石油電動鉆機驅動技術探究

鐘嚴

（中石化西南石油工程有限公司重慶鉆井分公司，重慶 400000）

一、石油電動鉆機驅動技術簡析

（一）應用價值

石油電動鉆機驅動技術有著自身的應用價值。眾所周知石油鉆機是油氣田開發過程中所必不可少的設備。其次，由于近年來隨著世界范圍內的鉆井方法和鉆井工藝的發展，在這一過程中鉆機裝備和技術也得到了不斷發展和完善。與此同時,伴隨著世界范圍內油氣開發的規模逐步擴大,在這一過程中深井、超深井鉆探已經成了常規的設備。因此為了能夠更好地加快鉆井速度并且有效地減少事故和成本,電動鉆機開始逐步成為石油鉆井的主力鉆機,因此在這一前提下進行石油電動鉆機驅動技術的應用就有著很高的價值和必要性了。

（二）發展階段

石油電動鉆機驅動技術經歷了數個不同的發展階段。通常來說在世紀中期,隨著油氣勘探技術的不斷進步,在這一過程中石油鉆機型式及其控制技術得到了很快的發展,并且在節約原材料和開發成本、提高鉆井速度等方面取得了很大的成就。其次,在這之后石油電動鉆機驅動技術開始廣泛地應用先進的電氣傳動和自動控制技術。在這一過程中高性能的大型鉆機成為了驅動技術進一步研發的重要方向。與此同時,近年來石油電動鉆機驅動技術發展大致上經歷了一電驅動、一電驅動、一一電驅動和變頻電驅動等不同的技術發展階段。

（三）技術特性

石油電動鉆機驅動技術有著自身的技術特性。一般而言具有全剎車控制特性變頻驅動電動機可以在全扭矩條件下進行制動,從而能夠使其在所有轉速下進一步提供更大的間歇扭矩和更為精確地控制。其次,由于石油電動鉆機驅動技術還具有啟動電流小、工作效率高、過載能力強等眾多優越性。與此同時，石油電動鉆機驅動技術可以讓電動機承受到額定載荷，因此可以有效的提升設備的最大載荷儲備，這在實際上提升了鉆井設備的整體適應性。因此在工作人員石油電動鉆機驅動技術應用時也需要著眼于技術的智能化改良。

二、石油電動鉆機驅動技術應用

（一）AC-AC 驅動

AC-AC 驅動是鉆機最早采用的電驅動形式，是柴油機發電機組發出交流電，供給交流電動機驅動絞車、轉盤和泥漿泵。在這種驅動方式下，交流電動機具有硬特性，絞車轉盤應設立較多的機械檔，進行有級變速。和柴油機直接驅動的機械鉆機相比，這種驅動方式短時過載能力強；采用單獨驅動，傳動效率高，容易實現倒轉，維護保養簡單，工作安全，噪音小。

由于AC-AC 電驅動鉆機工作轉速不可調節、載荷特性為硬特性等缺點，不能更好地滿足現今鉆井需要，因此使用數量逐步減少。

（二）DC-DC 驅動

DC-DC 電驅動鉆機是指多臺柴油直流發電機組發出直流電，供給直流電動機驅動絞車，轉盤和鉆井泵。另外還有一臺柴油交流發電機組，供照明與鉆機輔助設備用電。由他勵直流發電機-他勵直流電動機組成的驅動系統，采用降低供電電壓（調發電機勵磁）和減弱磁通的方法，實現電動機調速。

DC-DC 驅動鉆機具有如下特點：直流電動機具有軟工作特性，其工作轉速根據鉆井工藝需要和載荷變化進行無級調速，并且調速范圍廣且載荷適應性強。

直流電動機啟動與制動較平穩，允許頻繁啟動與制動，適應性較強。直流電驅動鉆機操作方便，變速快、時間短，具有較好處理事故的能力。利用動力制動，確保絞車剎車系統操作安全省力，減少事故，節約起下鉆時間，適用于深井快速起下鉆。轉盤工作轉速可以進行無級調節，能夠較好判斷井下發生的各種事故。

采用電子調速器調節每臺柴油機的使用性能，可以使柴油機經常處于最佳狀態運行，具有良好的經濟性。DC-DC 鉆機采用單獨驅動方式，可靠性差。

（三）AC-SCR-DC 驅動

AC-SCR-DC 驅動是指數臺柴油發電機發出的交流電并網輸到同一母線電纜上，經過晶閘管整流裝置整流后驅動直流電動機，帶動絞車、轉盤、鉆井泵。AC-SCR-DC 驅動鉆機具有如下特點：1.AC-SCR-DC 驅動鉆機具有DC-DC 驅動鉆機的全部優點。2.不需要專門配備供照明和輔助設備用電的小型柴油發電機組；可以直接由公共母線中引出，通過變壓器后直接供應交流電，所以設備投資比DC-DC 驅動鉆機少。3.采用并聯運行方式，動力使用與分配合理，機動性、靈活性好，提高功率利用率。4.在鉆井和起下鉆時，鉆機噪音小、油污少，有利于提高操作可靠性。良好的設備配置及技術，提高鉆機運行可靠性。5.采用先進的柴油機電子調速器、晶閘管整流裝置和各種監測系統，提高了鉆井性能，擴大了使用功能，增強了經濟性與可靠性。

（四）AC 變頻驅動應用

變頻驅動是一項新型的高效驅動。變頻驅動是指將交流變頻調速技術應用到鉆機的電驅動控制系統上,然后將直流電動機變成交流電動機。其次,變頻驅動的應用能夠更加精確控制轉速和扭矩可實現精確的無級平滑調節和控制。與此同時,變頻驅動本身的動力使用與分配合理,機動性、靈活性好,提高功率利用率。這種特性對于鉆井作業來講,是非常安全可靠的。

三、結語

總之，石油電動鉆機驅動技術作為影響到鉆井設備使用效率的技術具有很強的重要性。因此工作人員應當對于石油電動鉆機驅動技術進行細致的研究,從而能夠在基礎上通過技術實踐來提升石油電動鉆機運行水平的有效提升。