电动钻机与机械钻机大钩提升速度的对比

石油钻机的最大钻柱重量与最大钩载的区别钻井机械第一章石油钻机是指用来进行石油与天然气勘探、开发的成套钻井设备。

盘钻机是成套钻井设备中的基本形式,也称常规钻机。

此外,为适应各种地理环境和地质条件加快钻井速度、降低钻井成本、提高钻井综合效益,近年来世界各国在转盘钻机的基础上研制了各种类型的具有特殊用途的钻机,如沙漠钻机、丛式井钻机、顶驱钻机、小井眼钻机、连续柔管钻机等特殊钻机.现代钻机是一套大型的综合性机组,为了满足油气钻井的需要,整套钻机是由若干系统和设备组成的.本章从整体上,简要介绍关于钻机的基本概念和基本知识。

第一节钻井工艺对钻机的要求及钻机的特点一、钻井工艺对钻机的要求钻机设备的配置与钻井方法密切相关,目前,世界各国普遍采用的钻井方法是旋转钻井法。

即利用钻头旋转破碎岩石，形成井身；利用钻柱将钻头送到井底；利用大钩、游车、天车、绞车起下钻杆柱；利用转盘或顶部驱动装置带动钻头、钻杆柱旋转；利用钻井泵输送高压钻井液，带出井底岩屑，如右图显然，旋转钻井法要求钻井机械设备具有以下三方面基础能力：（1）旋转钻进的能力：钻井工艺要求钻井机械设备能为钻具（钻杆柱和钻头）提供一定的转矩和转速，并维持一定的钻压（钻杆柱捉用在钻头上的重力）。

（2）起下钻具的能力：钻井工艺要求钻井机械设备应具有一定的起重能力及起升速度（能起出或下入全部钻杆柱和套管柱）。

（3）清洗井底的能力：钻井工艺要求钻井机械设备应具有清洗井底并携带岩屑的能力，能提供较高的泵压，使钻井液通过钻杆柱中孔，冲击清洗井底，并将岩屑带出井外。

此外，考虑到钻井作业流动性大的特点，钻机设备要容易安装、拆卸和运输。

钻机的使用维修工作必须简便易行，钻机的易损零部件应便于更换。

钻机设备的配置和各种设备的工作能力、技术指标都是根据钻井工艺对钻机的以上三项基本要求确定的。

在钻机的基本参数中对转盘的转矩与功率、大钩起重及功率、钻井泵的许用泵压与功率提出了要求。

在这三组参数中，转盘的转矩，大钩的起重量，钻井泵的许用泵压，都是受到机件强度限制的。

1电动钻机的发展电驱动用于钻机最早开始于20世纪50年代中期，随后逐步完善、成熟。

与机械驱动相比，电驱动具有调速特性好、经济性能高、可靠性强、故障率低、操作更安全、方便、灵活、易于实现自动控制等一系列的优越性：特别是全数字控制系统的出现，使得电驱动控制系统控制性能更完善，可靠性更高，调整及更改功能更便捷，故障诊断及维修更方便：电驱动可以通过可编程控制器获得很多机械驱动所无法实现的功能，如顺序操作和联锁功能等。

1.3. 1 国内外电动钻机的发展现状国外在1994年已生产出了全自动化钻机样机。

现已研制出自动化、智能化电动钻机，在钻井实践中取得了较好的使用效果。

我国电动钻机电气控制系统的研究始于20世纪70年代中期。

20世纪80年代末，在借鉴国外先进技术的前提下，生产出我国第一台直流驱动的ZJ45D陆地电动钻机。

20 世纪90年代，通过引进国外核心电气控制模拟单元，生产出深井直流电动钻机，如ZJ50D和ZJ70D。

20世纪90年代后期，在引进国外全数字控制技术的基础上，开始全数字钻机电气控制系统的研究，如采用国外数字直流调速器，将模拟控制直流电动钻机升级为数字控制直流电动钻机。

全数字电控系统是目前电控系统的主流，它是用微处理器实现软件控制，具有完善的故障自诊断、运行、显示和保护功能、，全数字控制系统各环节的控制参数可实时调整．以满足钻井工艺新要求和钻井工况的实时变化。

近几年将交流变频调速技术应用于石油钻采设备上，生产出全数字交流驱动电动钻机。

交流驱动电动钻机采用了交流变频调速技术。

能够适应钻井工艺的要求．简化了钻机的机械结构，减轻了维护保养工作，提高了安全性、可靠性和移运性，且绞车体积小、质量轻、故障少、维护方便；调速范围宽，可实现无级调运：能够以极低的速度恒扭矩输出。

实现数控恒钻压自动送钻，对提高钻井时效、优化钻井工艺、处理井下事故十分有利。

新型司钻控制系统控制精确、操作简单，使司钻摆脱了繁重的体力劳动，并注重了操作技巧和钻井参数的优选。

《石油钻机型式与基本参数》修订标准技术分析1标准制修订回顾70年代我国石油工业蓬勃发展，但装备落后。

在这种形势下，1975年原石油工业部与机械工业部联合组织成立了“钻机系列化及链条钻机调查小组”，1978年又成立了“三化小组”，在分析各国钻机标准及美国钻机和API规范的基础上，起草了我国《石油钻机型式与基本参数》标准。

1979报国家标准总局，经批准定为中华人民共和国国家标准，标准号为GB1806—79，于1981-01实施。

此标准在技术上的显著特点是，在最大钩载参数上突破了以往沿袭原苏联、罗马尼亚标准的作法，这两国标准基本上是根据综合井身结构下套管负荷需要来确定最大钩载；我国这次标准是在有关规范和设计准则要求下，最大限度地发挥钻机绞车本身能力可提供的负荷来确定最大钩载。

因此，该标准制订的这一参数比苏、罗标准均要大(见表1)，它较大地提高了钻机对地层和钻井工艺的适应能力。

表1GB1806—79与苏76*和罗75*标准的最大钩载对比注：*指1976年或1975年标准。

首次标准发布以来，至今已进行了2次修订，它们在规范和促进我国石油钻机发展上起到了重要作用。

前后标准对比见表2。

表2历次钻机标准主要参数对比2美国石油钻机技术基本作法美国在世界石油钻机技术和销售量上均属首位，与国际技术接轨实质上是与以美国为代表的技术作法及采用API规范接轨。

我国石油钻机标准采纳了这一趋向。

就普遍使用的机械驱动钻机而言，美国在60年代已达成熟阶段，从那时至70年代其石油机械制造业得到迅速发展。

钻机制造公司主要有8大家，统计1973年美国286个陆地和40个海洋钻井公司使用的1 891台钻机，这8家所占比例达90%，其中尤以National、Emsco、Ideco公司为甚，它们所占比例分别为，National30.8%，Emscoo 13.9%,Ideco10.7%，Oil Well8.25%，Mid-Continent8.25%，Wilson7.15%，Cardner-Denver5.15%，Brewster4.85%。

现代石油钻机广泛使用它励直流电动机，这里主要讲它的调速特性。 它励直流电动机的基本调速方式有： 1、在电枢电路中串电阻调速（见曲线） 特点：空载转速不变；转速只能下调；转速越低，特性越软；
调速方便；调节电阻长期大量耗电，不经济。 适用场合：中小功率电机。石油钻机不适用。
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2、降低电枢电压调速（见曲线） 特点： 1）转速只能下调；硬特性不变（固有特性曲线平移）； 2）调速方便；调速范围大；经济性好。
是当今电驱动钻机的主力机型之一。
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四、AC—VF—AC 电驱动钻机
基本原理 用柴油机带动交流发电机发出交流电，通过可 控硅变频器，得到可以改变频率的交流电，驱动交流电动机工 作，从而带动钻机各工作机工作。
在可控硅变频器的内部，经历两次电流性质的改变：首先 用晶闸管整流电路将交流电转变为可调电压的直流电，再用逆 变器将可调直流电转变为可调频率的交流电。 （见图）
第一章 电驱动钻机
本章目录
第一节 电驱动钻机的类型及特点
一、AC—AC 电驱动钻机 二、DC—DC 电驱动钻机 三、AC—SCR—DC 电驱动钻机 四、AC—CF—AC 电驱动钻机
第二节 电动机的机械特性
一、机械特性的分类 二、电动机的固有机械特性 三、直流电动机的人为机械特性 四、钻机用它励直流电动机的人为机械特性
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三、AC—SCR—DC 电驱动钻机
这是当前世界最流行的电驱动钻机类型。 1、动力分配 由柴油机带动交流发电机发交流电，通过电网实现动力并 车，集中供电。再经可控硅整流装置将交流电变为直流电，驱 动直流电动机，从而带动工作机工作。
典型的动力分配图如下。
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2、AC—SCR—DC 电驱动钻机的特点 （1）具有AC—AC 、 DC—DC 电驱动钻机的全部 优点； （2）用直流电动机价格高、寿命短，还需特别 需考虑防爆问题。 （3）投资成本略高于DC—DC电驱动钻机。