50DB钻机技术方案要点Word格式文档下载.docx

1、API Spec 9A 钢丝绳规范API RP 500 石油设施电力装置场所分类推荐作法SY/T5225-1996 石油与天然气钻井、开发、储运防火防爆安全生产管理规定SY/T5958 井场布置原则和技术要求SY/T5957 井场电气安装技术要求 SY5308 石油钻采机械产品用涂漆通用技术条件IEC 爆炸性气体、环境用电气设备通用技术条件IEEE 电气与电子工程师协会规范JB/T7845-1995 陆地钻机用装有电子器件的电控设备API spec 16C 节流与压井装置规范SY/5307 石油设备焊接件通用技术条件API RP 53 钻井井控设备用控制系统设计的推荐作法API spec 16

2、D 钻井井控设备控制系统规范钢结构手册 美国钢结构学会第八版GB3797-89 电控设备第二部分：装有电子器件的电控设备GB4720-84 电控设备第一部分：低压电器电控设备IEC4481或APIRP500石油设施电气设备的区域分类推荐作法SY/T6276-97 ISO/CD14690石油天然气工业、健康、安全与环境管理体系2钻机基本技术参数2.1名义钻深（114mm钻杆 ） 5000m （127mm钻杆）2.2最大钩载 3150kN2.3最大钻柱重量 1600KN2.4绞车额定功率 1100kW（1500HP）2.5绞车档数 I+IR 交流变频驱动 无级调速2.6提升系统绳系 67（顺穿）2

3、.7钻井钢丝绳直径 35mm2.8提升系统滑轮外径 1270mm2.9水龙头中心管通径 75mm2.10泥浆泵型号及台数 2台 1600泥浆泵（预留第3台泵接口） 变频电机驱动 无级调速2.11转盘型号及开口名义直径 ZP375 952.5mm2.12转盘档数、 I+IR变频电机独立驱动 无级调速2.13转盘额定输入扭矩 12000N.m2.14井架型式及有效高度 “K”型 45m2.15底座型式 新型一次起升旋升式2.16钻台高度、 9m2.17 转盘梁下净空高度 7.6m2.18 钻台面积 132m2 2.19动力传动方式 AC-DC-AC 全数字变频2.20柴油发电机组型号 CAT351

4、2B/SR4B2.21机组台数容量 31900KVA（1750KVA）2.22柴油机功率 1310KW2.23柴油机转速 1500 r/min 2.24发电机型号及参数 SR4B 1900KVA 600V50Hz 1500r/min cos0.7（0.8）无刷励磁2.25辅助发电机组台数功率 1400kW 400V 50Hz 三相2.26交流变频电动机台数功率 3600kW 21200kW2.27自动送钻系统 变频电机37/45kW 400V 变频控制单元0400V 0100HZ（可调）送钻速度0.1-36m/h2.28交流变频控制单元（VFD） 1对1控制 6+1套（配第三台泵）2.29输入

5、电压 600VAC+400VAC2.30输出电压、频率 0600V 0200HZ（可调）2.31 MCC系统 600V/400V/230V 50Hz 2.32高压管汇 103mm35MPa （试压70MPa） 留压井管汇、固井管汇接口 2.33双立管 通径103mm35MPa（试压70MPa） 2.34泥浆循环净化系统 有效容大于300m3 2.35储 气 罐 2.5m3+4m3 （带止回阀） 2.36气源压力 1Mpa2.37柴 油 罐 总容量 90m32.38工业用水罐 套装水箱100m33、总体方案和主要特点：1、钻机采用先进的交流变频全数字控制技术。钻机采用3台 CAT3512B/SR

6、4B1900kVA柴油发电机组作为主动力，发出的600V 50Hz交流电经变频控制系统（VFD）分别驱动绞车、钻井泵和转盘的变频电动机。绞车由2台额定功率600KW变频电机驱动，经二级斜齿轮箱减速后，驱动单滚筒，自动送钻由1台37/45kW400V的变频电机驱动，绞车刹车采用单边液压盘式刹车（风冷）和电机能耗制动。转盘采用独立驱动方式，由1台600kW变频电动机经两挡减速箱输出后由万向轴驱动。2台泥浆泵各由1台1200kW变频电机驱动。 * 井架为前开口型,井架尺寸预留安装顶驱位置；底座为一次起升旋升式结构。井架和底座共用一根起升大绳，利用绞车动力,一次穿绳连续起升到位。* 采用先进的交流变频

7、技术，整个控制系统为全数字控制，通过电传动系统PLC和触摸屏及气、电、液、钻井仪表参数的一体化设计，实现钻机智能化司钻控制。* 变频单元采用进口德国SIEMENS全数字矢量控制电压源型交流变频调速装置，实现绞车电机四象限控制。* 控制系统以SIEMENS高性能的PLC为控制核心，上位工控机（IPC）、自动化级（PLC）、数字传动级和司钻操作台通过现场总线组成Profibus-DP三级网络，实现对系统各装置的远程数据传输和故障监控，显示钻井参数及画面，各种状态提示和帮助文本显示，为钻井工程创建一个数字化、信息化、智能化的管理平台，优化和监测整个钻井过程。* 钻机气控采用德国的智能阀岛系统，与PL

8、C逻辑程序实现气、电、液一体化逻辑控制。* 智能化远程司钻操作台具有钻机操作和钻井参数实时显示、电气系统运行监控与显示、故障显示、报警的齐备功能。* 绞车自动化控制系统：PLC通过总线采集主电机的运行参数和滚筒转速等信号，可判断游车所处工况，计算出游车位置、悬重、速度，通过工控机（IPC）数字程序发出控制信号，使主电机以设定的速度控制滚筒，实现绞车起下钻全程控制、功率合理利用及工作时效的提高。并具有起下钻时防卡钻、钩载设定和锁定功能。* 转盘控制系统：通过变频器、PLC经总线采集转盘电机的运行参数，计算并显示出转盘转速、转矩，并在显示屏上显示。PLC通过编程可设定转盘转矩，控制电机的运行参数，

9、使转矩动态工作在设定范围。当出现异常情况时（转矩超过最大设定值时），PLC控制电机停止，实现过载保护。* 钻井泵控制系统：通过变频器、PLC经总线采集泵电机的运行参数，控制过泵压并计算和显示泵冲。*动力监测系统：PLC通过总线采集每台发电机组在线频率、电压、电流；发电机运行、并网、接地故障、运行时间等数据，送往远程司钻操作台，为司钻操作提供参考，同时在上位工控机IPC存储。2、钻机采用宽频交流变频电机驱动,通过PLC控制完全实现绞车、转盘和泥浆泵的全程无级调速。3、绞车为单滚筒齿轮传动，一档无级调速，主刹车采用电机能耗制动，辅助刹车为液压盘式刹车，并能通过计算机定量、定位控制制动力矩。绞车配备

10、独立送钻装置，采用计算机自动送钻技术，可实现自动送钻，对起下钻工况和钻进工况进行实时监控。该装置起到应急作用，在主电机出现故障时可活动钻具。4、游车位置控制系统具备防“上碰下砸”功能，通过绞车滚筒轴编码器信号，与预先设定的游车位置对比，在游车到达上碰下砸位置时，可以按照程序自动实现报警减速制动的软停控制。5、 实施HSE及人性化设计：* 电传动控制系统、主电机、独立送钻系统以及绞车减速箱润滑系统等出现故障时，均能实现自动控制主刹车刹车。司钻台配紧急开闭电控和柴油机开关。* 泥浆回收系统：钻台下设计泥浆导流槽和回收伞，防止泥浆及油、水等污染物落地。* 高于人体高度的设备均加装安全链防坠落等措施。

11、* 高空操作位置均设置有安全操作平台。* 保证井架和台面设备（转盘独立驱动装置）、设施、偏房等，全部低位安装。* 配备供井架起升用的缓冲液缸。3.1 钻机井场布置3.1.1钻机井场布置原则* 井场布置符合有关标准的要求和规定。* 井场布置节约用地、方便施工、确保安全生产、有利环境保护。3.1.2参照标准* API RP 500石油设施电气设备的区域分类推荐作法* SY5225石油与天然气钻井、开发、储运、防火、 防爆安全管理规定* SY/T5958 井场布置原则和技术要求* SY5466钻前工程技术条件* SY/T5957井场电气安装技术要求3.2 钻机井场布局3.2.1 钻机布置分五个区域:

12、钻台区；泵房区； 动力/电控区；固控区；油罐区。3.2.2 钻台区:有天车、游车、大钩、水龙头、转盘、 绞车、井架、底座（含紧急滑道、梯子等）、钻杆滑道及排管架、司钻控制房、左司钻偏房、井口机械化工具、1.5t液压提升机、风动绞车。* 钻台左侧配1个司钻偏房。* 钻台上配3台50KN风动绞车（含猫道1台）,采用钻杆扣固定。* 钻台上布置的井口机械化工具配置为:（1） YM16液压猫头2台，拉力为160kN。（2） 50KN旋转式液压猫头1台。（3） 盘刹液压站、组合液压站各1台（放在左偏房前端头）。（4） ZQ100液气大钳（摆放在司钻对侧）；液气大钳液压站（摆放在司钻对侧飘台上）。3.2.3

13、 泵房区:布置有2台1600泵组，钻井液管汇等（预留第三台泵位置及接口）。3.2.4动力区：平行布置3栋主柴油发电机组房和1栋辅助发电机/气源房 （安装气源系统和辅助发电机组），可形成一个整体机房；2栋VFD/MCC房与机组房垂直靠齐摆放。3.2.5泥浆循环及水罐区：包括泥浆循环罐、泥浆净化设备及水罐等。3.2.6油罐区：布置45m3高架柴油罐和储油罐各1具。各区域之间油、气、水、电等连接管线全部铺设在管线槽内，各种油、水、气管线连接均采用锤击由壬，上钻台管线槽为折叠式。钻台内管线排布整齐，便于维修更换。设有专门通讯电缆槽防止干扰。各种油、水、气管线用不同颜色标识。4主要部件技术性能及结构特点

14、4.1 TC315天车* 基本参数 最大钩载（67轮系） 3150kN 主滑轮数 7个 主滑轮直径 1270mm 适用钢丝绳直径 35mm* 结构型式及特点 穿绳方式为顺穿。 天车的轴承与滑轮可与配套的游车互换。 滑轮顶部设有护罩；设有档棍可防止钢丝绳跳槽或从绳槽脱落。 滑轮绳槽经中频淬火，提高表面硬度，并经磁粉探伤合格。 所有轴承均有装在轴端的润滑脂杯进行单独润滑。 配起重量为3t的桁架式起重架。 配4个起重量为10t的辅助滑轮。 天车架留有安装顶驱的连接梁、耳板及安装环位置（顶驱型号待定），并设有护罩、栏杆、安全灯杆、避雷针插座、旗杆插座等。 天车架设缓冲梁,并加铁板防护。天车符合API

15、Spec8A/4F规范，并打API标记。4.2 YC315游车 最大钩载 3150kN 主滑轮数 6 主滑轮直径 1270mm适用钢丝绳直径 35mm* 结构型式特点游车下提梁采用大弧度,以满足安装顶驱要求;侧板有足够的强度。滑轮绳槽经中频淬火，提高表面硬度，并经磁粉探伤合格。所有轴承均有装在轴端的润滑脂杯进行单独润滑。游车符合API Spec8A规范，并打API标记。4.3 DG315大钩*基本参数最大钩载 3150kN主钩口开口尺寸 220mm副钩口尺寸120mm弹簧工作行程 200mm结构型式特点：配有缓冲装置，钩口处装有安全装置。筒体内装有内外两个弹簧，能使立根松扣后向上弹起，筒体上部

16、装有安全定位装置，提升空吊卡时，钩身不能任意转动，避免吊卡转位。设有大钩转动锁紧装置，可在八个均衡的任一位置锁住钩身。大钩符合API Spec8A规范，并打API标记。4.4 SL450-5两用水龙头 最大静负荷 4500kN最高转速 300r/min最高工作压力 35MPa中心管内径 75mm接头下端螺纹 6 5/8REG左旋鹅颈管中心线与垂线夹角 15*结构型式及特点：冲管和盘根装置均为盒式结构，可迅速更换，无须拆下支架及鹅颈管。带双向风动旋扣器。水龙头符合API Spec8A规范，并打API标记。4.5 ZP375转盘及转盘驱动装置最大静载荷 5850kN通孔直径 952.5mm最大工作

17、扭矩 32362N.m最高转速 300r/min齿轮传动比 3.56* 结构特点方瓦为铸钢件，尺寸符合API规范，且为剖分式结构，可放入API标准的方钻杆补芯或滚子补芯，长短卡瓦均可使用。转盘为飞溅润滑，润滑充分，密封可靠。转盘固定采用耳板销子连接。转盘符合API Spec 7K规范，并打API标记。*转盘驱动装置* 基本参数 额定输入功率 600Kw 转盘转速范围 02410 r/min无级调速转盘采用独立驱动方式，一台600kW交流变频电机（带编码器安装接口），通过万向轴、两挡减速箱驱动转盘，并与钻台面平齐。整个装置为一个运输单元，方便安装和搬家运输。带转盘惯刹，设置电磁阀防止转盘倒转和过

18、扭矩保护。*转盘补芯（符合API Spec 7K规范）20（用于下20套管）11 3/4-13 3/8（用于下13 3/8套管）9 5/8-10 3/4 （用于下9 5/8套管）2 3/8-8 5/8 （用于下7套管）2 3/8-8 5/8 （用于正常钻井）钻头盒主补芯提环装置补芯提环装置3 1/2滚子补芯（四销驱动） 5 1/4滚子补芯（四销驱动）4.6 井 架最大钩载 3150kN型式/有效高度（钻台面至天车梁底面） K型/45m二层台安装高度 24.5m 25.5m 26.5m二层台立根容量（127mm钻杆,28m立根） 5000m 另加10钻铤4柱,8钻铤6柱底部跨距（正面） 9m顶部

19、跨距 2.2m*2.2m 抗风能力停钻工况（无钩载,二层台满立根） 36m/s保全设备工况（无钩载,二层台无立根） 47.8m/s起放井架 8.3m/s * 结构型式及附件井架为前开口型,分五段，各段间单双耳板连接,背扇通过斜拉杆及横梁连接。井架通过人字架靠绞车动力整体起放。井架支脚在底座基座上。井架立起后, 井口找正通过井架支脚处的垫片进行，设有装千斤顶的位置。井架左右两侧均设通往天车和二层台折叠式笼梯,配2套助力机构及2套防坠落装置。二层台距台面1m处安装1台5KN气动绞车及气路管线、拉拽装置,在二层台三面设挡风墙,配二层台逃生装置（进口），并在挡风墙上开逃生活门。二层台栏杆高1.2m，台

20、体设有靠放钻铤的管卡，钻杆挡杆设有安全链，配1只带云台摄像头。立管台、油管台、燃烧管线卡、可升降式液压套管扶正台、死绳稳定器、排绳器及两付25kN的悬吊扒杆（旋转270）；大钳平衡重、滑轮及支座，所有吊装单元设吊装挂耳或护绳套，在鹅颈管处设折叠式平台，用于方便拆卸油壬；配供井架起放用的缓冲装置。死绳固定器安装在井架右大腿内侧,距钻台面高度适合进行倒大绳操作。井架尺寸满足安装顶驱要求。井架满足配备照明线路、气路、电视监控线路等设备安装要求。所有固定螺栓及灯具考虑满足防松防坠落要求。设计时统一布置在井架立柱上，各种管线（气路、立管、电路）布置整齐美观，拆装运输方便。井架主体采用包装架运输。井架所有

21、焊接部位的焊缝规范、无夹砂、裂纹。井架立起后,绳头挂在井架二层台内侧附近背横梁的专用挂绳器上。井架符合API Spec4F规范，并打API标记。4.7 底座钻台面高度 9m 钻台面积 132m2 转盘梁底面高度 7.6m转盘梁最大静载荷 3150kN立根盒额定载荷 1600kN立根盒容量 （114mm钻杆,28m立根） 5000m及10* 结构特点及附件底座为一次起升旋升式结构，钻台高9m，净空高7.6m，井架、绞车和所有钻台上设备（含偏房）均可低位安装，整体起升。配2组供井架起升用的缓冲油缸。钻台左侧配一栋钻台偏房，钻台右侧配与钻台偏房尺寸对称的飘台，飘台支架与左侧相同。飘台承载能力为200

22、KN。配坡道，坡道采用瓦楞板结构，设有钻杆休息台，配猫道，直梯三处（前左一个，后左一个，到固控罐面一个）、梯子宽度不小于800mm，其中前台梯子与坡道分开。钻台后部梯子下部带轮。梯子踏板用锯齿扁钢，护栏用方钢管，配低位安装直梯。配紧急滑道，与地面夹角50，缓冲减速端滑道距地面高300mm，布置在钻台左侧，司钻偏房前部。立根盒垫木防腐处理，排列整齐。钻台下方设吊装井口设备的导轨。配50t液压防喷器移动装置1套。钻台栏杆：钻台前侧为80*80*6方钢管，其余为50*50*4方钢管，插入式固定。栏杆可拆卸，并作永久性标识。栏杆净高1.2m，挡脚板高150mm，与台面无间隙，除梯子、坡道、逃生滑道处外

23、，其余封齐。护链、栏杆与栏杆之间超过0.3m间隙部位均设护链。转盘及立根盒下设泥浆回收装置，立根盒周围配易清洗的导流槽，并可用泥浆回收装置收集排泄冲洗钻台面的污水，污水排放口设在泥浆回流管上便于操作处。坡道大门设两个钻杆防护立柱, 高度1.8m。用钻杆扣连接，设三条防护链。底座钻台面平齐（包括转盘、立根盒），钻台面铺板厚度不小于8mm。铺台之间间隙均匀，小于10mm。提高抗冲击强度。所有进入钻台的电缆和气管线应暗设线缆槽，液压胶管穿钢丝圈保护。底座台面下配一个4m3储气罐。在底座基座的井口位置设有精确的基准标记。左右吊钳尾绳固定桩2个，液压大钳钳尾桩1个，高低可调。其升大绳和附件。3台50KN

24、气动绞车（含猫道1台），1台30KN旋转猫头绞车。底座符合API Spec4F规范，并打API标记。4.8液压套管扶正台 由组合液压站提供动力。4.9死绳固定器 型号：JZG34A最大死绳载荷：340KN含指重表、压力传感器安装位置：司钻对侧，井架腿部传感器：张力式 钢丝绳尺寸：35mm4.10 司钻偏房*钻台左侧各配1个司钻偏房。底座高280mm，外壁3mm瓦楞板。一间为升降机走道；一间作为钻工休息房，配有更衣柜两个，配记录桌、椅子各一个、工具架、长凳（带靠背,凳下做成工具箱）一个、可安放挂图的橱窗，留有仪表及交流插接柜位置，留有井场电路电缆线进出口，朝向井口一侧设有一个推拉门，用于摆放井控

25、房司钻操作台和节流控制台，控制面板外露，房底开孔，设防爆荧光灯，配一台2P防爆单制分体式空调，2个2KW防爆电热暖风机；一间摆放组合液压站和盘刹液压站，考虑液压站散热，面向钻台一侧设推拉门，外侧设防爆排风扇和窗户一个。长1.5m，该间地面为8mm花纹板，底梁加强，该间两面为墙，两面为可拆下的活动门，（西安金程BYL40W2灯具，南京单脚防震灯管）。电气插接件为宝鸡友泰防爆产品。房顶设有排雨槽、探照灯座（进线口在房体侧面）等。外墙设计钻机型号标记；。房内设有两扇窗户,房体用瓦楞板制造，内侧房体铺隔热层和装饰层，房内地板铺8mm花纹钢板，配另， 最终施工图需双方审定。4.11 JC50DB绞车最大

26、输入功率 1100kW（1500Hp） 最大快绳拉力 350kN 提升档位 1+1R 无级调速 刹车盘直径 1520mm主滚筒尺寸（直径长度）开槽 7701310mm 适用钢丝绳直径 35mm刹车形式 单边液压盘式刹车+ 电机能耗制动变频电机 两台600KW电机* 绞车传动流程绞车由两台600KW 0-2200r/min的宽频交流变频电机分别经一台二级齿轮减速箱减速后，驱动单滚筒。在齿轮减速箱输出端的另一侧由一台37/45kW交流变频电机驱动一台送钻立式减速箱，经推盘式离合器及齿轮减速后带动单滚筒。正常情况下该装置作为自动送钻用；一旦主电机出现异常，该装置用为应急活动钻具并可提起最大钻柱重量。* 结构形式及特点绞车为单滚筒轴型式，滚筒开槽。齿轮减速箱采用大模数硬面齿轮，齿轮及轴承采用强制润滑。设置润滑系统油压高低检测开关（24V触点），一旦润滑系统油压出现异常，由钻机电气控制系统首先发出报警信号，可自动报警主刹车制动。保证减速箱安全运行。独立自动送钻装置由37/45kW交流变频电机通过立式减速机、离合器等驱动绞车滚筒轴实现送钻。自动送钻系统功