★希望森蘭科技股份有限公司羅深，鄧濤

1　項目背景

西北區是中國的主要石油生產基地之一，其石油資源儲量豐富，鉆井是開采石油資源的重要手段之一。但因其石油大多位于復雜地質條件下，采掘石油需要考慮到地質因素的變化；同時因地處內陸，缺少海上的重力和氣壓環境，石油地層的綜合應力和圍壓較大，使得鉆井項目難度更大，從而對鉆井設備和技術提出了更高的要求。

圖1 系統架構圖

2　系統架構

目前國內鉆井平臺使用柴油機作為動力系統，其一般配置模式為一主一備（一主兩備）模式，其中燃油機功率選型根據鉆井平臺實際作業最大深度、減速機參數（鉆井類型：直井、水平井）進行選擇。然而柴油機存在噪聲污染、尾氣碳排放，以及柴油機本身的散熱、油量、日常維護等問題。

目前國內有大量的石油鉆井項目正在實施“油改電”驅動方案，單電機運行鉆井深度已突破5000米。針對鉆井現場的高溫和強風沙，希望森蘭“SB70G1400T6CTW”為石油鉆井平臺提供了完美的變頻驅動解決方案，不僅實現了對鉆井設備和鉆探作業中的精細化控制，還提高了鉆機生產效率，同時有效減少了碳排放。

圖2 鉆機電控系統拓撲圖

當鉆井驅動系統運行后，其高可靠性、高穩定性，為鉆井作業不停機，提供有效保障。鉆機電控系統專用控制程序保障了天車提升和下降動作平穩精準，鉆探作業會產生大量的雜泥，變頻裝置通過控制泥漿設備的轉速和工作狀態，使雜泥能夠快速排出，避免在作業過程中出現“卡鉆”以及“鉆井塌陷”等問題。鉆機系統結構示意圖如圖3所示。

圖3 系統結構示意圖

3　現場使用情況

針對鉆井設備的嚴酷環境使用條件，希望森蘭精心設計了“油改電”專用模塊化傳動控制系統，其高可靠性滿足了鉆井現場的高溫、風沙大等環境條件下的長時間運行不停機的工況，保證驅動系統連續可靠運行，“不停電就不停機”的名號響徹西北！該驅動系統成功應用于陜西屹成、德匯聚、志丹榮盛、吳起百匯、西安佳禾等幾十個項目，當鉆井作業現場需要轉移時，系統拆裝靈活，調試方便，可持續使用。

“油改電”專用模塊化傳動控制系統具有以下特點：

（1）支持單臺電機或兩臺電機切換運行，也可以與柴油機并電機運行，保證鉆井系統長期、高可靠運行。

（2）驅動系統具有較強的抗負載擾動的能力，有效防止鉆具在提升時負荷過重，驅動電流過大，從而導致故障停機的情況。

（3）當現場電網電壓頻繁波動（瞬間跌落或持續跌落等極端情況），內置電壓穿越功能均可實現快速抗擾，確保驅動系統不會出現脫扣跳閘現象，保證鉆井作業的連續性。

（4）具有一鍵啟動功能，操作簡單。只需要設置相應的電機參數（或自動辨識），便可以一鍵無憂，同時也避免了使用過程發生誤操作。

在能源消耗方面，原鉆井系統作業過程中，平均每天每臺鉆機消耗柴油2.5t，若按照6元/升計算，則每天的柴油消耗約18750元。當鉆井系統改成電驅以后，每小時的平均負荷為420kW，設備用電按照1.0元/度計算，則每天電費僅10080元，直接成本將近降低了一半。相當于每臺鉆機每年節約標煤1030t，減少2852.5tCO₂排放。此外，還減少了柴油機檢修及人工巡檢等間接生產成本。

4　應用小結

石油鉆井平臺“油改電”項目的成功應用，標志著希望森蘭在深挖系統節能，專注低碳生產領域又一突破，為鉆井企業降本增效的同時，有效地減少了能源消耗和污染排放，提高了設備的可靠性和壽命，推動了石油鉆井行業的可持續發展，持續為國家“雙碳”政策助力。

作者簡介：

羅　深（1988-），男，四川德陽人，工程師，學士，現任希望森蘭科技股份有限公司產品總監，主要從事新能源、傳動控制、電能質量等領域研發，以及相關產品的標準化工作。

鄧　濤（1990-），男，四川眉山人，工程師，學士，現任希望森蘭科技股份有限公司研發部經理，長期從事電力電子、傳動控制、智能裝備等領域研發工作。

摘自《自動化博覽》2023年6月刊