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1、石油钻机,自1900年开始旋转钻井以来，全世界石油钻机的技术发展，始终围绕满足钻井工艺技术不断进步的需求、提高钻井时效及安全可靠性、降低钻井成本进行。,随着社会发展和技术进步，石油钻机经过100余年的不断改进和逐渐完善，己从初期单一的蒸汽机直接驱动的石油钻机先后发展形成目前广泛使用、满足不同环境条件下钻井需要的机械传动、液压驱动、电驱动和复合驱动等几类系列化钻机产品。,20世纪90年代，Nationl、Varco、Wirth等公司在直流电驱钻机基础上，先后推出交流变频驱动石油钻机；Varco公司与M/D Totco公司还合作发展了“电子司钻”数控技术，从而形成新一代电驱动石油钻机的发展趋势。,
2、与此同时，国外石油钻机还推广应用了顶部(侧部)驱动钻井装置、液压盘式刹车（气控盘式刹车）和自动送钻等新技术，使石油钻机的技术性能进一步提高。,为适应水平井、多分支井、大位移井钻井工艺技术的需要，还发展了随钻测量、地质导向、旋转导向等系统及大功率串联井下马达、智能稳定器等先进井下工具。,目前，现代石油钻机正朝着自动化、数字化、智能化、信息化、大型化方向；朝着高适应性、高可靠性、高效率、高效益方向发展。,双升式,70DB绞车,旋升式,带捞沙滚筒绞车,拖撬式,升缩式,升缩式,电动机泵组,轮式,国外还相继开发了新一代钻机，如可大幅度提高钻井速度的空气钻井钻机，下套管作业和钻井作业同时进行的套管钻机；同
3、时国外的液压钻机也已经成熟并系列化。国外还在钻机上普遍使用顶驱装置。这些都是目前国内 钻机的设计和制造水平 还无法达到的。我国目 前的钻机主要是性能效 率低，机械自动化程度 低，标准和国际认可问 题，以及电制问题、英 制问题。,钻机主要参数,钻机平面布置图,井架低位安装绞车低位安装70DBS采用新的扒杆起升方式钻台面随井架一起起升到位40DBS、50DBS为井架下段与钻台支承（底座）共用新结构,井架底座特点,井架底座采用随升式结构，即底座立根盒随井架一同起升，立根盒低位安装。,井架、底座,绞车由交流变频电机驱动，一档单轴齿轮传动，无级调速，箱板式全封闭结构。主刹车采用液压（或气控双作用）盘式刹
4、车，辅助刹车为能耗制动。通过绞车速度的数字控制实现游车闭环准确控制及悬停，盘刹仅用于驻车及安全保护。,绞车传动特点,七、我所要研制的几种现代石油钻机,液压盘式刹车,刹车力矩容量大，制动性能稳定 刹车力可调性好，刹车准确灵敏 液压系统结构简单、紧凑 便于过程控制,七、需要研制的几种现代石油钻机,绞车设有数控变频辅助电驱装置，具有数控变频、反拖恒钻压自动送钻与应急提升功能，送钻精度（钻压波动）控制在500Kg范围内能提高机械钻速，改善 井身质量，延长钻头 使用寿命。,绞车自动送钻,40、50DBS转 盘独立驱动，一档无级调速；70DBS转盘为独立电驱动。转盘本惯性刹车，倒档由电机反转实现；转盘转速
5、均不受泵冲限制。转盘电气控制设计与顶驱融为一体，电气系统、发电系统和控制系统与进口顶驱完全匹配，后期配套顶驱只配置其主体部分即可，可节约投资1/5以上。转盘扭矩的数控限制性（过扭矩自动保护）与调控，能避免扭断钻具；根据扭矩的动态变化显示适时起钻，能减少井下事故、延长钻头使用寿命。,ZJ70DBS转盘独立驱动,数字式司钻提高生产率和 安全性监测有关参数，进 行调整控制，优化、稳定 钻井状态有效控制绞车，使起下钻更安全、高效提供充分信息，为智能化钻井奠定平台气控、液控均采用电磁阀控制具备应急手动功能,一体化司钻控制室,起升及下放井架和后台；起下钻与游车位置闭环调控；实现防碰防顿功能；自动送钻与手动
6、送钻：盘刹与能耗制动控制；转盘运行与扭矩限制；钻井泵运行与泵压限制；,司钻在控制室内能完成以下主要调控操作：,井控防喷器的远程控制；主电机故障时的应急操作；顶驱控制;PLC 或通讯线路故障时的应急操作 液压猫头上扣与卸扣 绞车的应急制动与解除 数控钻机的自动控制,一体化数字司钻具有控制、显示和监视三大主要功能,控制系统,PLC和继电器回 路,钻井参数显示屏,显 示,监 视,设备运行监视屏,DBS钻机数字化平台在钻井工程中的应用,DBS钻机建立的数字化平台，使钻机的主要功能实现全数字控制，并为建立钻井工程数据库和远程钻井系统，实现安全、优质、高效、低成本智能优化钻井创造了良好条件。,2台（ZJ7
7、0DBS可配3台）F钻井泵各由一台交流变频电机经窄V带驱动；钻井泵泵压的数控限制（过压保护）与其它 参数的数字调 控，能保证不 同钻井工况下 协同工作，确 保系统安全，减小泵压脉冲。,钻井泵,DDC/MTU共轨式数控电 喷柴油发电机组油耗低，能带负荷自动并车或摘 车，具有自预警与自诊断功能。固控系统为5罐结构、四级净化，配有高细目振 动筛、除砂器、除泥器、离心机、真空除气器及药器罐、剪切泵、砂 泵、灌注泵与混合/加重装置等，固 相控制效果良好，钻井液调配方便，拆装移运简便快捷。,动力及固控系统,全数字变频控制，实现 四象限运行变频系统采用共用直流 母线方式一对一方式控制能耗制动恒钻压自动送钻全
8、数字化操作控制系统零转速输出最大转矩预置满足使用交流顶驱的电控接口总线通讯，远程传输接口,电气传动特点,动力及固控系统,DBS-J机电复合驱动钻机是DBS数控变频电动钻机的变型产品。DBS-J钻机除钻井泵外，主机（绞车、转盘）具有DBS钻机的主要特点与功能。优异的性价比充分利用机电复合驱动优势，采用DBS数控变频技术，主机性能达到或优于同类型电动钻机，价格接近或 略高于ZJ40L钻机。同级机械转盘转速与钻井泵冲次单独控，能分别优选取参数，实现优化钻井；低运行成本油耗低，8”钻头正常钻井或起下钻只需开一台柴油机；结构简单，模块化设计,搬家安装方便，移运性好，采用在用成熟技术和结构。,钻机主参数,
9、ZJ40DBS-J钻机平面图,绞车下台，双交流变频电机驱动转盘交流变频独立驱动井场占地面积大约60m30m,ZJ50DBS-J钻机平面图,40DBS-J钻机传动图,40DBS-J钻机绞车由2台450kW（50DBS-钻机为 600kW）交流变频电机经齿轮减速箱驱动单轴绞车。刹车系统采用液压盘式刹车和能耗制动的组合，备有37kW交流变频辅助驱动装置，可进行应急操作，同时可实现数控恒钻压自动送钻。转盘由1台450kW（50DBS-钻机为600kW）、780r/min交流变频电机独立驱动,设惯性刹车,1档无级调速。绞车、转盘的驱动方式简化，可靠性和使用性大大增强。,JC40DB绞车三维立体图,转盘独
10、立驱动,采用450kW/400V变频电机直接驱动，满足4000m钻机所需最大扭矩;直接驱动简化传动，提高了可靠性；装置沉于钻台面以下；转盘转速可在0300r/min之间无级调速。转盘扭矩和转速实现全数字控制和保护。转盘电机由绞车A、B电机的变频器切换控制。,40DBS-J钻机后场方案,皮带并车 统一驱动,采用2台1040kW柴油机为动力，直接驱动由联组窄V胶带组成的并车传动装置来驱动2台1300hp泥浆泵。同时驱动1台1000kW发电机，为绞车提供动力。并车传动机组为一个运输模块，并车传动机组与柴油机和泥浆泵均采用万向轴联结，拆装方便。,ZJ50DBS-J钻机传动系统图,2台600kW交流变频
11、电机经二级齿轮减速箱驱动单轴绞车。刹车系统采用液压盘式刹车和能耗制动的组合，绞车配备有45kW交流变频辅助驱动装置，可实现数控恒钻压自动送钻。绞车安装在钻台下。转盘由1台600kW交流变频电机直接驱动。泵是两台单机泵组。配2台800kW+1台300kW发电机组。,ZJ40DBS-J钻机立面图,ZJ40DBS-J,垂直起升的K型井架,起放井架使用液压油缸。底座为叠箱式结构，绞车低位安装。适合打丛式井，占地面积小,叠箱式底座,并车传动组特点,两台大功率柴油机经联组窄V带并车传动,统一驱动泵、发电机，起下钻具和大部分钻井工况只开1台柴油机；传动简单，效率高油耗低、油耗低，动力互济性强并车机组为一个运
12、输模块，与柴油机和泥浆泵之间均采用万向轴传动，拆装定位方便快捷；结构简单、维护方便；,电气传动特点,1000kW（50钻机为1200kW)发电机为绞车和转盘提供动力；两台400kW辅助发电机组为固控系统、井场电器、辅助驱动装置提供动力，在主发电机发生故障时可并车为绞车、转盘提供动力。主机交流变频驱动，成熟、可靠；能耗制动；辅助驱动装置采用数控变频驱动。数字、变频调速控制与通讯技术有机融合，效率可靠性高；自保护与自诊断。,钻机各模块由牵引车拖拉，移运方便快捷，巧妙地将电驱动钻机的良好经济性和拖挂钻机的高移运性结合起来。交流变频电驱动拖挂钻机是为满足钻井承包商经济利益最大化而设计开发的高移动性钻机
13、，采用先进的数控变频技术,钻机实现了自动化、数字化、智能化。,主要技术参数,钻机特点,运输方便，主机及固控系统可用2台拖车运输，其余生活及辅助设施约需23台货车。安装简单，可实现当天移运、当天安装、当天开钻。井架为二节伸缩式结构，靠油缸起升到垂直位置，再通过绞车、天车以及导轮机构将井架上段起升到位。井架上段的定位与稳固，均靠油缸完成，不需高空作业。该井架设计为无绷绳结构，K形布局稳定可靠。绞车为二档无级调速，能耗制动，盘式刹车，设有应急辅助电机。该钻机运输方式为半拖挂式，配套20吨拖头。固控系统为一罐装结构，内隔5个功能仓，流程设计满足钻井工艺需要。单机泵组和固控系统组成一个运输单元，可用一个
14、拖头运输。钻井作业时，将装置拖到井场就位连上管线即可开钻。,ZJ30/1700BST钻机主机传动图,ZJ30/1700BT钻机平面图,ZJ30/1700BST钻机立面图,ZJ30/1700DBT钻机面正面图,有三种驱动方式可供选用：机械独立驱动。两台CAT3408E DITA柴油机链条并车驱动绞车、转盘。两G12V190PZL-3通过偶合器减速箱驱动F-1300泵的单机泵组。电动独立驱动。2台450KW的交流变频电机通过齿轮箱传动驱动一档齿轮绞车、转盘单独由1台450KW的交流变频电机驱动。两套970KW交流变频电机通过窄V联组带驱动F-1300泵的单机泵组。复合驱动。两台400kW交流变频电
15、机驱动两档链传动绞车及转盘；两台CAT3012链条并车，驱动两台F1300泵、一台1000kW发电机。,4000m拖挂钻机,拖挂钻机由于其良好的经济性和高移运性，在一些特殊地区，越来越多的钻井承包商已开始使用这种钻机。我们除了研制开发轻中型拖挂钻机(1500m 4000m),为了满足国内外广大用户的迫切需要，还进行大功率拖挂钻机(5000m7000m，15002000HP)的研制。,大功率拖挂钻机,井架、底座及绞车（1车或2车）两个泥浆泵（2车）动力机组和气源系统（1车）固控循环罐（5车）柴油罐及油品罐（1车）水罐（1车）钻杆及钻杆架（6车）材料房、工具房（1车）以上部分运输车次20车,钻机分
16、成以下几个运输模块：,钻机平面布置图,采用液压垂直起升井架和叠箱式底座，根据路面情况移运。井架采用直立不放倒和井架下放的方式，井架、底座作为一个运输模块。,井架底座拖挂模块,动力机组、气源装置MCC/VFD拖挂模块,动力机组,MCC/VFD,气源装置,名义钻深（127mm钻杆）45007000m最大钩载 4500kN最大钻柱重量2800kN绞车最大输入功率1470kW提升系统绳系 67钢丝绳直径 38mm转盘开口直径 698.5mm（271/2）钻台高度7.5m井架型式/有效高度K型/45m 绞车档数4正2倒 转盘档数4正2倒 泥浆泵功率及台数1600hp/2,ZJ70L主要技术参数,ZJ70L钻机传动系统图,为钻机的进一步升级改造（自动送钻、转盘电驱动）奠定基础,ZJ50L钻机,名义钻深（127mm钻杆）28005000m最大钩载3150kN最大钻柱重量2000kN绞车额定功率1100kW提升系统绳系67钢丝绳直径35mm转盘开口直径 698.5mm（271/2）钻台高度7.5m井架型式/有效高度K型/44.5m绞车档数4正2倒 转盘档数 4正2倒 泥浆泵功率及台数1300hp/2 泥浆罐总容量 240m3,ZJ50L主要技术参数,ZJ50L钻机平面图,谢谢,
