刘亮

（中石化中原石油工程有限公司钻井三公司，河南 开封 475300）

一、石油钻机组成及工作原理

钻机主要是由旋转机构、钻井液循环机构、起升机构、动力驱动设备、传动系统、控制系统、钻机底座等部分组成。

钻机的主要运动部分由纵向运动和水平旋转运动两部分组成。水平旋转运动是由顶部驱动装置或转盘来驱使钻杆水平旋转，带动井底钻头旋转，破碎岩石，保证钻头的持续向下钻进。纵向运动部分由绞车带动，通过游车带动整个钻具，负责钻具的起升（更换钻头或增加钻杆）和下降（正常钻进）。钻机中的辅助设备同样必不可少，它能够配合钻进部分工作达到更好的钻进效果。

二、电气自动送钻系统

电气自动送钻系统指电动（拖动源为电力）式、输出给进量通过电气调节控制的送钻装置。与其他方式相比较，具有动力稳定、响应速度快、滚筒能够双向转动的优点，目前是钻机，特别是电动钻机送钻装置采用的主流方式，其中电动钻机的又分为单独电机拖动、绞车电机拖动两种。这两种方式除传动机构变比对控制精度有影响外，电气系统结构完全一致，即：输出给进量采用负反馈外闭环PI 电气控制器，内环采用速度或转矩控制的电气执行机构。一种目前比较常用的电气执行机构为速度控制的自动送钻系统，控制框图如图1 所示。

图1 中，电气控制系统中的PI 控制器和限幅器，既可以采用单独系统，如PLC 等硬件实现，也可以采用某些电气调速系统中预存的功能软件实现；……