Plataforma de perforación con núcleo de accionamiento superior con accionamiento eléctrico de frecuencia variable KZDB, XD-DB tipo CA
KZ30DB, un nuevo tipo de plataforma de perforación eléctrica con accionamiento superior y derechos de propiedad intelectual independientes. La capacidad de construcción de perforación N de diámetro es de 5000 my 3500 m respectivamente. La plataforma de perforación es alimentada por la red eléctrica industrial. Utiliza una unidad de accionamiento eléctrico de frecuencia variable de CA modular como sistema de ejecución para elevación, rotación, perforación y pesca. Adopta un modo de trabajo de control total del par, mecanización total y total. Operación digital. Integra la máquina, integra electricidad, hidráulica, gas, electrónica y tecnología de la información para servir a operaciones de exploración minera y perforación energética con una profundidad de pozo de 3500 m.
(1) Diseño del sistema de plataforma de perforación
1) Utilice una torre de perforación tipo K de alta resistencia con una capacidad de carga de 1350 kN y una carrera de riel guía de 25 m para lograr una vertical de 18 m. perforación.
2) El sistema de perforación con accionamiento superior impulsa directamente la sarta de perforación en la parte superior de la torre de perforación y la mueve hacia arriba y hacia abajo a lo largo del riel guía en la torre de perforación. Realiza la función de perforación por descompresión a través de la variable AC. malacate de frecuencia y completa la perforación rotativa, la circulación del fluido de perforación y las operaciones de conexión como la instalación de raíces/raíces individuales, grilletes superiores, corte de ojo inverso, etc.
3) Utilice un motor de conversión de frecuencia AC AC-VFD-AC para accionar los principales componentes de ejecución de la plataforma de perforación (malacate, top drive, cabrestante de cable, plataforma giratoria). Realiza una regulación continua de la velocidad del mando superior, el cabrestante y otros componentes durante todo el proceso, elimina el cambio de marchas mecánico y hace que la transmisión sea simple y confiable.
4) Utilizando tecnología de control de conversión de frecuencia de CA totalmente digital, a través del diseño integrado del sistema de télex PLC, pantalla táctil y parámetros neumáticos, eléctricos, hidráulicos y de instrumentos, el mando superior, el cabrestante, el polipasto de cable, la plataforma giratoria y otros componentes pueden realizar un control inteligente y pueden realizar un monitoreo remoto de los parámetros de perforación.
(2) Estructura principal de la plataforma de perforación
Los principales componentes estructurales de la plataforma de perforación incluyen la torre de perforación K135, la plataforma de perforación 2.0, el sistema de accionamiento superior eléctrico y el malacate principal eléctrico ( incluyendo frenos de disco), cabrestante eléctrico (incluido freno de disco), sistema de control electrónico, sala del perforador, dispositivo de automatización de boca de pozo, bomba de lodo y dispositivo de control de sólidos, etc.
1. Torre de perforación y plataforma
Se utiliza la torre de perforación tipo K, la altura libre de la torre de perforación es de 31 m, la carga máxima del gancho es de 1350 kN (sistema de cable móvil de 5 × 6). ), y la altura de la plataforma es de 2,0 m, la capacidad de la caja de pie es de 4000 m. La estructura de la torre de perforación se muestra en la Figura 2-14.
Figura 2-14 Diagrama estructural de la torre de perforación tipo K
2. Sistema de transmisión superior
La transmisión superior de alta velocidad con transmisión eléctrica directa sirve como motor. Componente central (Figura 2- 15), con las funciones de rotación, circulación de lodo, agregar raíces individuales, subir y bajar raíces, desenroscar y desenroscar roscas, etc. Este top drive ha obtenido la patente de invención nacional, número de patente: ZL201310367876.4. La parte mecánica incluye las siguientes tres partes:
Figura 2-15 Estructura de transmisión superior
1) Conjunto soporte-polea, que consta de un soporte y múltiples juegos de rodillos. Asegúrese de que el accionamiento superior se mueva a alta velocidad o avance lentamente a lo largo del riel guía con funciones de limitación de movimiento y antitorsión.
2) El conjunto motor-grifo está compuesto por un componente motor de frecuencia variable y un componente de grifo.
3) El dispositivo de giro automático de tubería se compone de un mecanismo de giro lateral de elevación y un mecanismo de desenroscado de pinza trasera. El mecanismo de giro lateral es responsable de levantar una sola tubería de perforación de la plataforma, o agarrar el soporte de la plataforma del segundo piso. El mecanismo de desenroscado de la pinza trasera es responsable de desenroscar la rosca entre una sola tubería de perforación o un soporte de tubería de perforación y el; husillo de accionamiento superior.
3. Cabrestante principal
El cabrestante principal utiliza un motor de frecuencia variable de CA de 300 kW, que envía torque y velocidad al tambor a través del reductor y el embrague del tambor, y luego realiza el control a través del bloque de corona y bloque móvil elevación y descenso del mando superior; el tambor principal logra un frenado dinámico y un desplazamiento de velocidad cero a través del codificador del motor y la unidad de frenado, y logra un frenado seguro a través del sistema de mando superior; medido a través del codificador del tambor La posición de operación dentro del espacio libre de la torre de perforación el frenado seguro del tambor se logra mediante la anticolisión sobre el carrete y la anticolisión de la torre de perforación; La estructura principal del cabrestante se muestra en la Figura 2-16.
Figura 2-16 Esquema estructural del malacate principal
El dispositivo de alimentación de perforación incluye: motor de frecuencia variable de alimentación de perforación a través de un reductor de alimentación de perforación de gran relación de velocidades, embrague de alimentación de perforación, reductor, y embrague de tambor Par de salida y velocidad al tambor del cabrestante principal.
El cabrestante principal tiene las siguientes características:
1) Modo de transmisión: Accionamiento eléctrico de frecuencia variable CA, embrague de neumáticos.
2) Método de control: control de circuito cerrado, que puede lograr una posición cero.
3) Modo de seguridad: anticolisión sobrebobina, anticolisión del cable de la torre de perforación, anticolisión electrónica.
4) Modo de frenado: El freno principal es un freno de disco hidráulico y el freno auxiliar utiliza el frenado de consumo de energía.
5) Modos de frenado: freno de estacionamiento, freno de trabajo, frenado de emergencia (pérdida de potencia).
6) Control de alimentación de perforación: un motor de frecuencia variable de potencia pequeña realiza una alimentación de perforación automática y puede lograr una precisión de regulación de voltaje de 3000N.
7) Display de control: visualización y alarma de fuente de aire, presión de aceite lubricante, posición del bloque de desplazamiento y velocidad de desplazamiento.
8) Función de enclavamiento: El motor principal y el motor de perforación comienzan a enclavarse.
4. Cabrestante de extracción de cables
Cabrestante de extracción de cables (Figura 2-17) Fuerza de tracción máxima: 25000 N; Velocidad máxima del cable: 200 m/min Diámetro del cable: 8 mm; Volumen: 4000m. Este tipo de cabrestante ha obtenido la patente de invención nacional, número de patente: ZL201310368723.2. Sus características de diseño y ventajas funcionales son las siguientes.
Figura 2-17 Cabrestante de extracción de cables
(1) Características de diseño
1) Modo de transmisión: accionamiento eléctrico de frecuencia variable de CA, embrague electromagnético;
2) Método de control: control de circuito cerrado, puede lograr una posición cero;
3) Modo de frenado: el freno principal es un freno de disco hidráulico, el freno auxiliar es un frenado que consume energía;
4) Modo de disposición: disposición automática de la cuerda, inversión automática;
5) Pantalla de control: puede detectar la longitud, la velocidad y la tensión de la cuerda.
(2) Ventajas funcionales
1) Tiene un embrague electromagnético, que puede realizar un descenso libre sin energía.
2) Tiene un freno de disco hidráulico; , que puede realizar un frenado de seguridad.
3) Tiene disposición de cuerda, tensión, longitud de cuerda y otros dispositivos para mejorar la tasa de éxito del salvamento.
5. Sistema de control electrónico (AC-VF-AC)
El sistema de control electrónico consta de tres partes: la parte de potencia, la parte del variador de frecuencia y cada unidad de ejecución. El dispositivo de potencia es un transformador de red o un grupo electrógeno diésel; el dispositivo de accionamiento de frecuencia variable es un VFD (variador de frecuencia), que incluye motores de accionamiento superior, motores de cabrestante, motores de alimentación de perforación, motores de cabrestante de cable, inversores de motor de plataforma giratoria y dispositivos de control integrales (incluido el controlador lógico programable (PLC); la unidad de ejecución incluye motores de frecuencia variable, sensores, codificadores, cables de alimentación y cables de control de varios componentes. El diseño del sistema de control se muestra en la Figura 2-18.
6. Sala de operaciones de la plataforma de perforación
La sala de operaciones de la plataforma de perforación es la "sede" de todo el sitio de perforación, como se muestra en la Figura 2-19. Los componentes principales son la parte de control eléctrico y la interfaz de control digital. Además, incluye videovigilancia multipunto in situ, sistemas de detección independientes, dispositivos de comunicación in situ, etc.
El quirófano realiza funciones de control centralizadas, inteligentes, cómodas y seguras. La parte de control eléctrico (panel de componentes) completa la rotación, la velocidad de elevación, el ajuste del par, el arranque y la parada de la adición de varillas, el desatornillado, el frenado y otros procesos de trabajo. La interfaz digital incluye pantalla táctil, pantalla de visualización, etc., y su función es; También se pueden configurar la visualización en cada interfaz hombre-máquina. Los parámetros de proceso y los parámetros de funcionamiento del equipo.
7. Estudio
Además de la interfaz de operación hombre-máquina en la sala de operaciones, también está equipado con un estudio de monitoreo remoto, que está equipado con una computadora industrial para perforación. Los parámetros, que pueden monitorear varios componentes de la plataforma de perforación en tiempo real, el estado operativo y los principales parámetros del proceso de perforación, incluida la interfaz de perforación, el diseño de la red, el diseño del dispositivo, los gráficos de tendencias, los registros de operación, los registros de datos, etc., no solo pueden registrar. parámetros operativos del equipo, parámetros de proceso, registros de operación, etc. en tiempo real, pero también almacenar copias de seguridad y transferir de forma remota.
Figura 2-18 Diagrama de disposición del sistema de control electrónico
Figura 2-19 Sala de operación de la plataforma de perforación
8. coordinación El proceso de perforación con extracción de testigos con accionamiento superior y el proceso completo de operación con un solo elevador están equipados con tres dispositivos auxiliares especiales para operaciones mecanizadas en boca de pozo: elevador hidráulico, pinzas eléctricas y mandril neumático para mejorar la eficiencia operativa y reducir la intensidad del trabajo manual.
1) Elevador hidráulico (Figura 2-20): se utiliza para levantar tubos de perforación con cables de gran diámetro y conectar raíces simples y verticales para ayudar en las operaciones de perforación. Puede realizar apertura y cierre automáticos, pestillo automático. , bloqueo automático. El ascensor ha obtenido la patente de invención nacional, número de patente: ZL201310367854.9;
2) Pinzas eléctricas: un dispositivo eléctrico utilizado para desenroscar automáticamente tubos de perforación de cable de gran diámetro y alto torque;
3) Mandril neumático: dispositivo utilizado para sujetar automáticamente tubos de perforación con cable de gran tonelaje y diámetro en el orificio (Figura 2-21).
Figura 2-20 Elevador hidráulico
Figura 2-21 Mandril neumático
(3) Principales parámetros técnicos de la plataforma de perforación
KZ30DB Los principales parámetros técnicos de la plataforma de perforación eléctrica de tracción superior XD-35DB se muestran en la Tabla 2-8.
Tabla 2-8 Principales parámetros técnicos de los equipos de perforación eléctricos de accionamiento superior KZ30DB y XD-35DB
Tabla continuada
(4) Ejemplos de aplicaciones de equipos de perforación
La plataforma de perforación XD35DB, de agosto de 2012 a mayo de 2013, proporcionó soporte de equipo para la “Primera perforación científica profunda de la geología del uranio en China” en el campo minero de uranio a gran escala en Chongren, provincia de Jiangxi, logrando una completa perforación continua de 2818,88 m, diámetro final del pozo Ф122 mm, estableciendo un récord nacional de profundidad de perforación con cable de gran diámetro S114.
Desde julio de 2012, la plataforma de perforación KZ30DB se ha utilizado en la construcción del pozo de perforación científica número 4 (WFSD-4) en Wenchuan, Mianyang, Sichuan, con una profundidad de pozo diseñada de 3350 m, utilizando un proceso de perforación con plataforma giratoria impulsado eléctricamente.