★希望森兰科技股份有限公司罗深，邓涛

1　项目背景

西北区是中国的主要石油生产基地之一，其石油资源储量丰富，钻井是开采石油资源的重要手段之一。但因其石油大多位于复杂地质条件下，采掘石油需要考虑到地质因素的变化；同时因地处内陆，缺少海上的重力和气压环境，石油地层的综合应力和围压较大，使得钻井项目难度更大，从而对钻井设备和技术提出了更高的要求。

图1 系统架构图

2　系统架构

目前国内钻井平台使用柴油机作为动力系统，其一般配置模式为一主一备（一主两备）模式，其中燃油机功率选型根据钻井平台实际作业最大深度、减速机参数（钻井类型：直井、水平井）进行选择。然而柴油机存在噪声污染、尾气碳排放，以及柴油机本身的散热、油量、日常维护等问题。

目前国内有大量的石油钻井项目正在实施“油改电”驱动方案，单电机运行钻井深度已突破5000米。针对钻井现场的高温和强风沙，希望森兰“SB70G1400T6CTW”为石油钻井平台提供了完美的变频驱动解决方案，不仅实现了对钻井设备和钻探作业中的精细化控制，还提高了钻机生产效率，同时有效减少了碳排放。

图2 钻机电控系统拓扑图

当钻井驱动系统运行后，其高可靠性、高稳定性，为钻井作业不停机，提供有效保障。钻机电控系统专用控制程序保障了天车提升和下降动作平稳精准，钻探作业会产生大量的杂泥，变频装置通过控制泥浆设备的转速和工作状态，使杂泥能够快速排出，避免在作业过程中出现“卡钻”以及“钻井塌陷”等问题。钻机系统结构示意图如图3所示。

图3 系统结构示意图

3　现场使用情况

针对钻井设备的严酷环境使用条件，希望森兰精心设计了“油改电”专用模块化传动控制系统，其高可靠性满足了钻井现场的高温、风沙大等环境条件下的长时间运行不停机的工况，保证驱动系统连续可靠运行，“不停电就不停机”的名号响彻西北！该驱动系统成功应用于陕西屹成、德汇聚、志丹荣盛、吴起百汇、西安佳禾等几十个项目，当钻井作业现场需要转移时，系统拆装灵活，调试方便，可持续使用。

“油改电”专用模块化传动控制系统具有以下特点：

（1）支持单台电机或两台电机切换运行，也可以与柴油机并电机运行，保证钻井系统长期、高可靠运行。

（2）驱动系统具有较强的抗负载扰动的能力，有效防止钻具在提升时负荷过重，驱动电流过大，从而导致故障停机的情况。

（3）当现场电网电压频繁波动（瞬间跌落或持续跌落等极端情况），内置电压穿越功能均可实现快速抗扰，确保驱动系统不会出现脱扣跳闸现象，保证钻井作业的连续性。

（4）具有一键启动功能，操作简单。只需要设置相应的电机参数（或自动辨识），便可以一键无忧，同时也避免了使用过程发生误操作。

在能源消耗方面，原钻井系统作业过程中，平均每天每台钻机消耗柴油2.5t，若按照6元/升计算，则每天的柴油消耗约18750元。当钻井系统改成电驱以后，每小时的平均负荷为420kW，设备用电按照1.0元/度计算，则每天电费仅10080元，直接成本将近降低了一半。相当于每台钻机每年节约标煤1030t，减少2852.5tCO₂排放。此外，还减少了柴油机检修及人工巡检等间接生产成本。

4　应用小结

石油钻井平台“油改电”项目的成功应用，标志着希望森兰在深挖系统节能，专注低碳生产领域又一突破，为钻井企业降本增效的同时，有效地减少了能源消耗和污染排放，提高了设备的可靠性和寿命，推动了石油钻井行业的可持续发展，持续为国家“双碳”政策助力。

作者简介：

罗　深（1988-），男，四川德阳人，工程师，学士，现任希望森兰科技股份有限公司产品总监，主要从事新能源、传动控制、电能质量等领域研发，以及相关产品的标准化工作。

邓　涛（1990-），男，四川眉山人，工程师，学士，现任希望森兰科技股份有限公司研发部经理，长期从事电力电子、传动控制、智能装备等领域研发工作。

摘自《自动化博览》2023年6月刊