石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析方法。
【背景技術(shù)】
[0002]石油鉆機隨著鉆井方法、鉆井工藝的出現(xiàn)而產(chǎn)生，又隨著鉆井技術(shù)的發(fā)展而發(fā)生相應(yīng)變化。進入21世紀以來，石油鉆機自動化、數(shù)字化、智能化、信息化水平快速發(fā)展。鉆機整體向著交流變頻調(diào)速電驅(qū)動石油鉆機(AC-GTO-AC)方向發(fā)展。隨著交流變頻技術(shù)的迅速發(fā)展，交流變頻電驅(qū)動鉆機會取代可控硅直流電驅(qū)動鉆機，該型鉆機具有現(xiàn)代機械驅(qū)動鉆機和直流電驅(qū)動鉆機無可比擬的優(yōu)越性能，將成為陸地和石油鉆機的換代產(chǎn)品。
[0003]石油鉆機是指用來進行石油與天然氣勘探、開發(fā)的成套鉆井設(shè)備。一般說來，整套鉆機由下述八大系統(tǒng)設(shè)備組成。
[0004]1.旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)設(shè)備
為了轉(zhuǎn)動井中鉆具，帶動鉆頭破碎巖石，鉆機配備了旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)。它主要由轉(zhuǎn)盤、水龍頭、鉆桿柱及鉆頭組成。另外，水龍頭、鉆桿柱和鉆頭也起著循環(huán)高壓鉆井液的作用。轉(zhuǎn)盤是旋轉(zhuǎn)系統(tǒng)的核心，是鉆機的三大工作機組之一。頂部驅(qū)動鉆機配備了頂部驅(qū)動鉆井裝置，代替轉(zhuǎn)盤驅(qū)動鉆桿柱和鉆頭旋轉(zhuǎn)。
[0005]2.循環(huán)系統(tǒng)設(shè)備
為了及時清洗井底、攜帶巖屑、保護井壁.鉆機配備了鉆井液循環(huán)系統(tǒng)。主要有鉆井泵、地面高壓管匯、鉆井液凈化設(shè)備和鉆井液調(diào)配裝置(固控設(shè)備)等。當采用井下動力鉆具鉆進時，循環(huán)系統(tǒng)還擔負著提供高壓鉆井液，驅(qū)動井下渦輪鉆具或螺桿鉆具帶動鉆頭破碎巖石的3.起升系統(tǒng)設(shè)備
為了起下鉆具、下套管、控制鉆壓及鉆頭送進等，鉆機配備了起升系統(tǒng)，以輔助完成鉆井作業(yè)。這套設(shè)備主要由鉆井絞車、輔助剎車、游動系統(tǒng)(如鋼絲繩、天車、游動滑車)、大鉤和井架組成。另外，還有用于起下操作的井口工具及機械化設(shè)備(如吊環(huán)、吊卡、卡瓦、動力大鉗、立根移運機構(gòu)等)。絞車是起升系統(tǒng)的核心，是鉆機的三大工作機之一。
[0006]上述三大系統(tǒng)設(shè)備是直接服務(wù)于鉆井生產(chǎn)的，是鉆機的三大工作系統(tǒng)。絞車、轉(zhuǎn)盤、鉆井泵稱為鉆機的三大工作機組。
[0007]4.動力驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)備
動力驅(qū)動系統(tǒng)設(shè)備是指為整套機組(三大工作機組及其他輔助機組)提供能量的設(shè)備，可以是柴油機及其供油設(shè)備，或是交流、直流電動機及其供電、保護、控制設(shè)備等。
[0008]5.傳動系統(tǒng)設(shè)備
傳動系統(tǒng)設(shè)備是指連接動力機與工作機，實現(xiàn)從驅(qū)動設(shè)備到工作機組的能量傳遞、分配及運動方式轉(zhuǎn)換的設(shè)備。它包括減速、并車、倒車及變速機構(gòu)等。鉆機中常用的機械傳動副主要是鏈條、三角膠帶、齒輪和萬向軸。此外，不少鉆機還采用了液力傳動、液壓傳動、電傳動等傳動形式。
[0009]6.控制系統(tǒng)和監(jiān)測顯示儀表為了指揮、控制各機組協(xié)調(diào)地進行工作，整套鉆機配備有各種控制裝置，常用的有機械控制、氣控制、電控制、液控制和電、氣、液混合控制。機械驅(qū)動鉆機，普遍米用集中統(tǒng)一氣控制?，F(xiàn)代鉆機還配備各種鉆井儀表及隨鉆測量系統(tǒng)，監(jiān)測顯示地面有關(guān)系統(tǒng)設(shè)備的工作狀況，測量井下參數(shù)，實現(xiàn)井眼軌跡控制。
[0010]7.鉆機底座
底座包括鉆臺底座和機房底座，用于安裝鉆井設(shè)備，方便鉆井設(shè)備的移運。鉆臺底座用于安裝井架、轉(zhuǎn)盤，放置立根盒及必要的井口工具和司鉆控制臺，多數(shù)還要安裝絞車。鉆臺底座應(yīng)能容納必要的井口裝置，因此，必須有足夠的高度、面積和剛性。機房底座主要用于安裝動力機組及傳動系統(tǒng)設(shè)備，因此，也要有足夠的面積和剛性，以保證機房設(shè)備能夠迅速安裝找正、平穩(wěn)工作且移運方便。
[0011]8.輔助設(shè)備
成套鉆機還必須具有供氣設(shè)備、輔助發(fā)電設(shè)備、井口防噴設(shè)備、鉆鼠洞設(shè)備及輔助起重設(shè)備，在寒冷地帶鉆井時還必須配備保溫設(shè)備。
[0012]石油鉆機的型式多樣，可分為:驅(qū)動型式、傳動型式、移運方式。
[0013]按驅(qū)動型式分為:柴油機驅(qū)動、電驅(qū)動、液壓驅(qū)動。其中電驅(qū)動又分為:交流電驅(qū)動、直流電驅(qū)動、交流變頻電驅(qū)動。
[0014]按傳動型式分為:鏈條傳動、V帶傳動、齒輪傳動。
[0015]按移運方式分為:塊裝式、自行式、拖掛式。
[0016]多年來，我國石油鉆機經(jīng)歷了仿制、引進消化、吸收的過程，現(xiàn)已進入以自主開發(fā)為主的階段。近年來，我國石油鉆機技術(shù)得到最為快速的發(fā)展，制造能力得到極大提高。我國鉆機制造廠制造的各種鉆機已基本滿足我國石油勘探開發(fā)工作自身的需要，先后開發(fā)了適于陸地、沙漠及海洋作業(yè)的石油鉆機，傳動技術(shù)已發(fā)展到機械傳動、直流電傳動、交流變頻電傳動及機、電復(fù)合傳動并舉。我國已成為全球最大鉆機制造國。我國石油鉆機技術(shù)及制造能力的發(fā)展為我國石油工業(yè)實施低成本戰(zhàn)略，參與國際市場競爭及保證我國石油安全奠定了良好的基礎(chǔ)。
[0017]鉆機的動力與傳動系統(tǒng)關(guān)系到鉆機的總體布置和主要性能。動力傳動性好、結(jié)構(gòu)先進、安全而簡單的鉆機，無疑會受到使用者的歡迎。驅(qū)動設(shè)備，也稱為動力機組，為工作機提供所需要的動力和運動。傳動系統(tǒng)，將動力機與各工作機聯(lián)系起來，將動力和運動傳遞并分配給各工作機。所謂動力傳動性能好，就是指要滿足鉆井工藝的要求.配備有足夠的功率，并且能充分發(fā)揮功率的效能；要滿足起下鉆操作快和快速鉆進的要求。復(fù)雜的鉆井條件經(jīng)常要求工作機組變速度、變轉(zhuǎn)矩，所以足夠大的功率、較高的效率、能夠變速和變轉(zhuǎn)矩是對動力和傳動系統(tǒng)的基本要求。此外，鉆機驅(qū)動與傳動系統(tǒng)還必須使用可靠、維修簡單、操作靈敏、重量輕、移運方便，并具有良好的經(jīng)濟性。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0018]本發(fā)明的目的在于克服上述現(xiàn)有技術(shù)的缺點和不足，提供一種石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析方法，該石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析方法能快速完成對石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析，且分析結(jié)果準確，分析步驟簡單，為旋轉(zhuǎn)適合的動力系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)。
[0019]本發(fā)明的目的通過下述技術(shù)方案實現(xiàn):石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析方法，包括以下步驟:1)首先，分析工作機械的負載特性和要求；2)然后，分析動力系統(tǒng)本身的機械特性；3)進行經(jīng)濟性的比較，最終完成石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析。
[0020]所述步驟I)中，工作機械的負載特性和要求包括:工作機械的載荷特性、工作制度、結(jié)構(gòu)布置和工作環(huán)境。
[0021]所述步驟2)中，動力系統(tǒng)本身的機械特性包括:動力系統(tǒng)的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等特性，以及動力系統(tǒng)所能適應(yīng)的工作環(huán)境。
[0022]所述步驟3)中，經(jīng)濟性的比較包括:動力機能源的供應(yīng)和消耗，動力系統(tǒng)的制造、運行和維修成本的對比。
[0023]綜上所述，本發(fā)明的有益效果是:能快速完成對石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析，且分析結(jié)果準確，分析步驟簡單，為旋轉(zhuǎn)適合的動力系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)。
【具體實施方式】
[0024]實施例:本發(fā)明涉及的石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析方法，包括以下步驟:
I)首先，分析工作機械的負載特性和要求；2)然后，分析動力系統(tǒng)本身的機械特性；3)進行經(jīng)濟性的比較，最終完成石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析。
[0025]所述步驟I)中，工作機械的負載特性和要求包括:工作機械的載荷特性、工作制度、結(jié)構(gòu)布置和工作環(huán)境。
[0026]所述步驟2)中，動力系統(tǒng)本身的機械特性包括:動力系統(tǒng)的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等特性，以及動力系統(tǒng)所能適應(yīng)的工作環(huán)境。
[0027]所述步驟3)中，經(jīng)濟性的比較包括:動力機能源的供應(yīng)和消耗，動力系統(tǒng)的制造、運行和維修成本的對比。
[0028]上述方法能快速完成對石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析，且分析結(jié)果準確，分析步驟簡單，為旋轉(zhuǎn)適合的動力系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)。
【主權(quán)項】
1.一種石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析方法，其特征在于，包括以下步驟:1)首先，分析工作機械的負載特性和要求；2)然后，分析動力系統(tǒng)本身的機械特性；3)進行經(jīng)濟性的比較，最終完成石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析方法，其特征在于，所述步驟1)中，工作機械的負載特性和要求包括:工作機械的載荷特性、工作制度、結(jié)構(gòu)布置和工作環(huán)境。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析方法，其特征在于，所述步驟2)中，動力系統(tǒng)本身的機械特性包括:動力系統(tǒng)的功率、轉(zhuǎn)矩、轉(zhuǎn)速等特性，以及動力系統(tǒng)所能適應(yīng)的工作環(huán)境。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析方法，其特征在于，所述步驟3)中，經(jīng)濟性的比較包括:動力機能源的供應(yīng)和消耗，動力系統(tǒng)的制造、運行和維修成本的對比。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析方法，包括：1)首先，分析工作機械的負載特性和要求；2)然后，分析動力系統(tǒng)本身的機械特性；3)進行經(jīng)濟性的比較，最終完成石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析。本發(fā)明能快速完成對石油鉆采設(shè)備動力系統(tǒng)的分析，且分析結(jié)果準確，分析步驟簡單，為旋轉(zhuǎn)適合的動力系統(tǒng)提供了理論基礎(chǔ)。
【IPC分類】G01M99-00
【公開號】CN104655436
【申請?zhí)枴緾N201310582874
【發(fā)明人】不公告發(fā)明人
【申請人】陳麗
【公開日】2015年5月27日
【申請日】2013年11月20日