李浩光，马睿

（1.中国石油大学 信息与控制工程学院，山东 东营257061；2.中油管道机械制造有限公司，河北 廊坊065000）

石油钻井的能耗直接关系到油田的生产效益。钻机是钻井的重要设备，国内钻机主要有两种类型：以柴油机为动力的机械驱动钻机和电驱动钻机。由于电驱动钻机尚未全面普及，机械驱动钻机仍然占据相当的比例。以胜利油田渤海钻井总公司为例，现有柴油动力钻机约50套，每套钻机配备3台PZ12V190B型柴油机，主要规格参数：额定转速为1 500r／min；额定功率为882kW；柴油机燃油消耗量为150L／h，合计86t／m，该公司柴油消耗达3亿元／天。因此，加强技术改造、降低燃油消耗率，降低钻井费用是迫切需要的，也是节能降耗、挖潜增效的主要途径。

1 工作原理

柴油动力钻机以柴油机作为原动机，经动力传递装置，拖动井场大功率负荷设备，如：绞车、转盘、泥浆泵等。据测算，在整个钻进过程中，起下钻带来的下放钻具时间约占整个钻井时间的11%。起下钻过程中，绞车是柴油机的主要负荷设备，图1所示为绞车升、降钻杆时的负荷特性关系。

式中：P绞——特性绞车功率，kW；M绞——扭矩，N·m；n——转速，r／min。

可见绞车在起钻过程中，前57s提升钻杆时，M绞较大，速度也较高，绞车所需功率P绞较大；但是在卸扣和排放钻杆时速度比提升扭矩时低，只有提升钻具时的一半，绞车所需功率较低，约占整个起钻时间的33.3%。下钻时空钩提升时，绞车所需功率较大，而接钻杆上扣、下钻时，绞车所需功率较低，约占下钻时间的71.4%。为保证柴油机重载时不息火，目前机械驱动钻机柴油机的油门基本采用手动控制，不论负载轻重，都工作在1 300r／min，存在大马拉小车现象，造成燃油浪费。……