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1電動鉆機的負載特點

純鉆井時，泥漿泵和轉(zhuǎn)盤同時工作。由于鉆壓、鉆具強度的制約，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。純鉆井時泥漿泵的負荷最大，通常泥漿泵和轉(zhuǎn)盤又一起運行，所以純鉆進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。每鉆進一個單根需要2~8h，即轉(zhuǎn)盤和泥漿泵連續(xù)運轉(zhuǎn)2~8h。接單根時所需時間1~5min。此時泥漿泵要暫時卸載，轉(zhuǎn)盤也停止運轉(zhuǎn)。在電動鉆機的工作時間內(nèi)，鉆機的負荷是由直流鉆井電動機承擔。因此,研究電動鉆機電站功率的計算，必須首先了解鉆井電動機的載荷特征。鉆機的運行工況電動鉆機的負荷狀態(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，其對應使用的主要鉆井機械由絞車、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，絞車單獨工作于起、下鉆工況。鉆進時工況分析通常每鉆井9m單根所需要時間1.77~7.6h，接單根時間為1~5min,純鉆井過程是鉆機連續(xù)生產(chǎn)時間，起、下鉆過程是鉆機斷續(xù)生產(chǎn)時間?？梢钥闯觯冦@進時間比起、下鉆時間長。鉆井電動機的載荷狀況起、下鉆工況。絞車的功能是起、下鉆。鉆機鉆一口額定井深的井時，下鉆時大鉤上的載荷是從大鉤的自重增加到該鉆機的額定鉆深時的鉆具重量。而起鉆時，是按依次減少載荷，可以由每下一個立根看到一個工作周期。純鉆進工況。由以上分析可知，驅(qū)動轉(zhuǎn)盤和泥漿泵的電動機是屬于連續(xù)負荷長期工作制。

2電站功率的計算

2.1電動鉆機的最大用電負荷計算

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)負荷長期工作制，所以按全功率運轉(zhuǎn)計算。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。在純鉆進工況中，泥漿泵的平均負荷為額定負荷的0.85~0.88倍。而泥漿泵的負荷范圍是額定負荷的0.7倍。表層鉆進時開動雙泵或多臺泵，又屬于連續(xù)負荷長期工作制，所以泥漿泵需要的電機容量由下式計算

（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)負荷適時工作制。它的工作特點是重復性和短時性。驅(qū)動絞車的電動機運行時，其輸出功率不斷變化，電動機內(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”的原理，這種運行方式按等效功率法計算、選擇電動機容量：

（2）Pj短時運行功率；運行時間；運行時間與停止時間之和。在充分考慮絞車電動機運行時重復性和短時性的同時，還要注意絞車的利用率,視鉆井的機械化程度、自動控制儀表和鉆井工藝的科學性選取。在純鉆井過程中，絞車轉(zhuǎn)盤和泥漿泵不同時工作，但有時候處理事故也需要絞車配合轉(zhuǎn)盤、泥漿泵同時工作，所以電站功率計算中僅取絞車等效功率的1/4。④輔助設備功率。在電站功率計算中還應包括泥漿凈化設備、井口機械、鉆井過程中各種油泵、水泵、壓風機及生活、照明用電等。

2.2鉆井平臺的最大負荷

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

2.3電動鉆機平臺功率的計算

公式中鉆深功率系數(shù)，鉆機設計時：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；鉆機總傳動效率，對SCR電驅(qū)動鉆機取0.86；———絞車功率利用率，取0.6~0.88；———輔助設備功率，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，供電給輔助設備及生活、照明。對公式的校驗利用渤海六號鉆井平臺的參數(shù)對公式進行驗證。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，傳動方式為SCR，利用公式計算得出電站總功率應為2872kW，實際工程為渤海六號鉆井平臺配備4臺930kW的發(fā)電機，其中三臺正常使用，一臺備用，由此發(fā)現(xiàn)，由公式計算所得的電站容量與實際工程中配備的電站容量相近，符合較好。單臺發(fā)電機組的功率和臺數(shù)。由前面的公式計算出電站功率，可按下式計算單臺發(fā)電機的容量；式中n正常運轉(zhuǎn)發(fā)電機的臺數(shù),通常取。在考慮一臺備用機組時，一般電站裝機容量2~5臺。根據(jù)計算得的PG值，再選取標準產(chǎn)品的額定容量PHG。

3結(jié)論

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

作者：趙雅靜張達李闊單位：遼河石油職業(yè)技術(shù)學院