頂部驅動鉆井裝置(下稱“頂驅”)是石油鉆井工程領域重大前沿技術之一,它可以節省鉆井時間20%-25%,并可預防卡鉆事故發生。因其設計制造難度大,迄今為止全球僅有包括項目合作方在內的幾家公司具備該裝備生產能力。
從 2003年與項目方合作研制出中國第一套頂驅電控系統開始,西門子至今已經向其提供了數百套頂驅電控系統。在西門子的協助下,項目方頂驅獲得了10余項國家專利,這標志著以項目方頂驅為代表的中國鉆井裝備已經從“跟隨制造”邁向“引領制造”。
作為我國首臺交流變頻頂驅裝置的研制者,面對愈發激烈的國際競爭,項目方既要在技術上保證頂驅產品的國際級水準,又要拉大與國內同行間的競爭優勢。這對頂驅內部的配置的提升系統、旋轉動力系統及系列關鍵裝置有著較高的要求。
項目方頂驅系統包括提升系統、旋轉動力系統、鉆柱自動化處理裝置、鉆柱內防噴器、智能化控制系統等,是大功率、自動化程度高、集光機電液技術于一體的綜合系統。
西門子為項目方提供了S120 交流變頻調速柜、S7300 PLC可編程控制器、PROFIBUS-DP 現場總線控制、光纖通訊、遠程監控、人機操作界面(HMI)等諸多先進技術對系統進行全面智能控制,使項目方頂驅整機智能化程度和可靠性明顯提高。
其中,電控系統是整個頂驅設備的神經中樞。電控系統設計和制造水平決定了頂驅設備整體的運行水平,為此西門子為項目方量身定制了“零缺陷管理流程”,并根據項目方頂驅產品的特點對其電控系統的設計、制造、服務、新產品開發和新技術應用流程進行了優化。
如:Sinamics S120交流變頻驅動技術,滿足不同工況對轉速和扭矩的要求;監控系統Simatic WinCC強大的網絡功能使管理層可以通過瀏覽器更加方便的了解現場設備的工作狀態、故障信息,并可以通過網絡或郵件方便的獲得包括鉆井深度等現場參數的 Excel報表;Sinamics S120交流變頻驅動產品可提供較高的動態性能和精度,能將復雜的工藝技術功能集成于頂驅傳動控制系統中;PROFIBUS DP開放的結構使眾多品牌的自動化產品可以集成在同一個平臺上,它的高速傳輸可以滿足實施監控的需要,在全球范圍內已有超過2000萬個安裝節點,可靠性得到廣泛驗證。
西門子與項目方 9年的緊密合作期間,雙方互動頻繁,分別就企業戰略管理、服務流程管理、績效管理、知識管理和人力資源管理等各方面進行了廣泛交流,西門子用更深入的“定制化服務”提高項目方產品的市場競爭力。

在項目方頂驅發展過程中,西門子密切關注項目方需求,充分實現了想其所想,急其所急的“零距離”服務,形成真正的雙贏合作。例如軟扭矩控制技術是國際領先的鉆井技術之一,當項目方提出軟扭驅功能的需求之后,西門子工廠自動化工程有限公司(SFAE) 發揮研發優勢,根據需求將軟扭驅功能直接集成在西門子大型驅動Sinamics S120控制單元內。項目方需要西門子在兩個月內完成并交貨,時間短任務重,西門子大型傳動部與SFAE共同努力不負重托,從零起步,發動多方力量進行研發,最終按時交付驗收,并成功應用于項目方頂驅產品中。
在激烈的市場競爭中,西門子與項目方共同研發的頂驅代表著當今石油鉆井裝備的最高水平,產品優勢逐漸顯現出來:2011年8月18日,雙方合作項目第300套頂驅出廠,實現了年產百余套頂驅的規模生產能力,達到30億以上的產值;與西門子通力合作,項目方研發了12個型號的頂驅裝置,滿足2000-12000m石油天然氣鉆井需要,產品出口到世界30多個國家和地區,超過55%的頂驅在國外作業,并得到了用戶的高度評價;雙方聯合開發的頂驅電控系統有 12000m、9000m、7000m、5000m、4000m、40Q系統共計6種類型,可滿足不同深度鉆井需求;聯合研發頂驅裝置試驗系統,可節能近90%;采用ERP系統實現了管理規范、信息共享、流程順暢,解決了數據遲緩等信息孤島難題。
項目方有關負責人說,“我們和西門子的合作,是一個在較高層面上的大型產品的合作,和單一項目中的合作有很大不同。我們的頂驅產品會在連續的周期內不斷批量生產,這就考驗了雙方一起克服困難、分享成功、同舟共濟的合作意愿。西門子一直全力支持我方,并提供最優的電控系統解決方案,我們非常愿意與西門子一起共續頂驅之夢。”