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1電動(dòng)鉆機(jī)的負(fù)載特點(diǎn)

純鉆井時(shí)，泥漿泵和轉(zhuǎn)盤同時(shí)工作。由于鉆壓、鉆具強(qiáng)度的制約，轉(zhuǎn)盤的工作扭矩與轉(zhuǎn)速均受到一定的限制，致使轉(zhuǎn)盤功率比泥漿泵功率小得多。純鉆井時(shí)泥漿泵的負(fù)荷最大，通常泥漿泵和轉(zhuǎn)盤又一起運(yùn)行，所以純鉆進(jìn)的載荷極大地影響著電站的功率情況。泵壓隨著井深的增加而增加。每鉆進(jìn)一個(gè)單根需要2~8h，即轉(zhuǎn)盤和泥漿泵連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)2~8h。接單根時(shí)所需時(shí)間1~5min。此時(shí)泥漿泵要暫時(shí)卸載，轉(zhuǎn)盤也停止運(yùn)轉(zhuǎn)。在電動(dòng)鉆機(jī)的工作時(shí)間內(nèi)，鉆機(jī)的負(fù)荷是由直流鉆井電動(dòng)機(jī)承擔(dān)。因此,研究電動(dòng)鉆機(jī)電站功率的計(jì)算，必須首先了解鉆井電動(dòng)機(jī)的載荷特征。鉆機(jī)的運(yùn)行工況電動(dòng)鉆機(jī)的負(fù)荷狀態(tài)隨著鉆井深度、鉆井工況的差異有很大的變化。對各種不同鉆井工況的調(diào)查分析，其對應(yīng)使用的主要鉆井機(jī)械由絞車、轉(zhuǎn)盤、泥漿泵、固井泵組成。平臺的電力主要消耗包括轉(zhuǎn)盤、泥漿泵和絞車等。轉(zhuǎn)盤和泥漿泵聯(lián)合工作于純鉆井工況，絞車單獨(dú)工作于起、下鉆工況。鉆進(jìn)時(shí)工況分析通常每鉆井9m單根所需要時(shí)間1.77~7.6h，接單根時(shí)間為1~5min,純鉆井過程是鉆機(jī)連續(xù)生產(chǎn)時(shí)間，起、下鉆過程是鉆機(jī)斷續(xù)生產(chǎn)時(shí)間?？梢钥闯?，純鉆進(jìn)時(shí)間比起、下鉆時(shí)間長。鉆井電動(dòng)機(jī)的載荷狀況起、下鉆工況。絞車的功能是起、下鉆。鉆機(jī)鉆一口額定井深的井時(shí)，下鉆時(shí)大鉤上的載荷是從大鉤的自重增加到該鉆機(jī)的額定鉆深時(shí)的鉆具重量。而起鉆時(shí)，是按依次減少載荷，可以由每下一個(gè)立根看到一個(gè)工作周期。純鉆進(jìn)工況。由以上分析可知，驅(qū)動(dòng)轉(zhuǎn)盤和泥漿泵的電動(dòng)機(jī)是屬于連續(xù)負(fù)荷長期工作制。

2電站功率的計(jì)算

2.1電動(dòng)鉆機(jī)的最大用電負(fù)荷計(jì)算

電站功率由以下幾方面確定：轉(zhuǎn)盤功率。轉(zhuǎn)盤最大輸入功率主要有220、260、370、410、480和520KW等幾種規(guī)格。和泥漿泵、絞車相比，轉(zhuǎn)盤功率小，又屬于連續(xù)負(fù)荷長期工作制，所以按全功率運(yùn)轉(zhuǎn)計(jì)算。泥漿泵功率?，F(xiàn)場使用最多的是額定輸入功率為670、970和1190KW有一種上規(guī)格泥漿泵。在純鉆進(jìn)工況中，泥漿泵的平均負(fù)荷為額定負(fù)荷的0.85~0.88倍。而泥漿泵的負(fù)荷范圍是額定負(fù)荷的0.7倍。表層鉆進(jìn)時(shí)開動(dòng)雙泵或多臺泵，又屬于連續(xù)負(fù)荷長期工作制，所以泥漿泵需要的電機(jī)容量由下式計(jì)算

（1）絞車功率。視鉆井深度，絞車最大輸入功率有560、750、1120、1500和2250KW等幾種。由起、下鉆工況分析可知，絞車屬于斷續(xù)負(fù)荷適時(shí)工作制。它的工作特點(diǎn)是重復(fù)性和短時(shí)性。驅(qū)動(dòng)絞車的電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)，其輸出功率不斷變化，電動(dòng)機(jī)內(nèi)部損耗在變化，它的發(fā)熱和冷卻在不斷變化。根據(jù)“電力拖動(dòng)”的原理，這種運(yùn)行方式按等效功率法計(jì)算、選擇電動(dòng)機(jī)容量：

（2）Pj短時(shí)運(yùn)行功率；運(yùn)行時(shí)間；運(yùn)行時(shí)間與停止時(shí)間之和。在充分考慮絞車電動(dòng)機(jī)運(yùn)行時(shí)重復(fù)性和短時(shí)性的同時(shí)，還要注意絞車的利用率,視鉆井的機(jī)械化程度、自動(dòng)控制儀表和鉆井工藝的科學(xué)性選取。在純鉆井過程中，絞車轉(zhuǎn)盤和泥漿泵不同時(shí)工作，但有時(shí)候處理事故也需要絞車配合轉(zhuǎn)盤、泥漿泵同時(shí)工作，所以電站功率計(jì)算中僅取絞車等效功率的1/4。④輔助設(shè)備功率。在電站功率計(jì)算中還應(yīng)包括泥漿凈化設(shè)備、井口機(jī)械、鉆井過程中各種油泵、水泵、壓風(fēng)機(jī)及生活、照明用電等。

2.2鉆井平臺的最大負(fù)荷

在各種不同形式的海洋石油鉆井平臺中，非鉆進(jìn)時(shí)間內(nèi)用電量最大的自升式鉆井平臺升樁腿時(shí)用電量最大，但是也遠(yuǎn)小于平臺鉆機(jī)在鉆進(jìn)過程中的用電量。陸用鉆機(jī)或鉆井平臺用電量最大都出現(xiàn)在鉆井狀態(tài)。在純鉆進(jìn)工況中又以淺層鉆進(jìn)時(shí)用電量最大，電站負(fù)荷處于高峰，所以在研究計(jì)算鉆井平臺的電站功率時(shí)應(yīng)以淺層鉆進(jìn)為基本依據(jù)。

2.3電動(dòng)鉆機(jī)平臺功率的計(jì)算

公式中鉆深功率系數(shù)，鉆機(jī)設(shè)計(jì)時(shí)：鉆深；鉆深;鉆深;轉(zhuǎn)盤最大輸入功率；泥漿泵額定功率；絞車最大輸入功率；鉆機(jī)總傳動(dòng)效率，對SCR電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)取0.86；———絞車功率利用率，取0.6~0.88；———輔助設(shè)備功率，按絞車功率<750kw,取200kw；1500kw，取300kw；2250kw取600kw。部分經(jīng)變壓器降壓到400v或440V交流，供電給輔助設(shè)備及生活、照明。對公式的校驗(yàn)利用渤海六號鉆井平臺的參數(shù)對公式進(jìn)行驗(yàn)證。渤海六號鉆井平臺配備絞車功率為1500kW，鉆井深度為4500m，泥漿泵臺數(shù)為2臺，每臺功率為970kW,轉(zhuǎn)盤功率為300kW，傳動(dòng)方式為SCR，利用公式計(jì)算得出電站總功率應(yīng)為2872kW，實(shí)際工程為渤海六號鉆井平臺配備4臺930kW的發(fā)電機(jī)，其中三臺正常使用，一臺備用，由此發(fā)現(xiàn)，由公式計(jì)算所得的電站容量與實(shí)際工程中配備的電站容量相近，符合較好。單臺發(fā)電機(jī)組的功率和臺數(shù)。由前面的公式計(jì)算出電站功率，可按下式計(jì)算單臺發(fā)電機(jī)的容量；式中n正常運(yùn)轉(zhuǎn)發(fā)電機(jī)的臺數(shù),通常取。在考慮一臺備用機(jī)組時(shí)，一般電站裝機(jī)容量2~5臺。根據(jù)計(jì)算得的PG值，再選取標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品的額定容量PHG。

3結(jié)論

本文對平臺設(shè)備的用電情況分析，總結(jié)出主要的用電設(shè)備的功率消耗規(guī)律，通過回歸的方法得出計(jì)算公式，該公式可以比較準(zhǔn)確地計(jì)算出平臺功率的消耗量，對于平臺的前期設(shè)計(jì)有一定的幫助。該公式適用于各種裝有電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)的非自航海洋鉆井平臺和陸用類型的電驅(qū)動(dòng)鉆機(jī)，至于絞車和轉(zhuǎn)盤分開驅(qū)動(dòng)或聯(lián)合驅(qū)動(dòng)，固井是否采用電驅(qū)動(dòng)，都對計(jì)算公式的準(zhǔn)確性無影響。

作者：趙雅靜張達(dá)李闊單位：遼河石油職業(yè)技術(shù)學(xué)院