石油钻井动力设备修后测试技术

时间:2023.11.3

  石油钻井动力设备修后测试技术

  摘 要:大马力柴油机和变频电动机是石油钻井装备中的重要组成部分,随着使用年限的增加设备避免不了修理,然而大修后,由于没有可靠的测试能力,无法对修理后的技术参数进行测定,无法保证修理质量。

  因此设计和建立一套技术含量高、工艺水平先进、测试精度高的大马力柴油机和电动机检测试验台是动力设备维修过程中必不可缺少的重要环节。

  关键词:钻井;动力设备;修理;测试

  1.大马力柴油机修后测试技术研究

  柴油机修后测试主要是采用水力测试技术,柴油机通过联轴器带动水力测功器主轴上的转子组件同步旋转,搅动工作腔中的水,转子旋转产生离心力并将转动力矩传递给传感器,通过调节进水量改变制动力矩即可对柴油机进行加载测试。

  通过对发动机和测功器的直接控制及转速、扭矩、油耗率等主要参数和油温、水温、排温、油压等辅助参数的测量,测控仪即可进行柴油机定工况性能试验,也可进行变工况试验,全面考核和评价柴油机性能。

  1.1柴油机测试装置的总体设计

  国内的柴油机测试装置多为单机测试技术,没有配套机整体测试技术,我们研制的配套测试技术,能够对柴油机进行与钻井现场使用效果一致的工况进行测试,测试数据更精确。

  整套测试试验台的主要组成有:水力测功器、测控系统、油耗变送器、快速油门执行器等部分组成。

  此测试平台可以实现以下功能:①可实现全部发动机参数的测试、数显,可生成各种测试曲线、报表;②全部参数不仅在LED上显示,还可在计算机(可实现计算机联网)上全屏分类、分页显示;③可方便地实现各种发动机性能试验。

  1.2测功器的供水、排水系统的研究

  测功器的耗水量一般为每千瓦小时20L,排水水温不宜超过70℃。

  进水水压为0.05-0.1MPa。

  经过测算水压的稳定性要求系统设置净高5m以上的水箱,在水箱装溢水管,使水箱里的水面保持恒定。

  为满足要求我们设计制作了由20m3钢筋混凝土水池、6m3稳压水箱、进水管3.5″、排水管4″和功率5kW的水泵组成的供水、排水系统。

  经过实验证明被测发动机的工况点离测功器特性曲线的满水线(OA线)较近,则要求水压稍高些。

  水箱供水管口径必须大于水箱往测功器供水水管的口径。

  测功器排水必须通畅,弯管越少越好,最好用敞开式排水,否则形成背压,将大大影响测试稳定性。

  1.3试验台主要设备的研选

  测功器作为实验装置的主要设备,经过多方研究根据实验要求选用工作功率范围为0~1900kW的Y1900P水力测功器。

  水力测功器通过改变排水阀的开度,内腔工作压力瞬间变化,通过电子控制仪器的自动闭环控制,可方便、迅速地稳定到所需要的负荷值,从一个工况到另一个工况的过渡时间为4秒。

  试验台配备了FC2000发动机自动测控,这套系统是为满足发动机制造业中各种不同类型的柴油机、汽油机、天然气、液化气发动机性能试验和出厂试验而精心设计大型测控系统。

  2.电动机修后测试技术研究

  电动机修后测试技术主要是针对钻井设备中主传动电机大修后的测试,通过对大修后的电机进行测试,能及时发现问题,减少修理故障。

  同时通过电机测试配套技术的研究,建立起集机械、计算机、力学、电学、信息化处理为一体的检测装置,对所修设备的技术参数、曲线、波形进行测试,并对其进行分析处理,有利于提高电机的修理质量。

  2.1交流电机试验台主回路设计

  我们使用工频电网电源(50Hz)进行试验。

  主电路系统采用调压器、变压器,将电源电压的高压转换成所需的试验电压,以满足空载试验、短时升高电压试验、堵转试验所需要的不同电压。

  对电机参数的测量采用Norma5000功率分析仪完成。

  控制采用计算机和PLC构成,可进行手动控制和自动控制。

  主回路采纳了国内外先进、成熟的技术,进过优化和合理设计使主回路具有先进性与可靠性。

  2.2交流电机试验台控制系统设计

  控制系统采用ProfBus总线连接的分布式PLC控制系统。

  选用西门子公司SIMATIC S7 300PLC,315-2DP 中央处理单元CPU为PLC主站,ET200M扩展I/O站作为从站,经过实验整套系统具有便于操作、故障率低等特点。

  2.3交流电机试验测试

  测量系统对被测试电机电量参数和机械量进行高速动态采集及长时间动态过程检测,对电源部分的工作状态及相应参数进行监测并记录,能对相应数据处理及特性曲线进行绘制并打印,对所有测试量进行数据依存和打印。

  可以采集测试以下数据:电机的电压、电流、转速、输入功率、温度、直流电阻、振动、同时测量三相电压、同时测量电动机的每相线电流。

  3.结论

  大马力柴油机测试装置投用后测试了190系列、3000系列柴油机,其中检测出某些柴油机功率不足或燃油消耗率高等问题,并进行了及时处理。

  测试技术应用后提高了设备使用寿命,每台柴油机延长使用寿命达10%以上,节约了井队大量的维修费用。

  电动机实验台目前已在280/780kW高压电机,400/600V变频电机上进行测试,取得了相关的实验数据。

  实验表明测试系统可以满足200kW~800kW变频异步电动机、电压等级为400V/600V变频异步电动机大修后的测试要求。

  同时,可针对780kW高压(6000V)电机,单独设立测试系统,满足高压电机6000V的要求,能实现高压电机大修后的测试要求。

  参考文献:

  [1]张冬梅.先进柴油机试验测试技术[J].铁道机车车辆,2001.31(10).318-322

  [2]王益全.电机测试技术[M].科学出版社,2008.


第二篇:海洋石油钻井电气自动化技术研究论文


  作为我国的主要能源之一,石油能源在我国经济发展的过程中起到了重要的推动作用,能够在能源问题上保障我国的经济发展顺利进行。作为海洋石油开采最直接并且最为有效的开采方式,钻井作业在我国目前的石油行业发展中取得了较广泛的应用,同时也为取得了较好的发展效果。目前我国海洋钻井作业的多项技术都取得了大幅度的提升,其中进步较为明显的一项技术就是海洋钻井作业过程中的电气自动化技术。电气自动化技术的快速发展在很大程度上提升了我国海洋钻井作业的工作效率,为我国海洋石油钻井作业提升了技术保障。在传统的钻井作业过程中,虽然也取得了一定的成绩,但是还是存在着一定的缺陷。主要的缺点表现为石油产量低;石油作业开采难度大,以及石油开采的施工成本较高等。在海洋石油钻井作业的过程中为了有效地避免传统石油钻机技术的缺点,我国在作业的过程中采用了电气自动化技术来应对海洋石油钻井作业的操作。下面针对这方面的问题进行详细的阐述以及分析。

  1简要叙述我国传统形式上的石油钻井作业存在的主要缺陷

  首先是,传统形式上的石油钻井作业生产成本较大。其次是,传统形式上的石油钻井作业开发难度较大。最后是,传统形式上的石油钻井作业开采产量较低。

  2简要叙述电子自动化技术中的智能勘探技术在海洋石油钻井作业中的应用

  2.1智能勘探技术能够实现快速定位

  在海洋石油钻井作业过程中,针对某一区域的石油勘测情况,我们可以借助于智能勘测技术中能够快速定位功能来对海洋石油油田进行快读准确定位,这样能够为了后续海洋石油开采提供便利,提升了后续石油开采的工作效率,降低了后续石油开采的工作难度。在智能勘测技术中快速定位功能主要应用的现代自动化技术有两个,首先是GIS自动化技术,其次是GPS智能技术,这项应用技术最大的优点在于能够大大节省海洋石油勘探以及定位的时间和人力,能够较为准确的定位石油开采区域,为后续的石油开采提升技术上的便利。

  2.2智能勘探技术能够实现全面勘探

  智能石油勘探技术另一个应用优势就是能够较为有效地进行全面勘探。在海洋石油开采进行的过程中智能勘探能够在一个特定的区域内进行全面的勘探和检查。能够最大限度地阐述和分析勘探区域中的石油储量情况,能够分析在勘探区域中是否符合石油开采的条件,是否有足量的石油供后续石油开采。目前智能勘探技术能够保障在海峡200米的位置进行详细的物质勘探,根据勘探过程中反馈的数据和信息对石油的开采后续工作进行相应的布置和规划,能够更加合理地分配开采工作过程中的工作量以及人力。

  2.3智能勘探技术能够实现数据分析

  智能勘探技术在应用过程中的数据全面分析主要就是通过相应的技术手段来对开采过程中的数据进行综合性分析处理。开采数据中的油田储量数据以及油井深度等数据都能够通过智能勘探技术进行详细全面的分析。智能勘探技术的数据分析主要的任务就是为海洋石油钻井作业进行前期的勘探准备,确定钻井的位置以及钻井过程中使用的工具等。最主要的一个优点是能够在智能勘探的过程中分析出海洋钻井作业的钻井深度。

  3简要叙述电气自动化技术中的存储虚拟化技术在海洋石油钻井作业中的应用

  3.1简述存储虚拟化自动化技术中的复合分层应用技术

  复合分层自动化技术主要是通过不同分层在作业过程中的数据进行科学的整合和处理,这样能够在钻井作业的过程中建立完善的作业数据库。复合分层自动化技术中的分层主要就是讲在作业过程中搜集到的数据通过科学有效地分析划分来应用到钻井作业的不同层面上,这一技术主要就是借助计算机技术的平台来对数据进行自动化搜集和处理,这样能够最大限度地提升海洋钻井作业的准确性。

  3.2简述存储虚拟化自动化技术中的容错能力应用技术

  在海洋钻井作业的过程中,由于受到外界因素的干扰,会出现作业数据库的安全问题,我们可以通过容错能力的全面应用来有效地避免这一问题。自动化容错技术主要的作用就是能根据相应的计算机技术来对钻井过程中的单点作业故障进行有效地规避,这样能够实现作业数据的有效存储和备份,最大限度地保障了作业数据的安全性以及可靠性,排出外界干扰因素的影响。

  3.3简述存储虚拟化自动化技术中的动态扩展应用技术

  自动化技术中的动态扩展技术在应用的过程中,最主要的应用对象就是自动化系统的存储空间,能够借助于动态扩展技术来不断的提升自动化系统的运行空间,来优化和改善计算机自动化技术在海洋钻井作业中的应用。需要注意的是在动态拓展技术应用过程中,需要相关的技术人员对整个过程中的自动化操作进行系统性的结构调整,并且要对存储形式进行有效处理,这样才能够最大限度的实现自动化系统的有效控制和调整。

  4简要叙述电气自动化技术中调控自动化技术在海洋石油钻井作业中的应用

  基于计算机技术、信息技术以及通信技术的调控自动化技术可以显著地提升石油钻井自动化水平,从而有效提升石油钻井质量。

  4.1简述调控自动化技术中逻辑表达应用技术

  逻辑表达技术是存储虚拟化的前提,在运行存储虚拟化技术后要使用到逻辑表达,从而有力地促进数据信息的调控。借助于这一技术可以对钻井多项数据进行自动分析、处理,从而为制定钻井方案提供参考。

  4.2简述调控自动化技术中自动操作应用技术

  自动操作技术主要应用于钻井设备的自动化操作,石油企业可以基于无线通信技术、计算机系统以及信息技术等搭建自动化调控平台,从而实现自动化操作。例如通过计算机可以对制定的钻井工艺进行分析模拟,从而及时发现其中存在的错误并进行及时调整。

  4.3简述调控自动化技术中信息传递应用技术

  信息传递主要负责将井下勘测数据技术准确传递到控制中心,从而引导控制人员控制油井的深度。这一技术不仅满足了用户对于数据信息的共享,同时也保证了钻井自动化操作的持续性。

  参考文献

  [1]沈忠厚,王瑞.现代石油钻井技术50年进展和发展趋势[J].石油钻采工艺,2003(5).

  [2]韩文旭.国内原油资源利用的效益对比分析[J].地质资源研究,2010,40(18):42-44.

  [3]余德本.分析自动化生产模式在石油钻井中的运用[J].安徽科技研究,2010,33(6):30-32.

  [4]王宏伟.基于计算机平台的原油开采方案设计[J].计算机应用技术,2010,15(11):26-28.

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