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★希望森蘭科技股份有限公司羅深，鄧濤

1　項(xiàng)目背景

西北區(qū)是中國(guó)的主要石油生產(chǎn)基地之一，其石油資源儲(chǔ)量豐富，鉆井是開(kāi)采石油資源的重要手段之一。但因其石油大多位于復(fù)雜地質(zhì)條件下，采掘石油需要考慮到地質(zhì)因素的變化；同時(shí)因地處內(nèi)陸，缺少海上的重力和氣壓環(huán)境，石油地層的綜合應(yīng)力和圍壓較大，使得鉆井項(xiàng)目難度更大，從而對(duì)鉆井設(shè)備和技術(shù)提出了更高的要求。

圖1 系統(tǒng)架構(gòu)圖

2　系統(tǒng)架構(gòu)

目前國(guó)內(nèi)鉆井平臺(tái)使用柴油機(jī)作為動(dòng)力系統(tǒng)，其一般配置模式為一主一備（一主兩備）模式，其中燃油機(jī)功率選型根據(jù)鉆井平臺(tái)實(shí)際作業(yè)最大深度、減速機(jī)參數(shù)（鉆井類型：直井、水平井）進(jìn)行選擇。然而柴油機(jī)存在噪聲污染、尾氣碳排放，以及柴油機(jī)本身的散熱、油量、日常維護(hù)等問(wèn)題。

目前國(guó)內(nèi)有大量的石油鉆井項(xiàng)目正在實(shí)施“油改電”驅(qū)動(dòng)方案，單電機(jī)運(yùn)行鉆井深度已突破5000米。針對(duì)鉆井現(xiàn)場(chǎng)的高溫和強(qiáng)風(fēng)沙，希望森蘭“SB70G1400T6CTW”為石油鉆井平臺(tái)提供了完美的變頻驅(qū)動(dòng)解決方案，不僅實(shí)現(xiàn)了對(duì)鉆井設(shè)備和鉆探作業(yè)中的精細(xì)化控制，還提高了鉆機(jī)生產(chǎn)效率，同時(shí)有效減少了碳排放。

圖2 鉆機(jī)電控系統(tǒng)拓?fù)鋱D

當(dāng)鉆井驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)運(yùn)行后，其高可靠性、高穩(wěn)定性，為鉆井作業(yè)不停機(jī)，提供有效保障。鉆機(jī)電控系統(tǒng)專用控制程序保障了天車提升和下降動(dòng)作平穩(wěn)精準(zhǔn)，鉆探作業(yè)會(huì)產(chǎn)生大量的雜泥，變頻裝置通過(guò)控制泥漿設(shè)備的轉(zhuǎn)速和工作狀態(tài)，使雜泥能夠快速排出，避免在作業(yè)過(guò)程中出現(xiàn)“卡鉆”以及“鉆井塌陷”等問(wèn)題。鉆機(jī)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖如圖3所示。

圖3 系統(tǒng)結(jié)構(gòu)示意圖

3　現(xiàn)場(chǎng)使用情況

針對(duì)鉆井設(shè)備的嚴(yán)酷環(huán)境使用條件，希望森蘭精心設(shè)計(jì)了“油改電”專用模塊化傳動(dòng)控制系統(tǒng)，其高可靠性滿足了鉆井現(xiàn)場(chǎng)的高溫、風(fēng)沙大等環(huán)境條件下的長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行不停機(jī)的工況，保證驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)連續(xù)可靠運(yùn)行，“不停電就不停機(jī)”的名號(hào)響徹西北！該驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)成功應(yīng)用于陜西屹成、德匯聚、志丹榮盛、吳起百匯、西安佳禾等幾十個(gè)項(xiàng)目，當(dāng)鉆井作業(yè)現(xiàn)場(chǎng)需要轉(zhuǎn)移時(shí)，系統(tǒng)拆裝靈活，調(diào)試方便，可持續(xù)使用。

“油改電”專用模塊化傳動(dòng)控制系統(tǒng)具有以下特點(diǎn)：

（1）支持單臺(tái)電機(jī)或兩臺(tái)電機(jī)切換運(yùn)行，也可以與柴油機(jī)并電機(jī)運(yùn)行，保證鉆井系統(tǒng)長(zhǎng)期、高可靠運(yùn)行。

（2）驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有較強(qiáng)的抗負(fù)載擾動(dòng)的能力，有效防止鉆具在提升時(shí)負(fù)荷過(guò)重，驅(qū)動(dòng)電流過(guò)大，從而導(dǎo)致故障停機(jī)的情況。

（3）當(dāng)現(xiàn)場(chǎng)電網(wǎng)電壓頻繁波動(dòng)（瞬間跌落或持續(xù)跌落等極端情況），內(nèi)置電壓穿越功能均可實(shí)現(xiàn)快速抗擾，確保驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)不會(huì)出現(xiàn)脫扣跳閘現(xiàn)象，保證鉆井作業(yè)的連續(xù)性。

（4）具有一鍵啟動(dòng)功能，操作簡(jiǎn)單。只需要設(shè)置相應(yīng)的電機(jī)參數(shù)（或自動(dòng)辨識(shí)），便可以一鍵無(wú)憂，同時(shí)也避免了使用過(guò)程發(fā)生誤操作。

在能源消耗方面，原鉆井系統(tǒng)作業(yè)過(guò)程中，平均每天每臺(tái)鉆機(jī)消耗柴油2.5t，若按照6元/升計(jì)算，則每天的柴油消耗約18750元。當(dāng)鉆井系統(tǒng)改成電驅(qū)以后，每小時(shí)的平均負(fù)荷為420kW，設(shè)備用電按照1.0元/度計(jì)算，則每天電費(fèi)僅10080元，直接成本將近降低了一半。相當(dāng)于每臺(tái)鉆機(jī)每年節(jié)約標(biāo)煤1030t，減少2852.5tCO₂排放。此外，還減少了柴油機(jī)檢修及人工巡檢等間接生產(chǎn)成本。

4　應(yīng)用小結(jié)

石油鉆井平臺(tái)“油改電”項(xiàng)目的成功應(yīng)用，標(biāo)志著希望森蘭在深挖系統(tǒng)節(jié)能，專注低碳生產(chǎn)領(lǐng)域又一突破，為鉆井企業(yè)降本增效的同時(shí)，有效地減少了能源消耗和污染排放，提高了設(shè)備的可靠性和壽命，推動(dòng)了石油鉆井行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，持續(xù)為國(guó)家“雙碳”政策助力。

作者簡(jiǎn)介：

羅　深（1988-），男，四川德陽(yáng)人，工程師，學(xué)士，現(xiàn)任希望森蘭科技股份有限公司產(chǎn)品總監(jiān)，主要從事新能源、傳動(dòng)控制、電能質(zhì)量等領(lǐng)域研發(fā)，以及相關(guān)產(chǎn)品的標(biāo)準(zhǔn)化工作。

鄧　濤（1990-），男，四川眉山人，工程師，學(xué)士，現(xiàn)任希望森蘭科技股份有限公司研發(fā)部經(jīng)理，長(zhǎng)期從事電力電子、傳動(dòng)控制、智能裝備等領(lǐng)域研發(fā)工作。

摘自《自動(dòng)化博覽》2023年6月刊