng)做到盡善盡美。
經(jīng)過(guò)一年多的刻苦攻關(guān)，經(jīng)歷多次的摸索試驗(yàn)，最終通過(guò)應(yīng)用交流變頻技術(shù)實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)盤(pán)單獨(dú)無(wú)級(jí)調(diào)速，即采用低速大扭矩交流變頻電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)的獨(dú)立驅(qū)動(dòng)裝置，解決了機(jī)械鉆機(jī)統(tǒng)一驅(qū)動(dòng)形式中存在轉(zhuǎn)盤(pán)、泥漿泵、絞車(chē)運(yùn)行參數(shù)相互制約的矛盾，優(yōu)化鉆機(jī)綜合性能，提高了鉆井的質(zhì)量和效率。
該裝置采用的轉(zhuǎn)盤(pán)為ZP275DB型，配置的是功率為450千瓦的低速大扭矩防爆交流變頻電機(jī)，電機(jī)通過(guò)萬(wàn)向軸直接驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，使得設(shè)備控制更加精準(zhǔn)。轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速每分鐘可在0 到265轉(zhuǎn)之間實(shí)現(xiàn)無(wú)級(jí)調(diào)速，電機(jī)可以快速實(shí)現(xiàn)正反轉(zhuǎn)的快速切換，轉(zhuǎn)盤(pán)可實(shí)現(xiàn)數(shù)字控制和自動(dòng)智能控制，可根據(jù)鉆井工藝要求來(lái)設(shè)置轉(zhuǎn)盤(pán)的轉(zhuǎn)速和扭矩，轉(zhuǎn)速和扭矩之間可進(jìn)行聯(lián)動(dòng)，當(dāng)扭矩達(dá)到設(shè)定值時(shí)，其轉(zhuǎn)速將自動(dòng)減慢，以滿(mǎn)足扭矩要求。當(dāng)轉(zhuǎn)速達(dá)到設(shè)定值時(shí)，其轉(zhuǎn)盤(pán)轉(zhuǎn)速將在該值下穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)。轉(zhuǎn)盤(pán)采用全數(shù)字控制，具有較高的安全性和操作性。
新型的轉(zhuǎn)盤(pán)獨(dú)立電驅(qū)動(dòng)設(shè)備，是一項(xiàng)具有我國(guó)自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的專(zhuān)有技術(shù)，(已獲得中國(guó)專(zhuān)利：專(zhuān)利號(hào)：200920018064.9)。該轉(zhuǎn)盤(pán)系統(tǒng)的研制成功，極大地提高了鉆機(jī)的自動(dòng)化水平，填補(bǔ)了我國(guó)石油礦場(chǎng)新型鉆井轉(zhuǎn)盤(pán)的空白。
廣闊的應(yīng)用前景
我國(guó)在用鉆機(jī)及轉(zhuǎn)盤(pán)普遍老化，嚴(yán)重影響著我國(guó)新型鉆機(jī)的發(fā)展，致使我國(guó)鉆機(jī)在適應(yīng)性、可靠性、品種多樣性和系列化、自動(dòng)化、智能化等方面與發(fā)達(dá)國(guó)家石油鉆機(jī)的相比還有相當(dāng)大的差距。
這種新型交流變頻電驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)的研制成功，極大地提高了石油鉆機(jī)的自動(dòng)化水平，具有輸出扭矩大、傳動(dòng)效率高、操作簡(jiǎn)單、免維護(hù)等特點(diǎn)的新型交流變頻電驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤(pán)，更加適合于水平井等復(fù)雜結(jié)構(gòu)井和特殊工藝井的鉆進(jìn)施工。由于這種轉(zhuǎn)盤(pán)工作無(wú)火花，對(duì)氣田鉆井更安全，因而具有廣闊的推廣應(yīng)用前景和市場(chǎng)需求。
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