Q/SY
中国石油天然气集团公司企业标准
Q/SY 1781—2016
石油钻机电代油技术改造规范
Technical reconstruction standards of replacing diesel by power supply network in drilling rig power system
2016-04-01实施
2016—01一27发布
中国石油天然气集团公司 发布 Q/SY 1781—2016
目 次
前言·
范围规范性引用文件术语和定义 4改造要求技术方案 6设备设施选型及参数验收要求
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5
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参考文献
....7
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............... ..... Q/SY1781—2016
前言
本标准按照GB/T1.1一2009《标准化工作导则 第1部分：标准的结构和编写》给出的规则起草。
本标准由中国石油集团工程技术分公司提出。 本标准由中国石油天然气集团公司标准化委员会石油工程技术专业标准化技术委员会归口。 本标准起草单位：大庆油田有限责任公司大庆钻探工程公司、渤海钻探工程有限公司、长城钻探
工程有限公司、西部钻探工程有限公司、川庆钻探工程有限公司、中国石油集团工程技术分公司。
本标准主要起草人：杨元东、邹庆波、杨晖、刘江涛、马洪钟、马继光、杨士雄、陶云、王五一、吕卫军、徐迟、金志雄。
I Q/SY1781—2016
石油钻机电代油技术改造规范
1范围
本标准规定了石油钻机电代油技术改造原则、技术方案及要求、部件选型、参数确定和验收要求。
本标准适用于电动钻机、机械钻机及复合驱动钻机电代油技术改造。修井机电代油技术改造可参照本标准执行。
规范性引用文件
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下列文件对于本文件的应用是必不可少的。凡是注日期的引用文件，仅注日期的版本适用于本文件。凡是不注日期的引用文件，其最新版本（包括所有的修改单）适用于本文件。
GB/T1094.11电力变压器第11部分：干式变压器 GB/T 1094. 12 电力变压器 第12部分：干式电力变压器负载导则 GB/T 3797 电气控制设备 GB 3836. 1 爆炸性环境第1部分：设备 通用要求 GB 3836. 2 爆炸性环境 第2部分：由隔爆外壳“d”保护的设备 GB 4208 外壳防护等级（IP代码） GB/T 6451 油浸式电力变压器技术参数和要求 GB 7251.1 低压成套开关设备和控制设备第1部分：总则 GB/T12668.4调速电气传动系统第4部分：一般要求 交交流电压1000V以上但不超过
35kV的交流调速电气传动系统额定值的规定
GB 23505 石油钻机和修井机 SY/T 6228 油气井钻井及修井作业职业安全的推荐作法 SY/T 6725.1 石油钻机用电气设备规范第1部分：主电动机 SY/T10041 石油设施电气设备安装一级一类和二类区域划分的推荐作法
术语和定义
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下列术语和定义适用于本文件。
3. 1
电代油 replace diesel by power supply network 用网电动力能源替代柴油动力能源。
3. 2
移动变电站 movable transformer substation 将高压开关设备、配电变压器和低压配电装置按一定接线方案组合在一起，安装在一个封闭、可
移动钢结构箱体内的一种紧凑式配电设施。
1 Q/SY1781—2016 3.3
高压隔离保护柜 high voltage disconnected protection cabinet 具有欠压、短路、过载、接地等保护功能的户外高压开关柜。
3. 4
工作机 working machine 钻机的绞车、转盘、顶驱、钻井泵以及其他耗能设备。
3.5
一对一控制 one-to-one control 一个控制单元控制一台电动机
3. 6
一对二控制 one-to-two control 一个控制单元控制两台电动机。
4改造要求 4.1安全性
钻机改造后安全环保性能指标优于原钻机，符合HSE规范。 4.2经济性
钻机改造后运行及维护成本低于原钻机，经济效益明显。 4.3技术性
钻机改造后技术性能指标符合国家及行业标准，且优于原钻机，易于维护保养，易损件少，互换性强。 4.4可靠性
钻机改造后可靠性优于原钻机，运行平稳，故障率低。
技术方案 5.1改造原则 5.1.1临时性改造应保持钻机井架底座结构和原传动方式不变，只针对发电机、柴油机等动力部分进行改造。 5.1. 2 永久性改造应保持钻机井架底座结构形式不变，尽量保持原传动方式不变，主要针对发电机、 柴油机等动力部分进行改造。 5. 2 网电参数
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网电频率为50Hz，电压等级为35kV，10kV或6kV。 5.3 钻机改造技术方案 5.3.1电动钻机改造 5.3.1.1保持钻机总体结构形式及传动方式不变，将发电机供电改为网电通过移动变电站供电，移
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动变电站容量根据6.4.1选取。 5.3.1.2网电通过高压隔离保护柜、移动变电站向配电柜供电。 5.3.1.3网电可靠性不高的地区，保留一到两台发电机作为应急备用。在应急发电机房或移动变电站内安装电源切换柜，确保网电断电后应急发电机能迅速为工作机提供动力。 5.3.2机械钻机改造 5.3.2.1采用10kV，6kV或0.6kV三相异步电动机替换柴油机，保持原传动方式不变。网电通过高压隔离保护柜、移动变电站向软启动柜供电，经软启动柜驱动三相异步电动机。 5.3.2.2 采用10kV，6kV或0.6kV三相异步电动机液力偶合器替换柴油机链条或齿轮减速箱。 网电通过高压隔离保护柜、移动变电站向软启动柜供电，经软启动柜驱动三相异步电动机。 5.3.2.3采用0.75kV直流电动机替换柴油机，可取消变速箱。网电通过高压隔离保护柜、移动变电站向直流调速柜供电，经直流调速柜驱动直流电动机 5.3.2.4采用0.6kV交流变频电动机替换柴油机，可取消变速箱。网电通过高压隔离保护柜、移动变电站向交流变频柜供电，经交流变频柜驱动交流变频电动机。 5.3.2.5网电可靠性不高的地区，采用高压10kV或6kV三相异步电动机替换柴油机的改造方式，应保留一台柴油机作为应急备用；采用0.6kV三相异步电动机、直流电动机或交流变频电动机替换柴油机的改造方式，增配一到两台发电机作为应急备用。在备用发电机房或移动变电站内安装电源切换柜，确保网电断电后柴油发电机能迅速为工作机提供动力。 5.3.3复合驱动钻机改造
复合驱动钻机电驱动部分改造参照5.3.1的规定执行；非电驱动部分改造参照5.3.2的规定执行。 5.3.4钻机局部改造 5.3.4.1钻机400V辅助供电设备供电方式改造，采用移动变电站替换辅助发电机，实现对辅助用电设备的供电，其容量根据辅助发电机功率选择。网电通过高压隔离保护柜、移动变电站向配电柜供电。 5.3.4.2网电可靠性不高的地区，按5.3.1.3的规定执行。
设备设施选型及参数
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6.1 防爆要求
改造所选用的电气部件的防爆等级符合GB/T3836.1和GB/T3836.2的规定，具有相关的行业认证证书。防爆形式、类别、性能等要求满足SY/T10041或SY/T6228进行分类的不同危险区域的防爆要求。各防爆设备的外壳防护按GB4208的规定执行，装在控制房内的设备外壳防护等级不低于IP2X，户外设备的外壳防护等级不低于IP54。 6.2高压隔离保护柜
额定电压根据当地网电电压选取；额定电流不小于所在回路的计算电流；额定频率为50Hz；断路器应满足短路条件下的通断能力，满足短路条件下的动稳定和热稳定要求；避雷器按高压隔离保护柜使用的环境、网电系统的标称电压、最高电压、额定频率、中性点接地方式、短路电流值以及接地故障持续时间等条件选取。
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6.3高、低压电缆
额定电压不小于电缆所在系统的额定电压；按敷设方式及环境条件确定的导体载流量不小于计算电流；满足动稳定和热稳定要求，最小截面应满足机械强度的要求；外护套材料的选择应满足钻机施工环境要求。 6. 4 移动变电站 6.4.1额定容量根据钻机的总装机功率选取。标准配置钻机选用移动变电站额定容量不小于表1的对应参数。
表1 钻机选用移动变电站额定容量
项目名称钻机名义钻深，m 1500 2000 3000 4000 5000 7000 8000 9000 12000 变压器容量，kV·A 2000 2000 2500 3150 3150 3150 5000 5000 5000
钻机名义钻深与选用变压器容量对应关系
额定电压根据当地网电电压选取，额定变比根据钻机所用设备设施电压等级确定
6. 4.2
6.4.3移动变电站内干式变压器的各项技术指标应符合GB/T1094.11和GB/T1094.12的要求。 房内安装的变压器应有独立的通风系统和温控装置 6.4.4 移动变电站内油浸变压器本体的安全保护装置、冷却装置、油保护装置、温度测量装置、油箱及附件等符合GB/T6451的要求。 6.4.5移动变电站内高、低压开关柜应具有欠压、短路、过载、接地等保护和计量功能，高压柜宜选用VS1系列断路器。 6.4.6电源切换柜额定电压和电流根据发电机和移动变电站的相关参数选取，断路器必须实现电气或机械互锁。 6.5无功补偿装置
钻机电路功率因数低于0.9时，应配置无功补偿装置。无功补偿装置宜选用无触点、自动进行动态补偿的控制方式。补偿容量按无功功率曲线或无功补偿计算方法确定，无功补偿装置投用后功率因数应能提高到0.95以上。 6.6电动机控制柜（软启动柜、直流调速柜、交流变频柜） 6.6.1额定功率根据电动机额定功率选取，不小于电动机额定功率。控制单元额定电流不小于电动机额定电流。控制单元额定电压、额定频率与所在回路一致。 6.6.2软启动柜与三相异步电动机采用一对一控制方式。直流调速柜与直流电动机可采用一对一或一对二控制方式。交流变频柜与交流变频电动机采用一对一控制方式。 6.6.3应具有欠压、过压、短路、过载、缺相、接地等保护功能，强制风冷电动机的控制柜应有失风保护功能，其中直流调速柜可实现最大输出电流限制。 6.6.4需安装在密闭、保温的房体内，并配备空调，保证室温控制在18℃～28℃之间 6.7 电动机 6.7.1同一套钻机各电动机类型和电压等级应统一。根据钻机传动方式不同可以选用交流变频电动机、直流电动机或三相异步电动机。
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