顶部驱动钻井装置电控系统的设计研究

摘要

顶部驱动钻井装置(简称顶驱)是以电动机从钻杆顶部驱动钻具/钻杆取代柴油机带动钻机转盘的一种新装置，具有上下起动灵活、操作安全方便、生产效率高等优点。顶驱是21世纪钻井三大技术装备之一，是当今钻井装备中技术含量较高、结构复杂的机电液一体化的设备，已成为现代钻机的重要配置，由于顶驱装置科技含量高、制造难度大，至今国外也只有5家公司能够生产。北京石油机械厂与西门子工厂自动化工程有限公司合作研制开发的我国首台交流变频DQ70BSC型顶部驱动钻井装置的研制成功研制和批量生产，不仅打破了国外对顶驱技术的垄断，而且性能先进，操作使用方便可与国外产品媲美，价格大低于国外产品。它结束了我国钻井顶驱装置长期依赖进口的历史，加快了钻井装备现代化的进程，为中国石油钻井队大步走出国门做出了贡献。 顶驱电控系统全部采用SIEMENS产品，由西门子工厂自动化工程有限公司设计、制造。主电机传动采用两个功率为400HP的RelianceRPMAC异步感应电动机(油田专用变频电机)，由交流变频系统驱动，根据整流单元和逆变器的组合不同，有A/H/I等几种不同的驱动结构，可满足不同用户的要求。A和H结构可以实现单、双电机运行。 顶驱控制系统采用采用Siemens可编程控制器(PLC)和Profibus现场总线(光、电网络)等先进技术，可完成钻井、旋扣、上卸扣、管子处理、IBOP的遥控控制和井喷时的快速应急操作等顶驱工艺要求的所有功能，并自动实现转矩限幅与控制方式的切换。上位监控软件WINCC功能强大，界面友好，具有较强的自诊断和历史数据记录功能，保证顶驱系统的工作安全可靠。

目录

摘要

第一章顶部驱动钻井装置简介

第二章顶部驱动钻井装置构成简介

第三章上位监控系统(WINCC)设计

第四章顶驱变频调速系统的方案设计

第五章PLC在顶部驱动钻井装置电控中的应用研究

第六章顶驱系统所使用的通讯协议

第七章顶驱调试过程总结

第八章顶驱电控系统的总结及展望

参考文献

致谢