一、引言
隨著鑽井裝置的不斷更新，電動鑽機以其調速特性好、可靠性強、故障率低、操作更安全、方便、靈活等一系列的優勢成為鑽井市場的主力軍。如何讓機電覆合鑽機也擁有電動鑽機的優勢，筆者根據70LDB鑽機動力系統及傳動系統，提出機電覆合鑽機電動化改造方案，提升鑽機效能。
二、70LDB型機電覆合鑽機動力系統及傳動系統簡介
2.1動力及傳動系統組成
70LDB型複合鑽機的動力及傳動系統有以下幾部分組成：
1)3臺G12V190PZL~3/0(810kW，1300RPM)柴油機偶合WlM。
2)2臺400kW柴油發電機組和1臺720kW柴油發電機組。發電機為井場提供交流400V交流電，通過MCC(MotorControlCenter,MCC)房分配，驅動井場所有用電裝置。
3)並車箱。柴油機輸出動力通過耦合器經並車箱分別驅動絞車、泥漿泵、自動壓風機。
4)600kW/400V交流變頻電機通過變速箱驅動轉盤，無級調速。
2.2動力及傳動系統特點
1)模組式總體傳動佈局，能快速拆si檢修、調整、檢査。
2)柴油機偶合器機組、、並車箱、絞車、系^：間，’用萬向軸傳遞動力，不需要複雜的找正。_i
3)轉盤採用交流變頻電機獨立驅動，解決了以往鑽機傳動上鑽臺的困難。’
4)由於採用了低位絞車，解決了絞車上髙鑽臺的難題。
三、70LDB型機電覆合鑽機電動化改造方案概述。
3.1機械部分改造
1)指加2臺1000kW、1500RPM直流電動機及液力偶合器組，替換原有柴油機耦合器機組。液力偶合器通過聯軸器分別與電動機、柴油機相連，液力偶合器一端接萬向軸，萬向軸的另一端通過氣動離合器連線並車箱。可以保留一臺柴油機耦合器機組，作為應急使用。
2)增加兩套CAT3512B柴油機組，每臺柴油機功率為1330kW,轉速1500RPM，每臺驅動一臺CATSR41900kVA,600V、3Ph、50Hz的`發電機。保留2臺400kW柴油發電機組作為輔助發電機組，輸出電壓400V。
3.2電氣部分改造
增加一套電氣控制系統,包括SCR(SiliconControlledRectifier,SCR)房和司鑽控制櫃，控制兩臺直流電機。利用簡化70D鑽機SCR房設計方案製作電氣控制系統：配備一臺600V/400V、1250kVA乾式變壓器，給MCC房供電，驅動400V電力負載，SCR房可省去MCC控制部分；利用去除MCC部分節省的空間配置動態無功補償裝置，提髙電網功率因數；保留2或3套交流控制櫃，實現柴油發電機組接人和控制；保留2或3套（第3套可以備用，也可用來擴充套件3號慄）直流控制櫃，實現對直流電機的控制。在司鑽操作檯增加司鑽控制櫃，方便操作者進行動力逢式選擇、電機起動和調速等操作。
為方便接人成熟區塊油田電網，使用網電為井場裝置提供電力，可以增加一套高低壓變配電系統。通過10kV/0.6kV、2500kVA移動式髙低壓變配電系統將油區10kV高壓電轉換為600V交流電，利用SCR房預留電源進線端子接人SCR房。
四、機電覆合鑽機電動化改造系統優點
1)機電覆合鑽機通過電動化改造，使其擁有了電動鑽機的優勢。
在鑽井過程中，機電覆合鑽機由於柴油機運轉速度的限制了鑽井泵的最低泵衝，使得鑽井泵在使用過程中排量的調整受到很大的影響。特別是在上部地層快速鑽進階段,工程要求雙泵鑽進,充分利用水力破巖，大排量保證攜砂。隨著井深的增加，泵壓不斷上升，當立管壓力達到20MPa左右時，逐漸調整柴油機轉速降低泵衝，當柴油機轉速調整到怠速附近時，只能靠更換較小的鑽井泵缸套來提髙柴油機轉速，來保證柴油機的正常使用，這樣既增加了工作人員的勞動量又減少了雙泵鑽進的時間，同時柴油機長期低轉速、大負荷的使用，故障率增加，加速裝置磨損。使用直流電動機，調速範圍廣，理論調速範圍0-1500RPM(實際使用過程中轉速在600-1250HPM調整），解決了上述難題，延長雙慄鑽進的時間，有利於井下安全。
2)無功消耗少，節約成本。
當前70D鑽機配備800KW直流電機6-9臺，改造方案中增加兩臺大功率（1000KW)直流電動機，相對70D鑽機直流電機的數量大大減少，無功消耗少，無功補償裝置容量需求少，電網功率因數髙，減少能源浪費。同時，由於控制電機數量少，大大簡化SCR房的配置，成本投人較70D鑽機少。
3)動力靈活調配，便於網電接入
在生產過程中根據負荷和工況可以靈活調配動力源。70LDB型機電覆合鑽機，總峰值功率在1700KW左右（根據哈15-14井網電使用情況統計而得），兩臺CAT3512B和兩臺輔助發電機多種匹配模式，合理使用動力裝置,減少損耗。
根據哈15-14井網電使用統計來看，日平均有功$率大多都在1000KW(日耗電量24000度）附近，由於70LDB鑽機轉基採用獨立驅動模式，轉盤電機可以由輔助發電機供電，因此根據生產情況大多時間可以使用一臺CAT3512g柴油發電機組加一臺輔助發電機執行模式即可，日耗油量在4~5噸L1000kW的平均有功功率對電動鑽機來說處於不易調配動力裝置的功率區間，由於功率因數低（0.7左右）使用一臺CAT3512B電流大、負荷重，不宜長時間工作；只能使用兩臺，工作效率低，油耗增加，在有功功率1000kW時，兩臺CAT3512B柴油發電機組每天耗油量在5~6噸。這樣相同有功負荷，70D電動鑽機每天多耗油1噸左右，每年多消耗柴油300噸左右，多消耗成本200?300萬。
油田電網分佈區域可以通過增加上文提到的移動式髙低壓變配電系統，方便接人油田電網，利用網電提供電力，更加經濟。
4)保留一套柴油機耦合器機組，可以在SCR電控系統不正常時應急使用，提升了鑽機的可靠性。
五、結論
70LDB機電覆合鑽機通過電動化改造，擁有了電動鑽機的優勢，鑽機效能得到很大的提升，同時動力模式多樣，能耗減少，提高了整套鑽機的經濟性和可靠性。