解新 段世界

摘要：使用高压电网钻机设备方法可消除排放，降低噪音并达到更好的节能效果。分析了现场电源高压电网的方案，变频电动机驱动方案，高低压配电的安全性以及无功补偿的效果，并进行了研究，这项工艺已经成为变频电动机和钻机机械传动装置。

关键词：油改电;钻井工艺;适应性

油田钻机的常用驱动方法就是依靠柴油机来进行驱动，传统的驱动方法不仅油耗高，而且噪声特别大，会造成严重的环境污染。随着国家科学技术的不断发展，依靠电网电力来进行钻机驱动的方法是非常可行的，目前我国的大多数油田已经逐渐采用电网电力的方式来进行驱动钻机，但是在实际应用过程中，一定要根据油田的实际情况来选择不同的钻井工艺。

1钻机油改电核心技术原理

实行钻机油改电就是利用国家电网的电力替换柴油发电机来作为设备供电，然后使用電动机代替柴油发动机，为钻机设备提供动能。用电源滤波和电容补偿装置，可以减少电荷引起的谐波，电网钻机总功率因数比较高，使钻机达到了显着的节能，减排和降噪的效果。

基于电网钻机的主要技术是一种双箱式变电站，可从电网接收电力，的主要功能是：电网连接，电压降低和功耗，以及它通过低压电缆与钻井控制室和备用发电机的连接，确保为钻机设备供电。

电网钻机的次要技术是配置箱式电源滤波设备和容量补偿设备，其主要功能是：电源滤波器可以减少因使用大功率电子组件而造成的电网和发电机的污染，比如定向整流器，逆变器等;电容补偿器可根据负载使用情况自动补偿，并始终将电网功率因数保持在0.95以上，从而减少了来自电网或发电机的无功功率的负载需求，并提高了发电机的效率。

大功率逆变器的主要功能是控制逆变器电动机的启动，停止和速度，大功率变频电动机的主要功能是代替柴油发动机向钻机中提供动能。

2钻机油改电驱动总体方案

电网方案主要包括外围电源和全场电源两种方案，电网电源仅替换原来的2台柴油发电机组，并且保留了柴油机的动能;除了拥有1或2套柴油发电机作为备用的机房外，井场由电网供电，变速箱由电机驱动。

采油机通过液压耦合器/变速箱和万向节驱动整个变速箱。在安装过程中，柴油单元2和3被拆除，并且更换了两个发动机单元。电机单元联轴器盘通过联轴器直接连接到液压联轴器，通过联轴器直接连接到液力变矩器，电机单元固定块的输出具有640 mm和760 mm两种类型的耦合中心高度，可以适用于不同的设备。

高压室是用于配电，变压器，无功功率补偿设备等的高压设备。安装在配电室中的电力变压器的输入和输出为10kV/0.6 KV/0.4 KV，在负载中带有自动电压调节器，以适应电压波动。变压器的初级和次级侧均配备有高低压开关，用于隔离，控制和保护。高压侧还配备了辅助设备，例如地面检测器，测量仪器和计算机控制，低压室包括变速箱和配电柜。

3电机驱动方案

电机牵引方案通常包括三种方案：软启动，直流驱动和交流变频驱动。

软启动+交流电机的温和解决方案的特点是原理简单，操作简便，维护方便。缺点是启动电流大，由于电机以恒定速度运行，因此没有很大功率波动，并且有许多分支用于无功功率补偿。由于需要抑制某些谐波，因此需要增加对电抗器和电容器的协作要求。如果使用原始的液力联合器，软启动机的速度调节范围较小，考虑到绞车的高速和泥浆泵的低速，必须安装完整的变速箱，否则泥浆泵缸套磨损更快，造成更换次数比较多，不利于井下处理复杂的工作条件。

整流器+直流电动机的电驱动方案采用直流电动机和箱体的直接驱动形式，具有良好的调速性能，但是，DC功率因数较低，并且需要增加功率补偿能力，电机长时间处于低速档，并产生大量热量。

变频器电机直接或通过液力偶合器驱动整个变速箱，节能效率高，调速范围广，速度响应时间可以满足钻机调速要求。变频电机和柴油机的尺寸完全相同，直接进行更改，变频室中的PLC机柜可以控制变频器实现并联，调整参数设置和变频电动机速度设置。司钻控制箱和柴油机房共有3个控制箱，可通过总线进行通信。司钻控制箱可以指示发动机转速，工作状态和紧急停止功能。机房中的控制器可以显示发动机转速，并维护锁定按钮，同时启动和停止发动机。在钻井条件下，司钻可以设置转速，控制发动机转速并模拟柴油机尾部的调节以调节泵的冲击次数，还可以在泵冲击的允许范围内调整履带速度。在启动条件下，转盘停止工作，泵和绞车开始工作。当扭矩处于高位或低位，模拟柴油发动机的节气门控制功能来调节速度，在循环条件下，转盘停止工作，司钻可以将变速电动机速度控制旋钮重置为零，模拟柴油机的怠速状态，并在较低的泵冲下循环泥浆。

4油改电钻井工艺适应性

石油钻井条件十分复杂，使用油改电钻井后，整个变速箱可实现高速行驶。在井中复杂的情况下，当吊重较高时，可以低速提高机器的驱动性能，减少钻井事故的发生，具有电动钻井设备的优点。对于机械钻探设备，在井下条件复杂的情况下，该转盘可以实现高速旋转，所以在高原地区软启动和交流电动机驱动的变速箱不没有太大的作用，将霍尔传感器安装在电机的万向轴上，就可以通过PLC实现变频电机单元和备用柴油及的并联运行，以满足高原地区的钻井负荷要求，所以油田企业需要根据在油井情况来选择合适的钻井工艺，才能保证油井可以正常出油，提高油田的经济效益。

5结束语

通过使用电网作为驱动方式的钻机，不仅在节能方面有很大的突破性，而且也减少了对环境的污染，但是电网转机在使用过程中也会有很多的不足，一些钻井的位置离电网比较远，所以在前期投资方面比较大，但是从全面角度来发展，电网钻机不仅可以用做钻井，而且还可以用于试油、建站等工作。随着我国科技技术的不断发展，相信电网钻机一定会改善这些不足，对油田节能减排工作做出更大的贡献。

参考文献：

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