CN106786786A - 一种适用于钻机的网电与柴油发电机组并网运行节能方法 - Google Patents

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马向平
刘付泽
张天生
安宁宁
赵宏
武龙
朱永
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Abstract

本发明公开了一种适用于钻机的网电与柴油发电机组并网运行节能方法，该方法是在网电运行时，系统检测到因负荷发生增加而使网电容量不能满足作业需求需要并网自备柴油发电机组时，启动自备柴油发电机组并发电，系统自动检测和比较自备柴油发电机组与网电的电压差、频率差和相位差是否满足并网条件，若满足并网条件，则自备柴油发电机组和网电完成自动并网（≤25s）并进行功率的调整与分配；若网电容量能满足作业需求，则自备柴油发电机组自动解列。本发明满足高效工况运行，实现了网电利用率最大化，工况针对性强，节能效果明显，有效解决了因负荷增加而使网电容量不能满足作业需求时自备柴油发电机组并网投入运行与解列的节能管理问题。

Description

一种适用于钻机的网电与柴油发电机组并网运行节能方法
技术领域
本发明属于石油钻井技术领域，具体涉及一种适用于钻机的网电与柴油发电机组并网运行节能方法。
背景技术
绿色、高效和节能是石油钻井行业发展的必然趋势。对于自备柴油发电机组且可以使用网电的钻机在作业时，应优先应用网电。该类钻机配备额定容量的网电设备。但如何合理配置网电设备的额定容量一直是各油田和钻机制造厂商关注的焦点。
目前，配备网电接口且自备柴油发电机组的钻机在作业时常常会出现以下问题：在作业到一定井深时，相对于钻机配备的额定容量网电设备，个别工况下负荷在一定时间内会发生增加或减少，此时会发生网电容量小于所需负荷而不能匹配作业需求的情况。为满足作业需求，要么增大网电设备的额定容量，但在大多数时间内不需要，配置有浪费；要么作业时停用部分设备，但会影响工作与生活。
发明内容
本发明的目的是为了解决现有技术中存在的因负荷增加而使网电容量不能满足作业需求的技术问题，提供一种思路新颖、自动化程度高、工况针对性强、节能效果明显的适用于钻机的网电与柴油发电机组并网运行节能方法。
为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案：一种适用于钻机的网电与柴油发电机组并网运行节能方法，该方法包括以下步骤：
（1）主负载工况类型判定：判定主负载当前工况为正常钻进、起/下钻、倒划眼、其他工况中的哪种工况类型；
（2）计算当前工况作业主设备和运行的辅助设备所需的功率值；
（3）预测作业主设备功率变化趋势并确定将来5-15分钟内作业主设备所需的功率；
（4）预测运行的辅助设备功率变化趋势并确定将来5-15分钟内辅助设备所需的功率；
（5）确定将来5-15分钟内作业主设备和运行的辅助设备所需总功率；
（6）结合负荷历史趋势拟合曲线，判断正常作业时系统所需的总功率大于网电设备额定容量的时刻；
（7）将所需总功率与钻机配备网电设备额定容量的大小进行比较，若所需总功率不大于网电设备额定容量，继续使用网电设备；
（8）若所需总功率大于网电设备额定容量，则启动自备柴油发电机组并发电；
（9）自动检测并比较自备柴油发电机组与网电设备的电压差、频率差和相位差是否满足并网条件；
（10）若电压差、频率差和相位差不满足并网条件，则自动调整柴油发电机组的励磁电压和柴油机的转速，增大或减小励磁电压则使电压差改变，增大或减小柴油发电机组的转速则使频率差和相位差发生改变，调整后继续进行（9）步骤；
（11）若电压差、频率差和相位差满足并网条件，则自备柴油发电机组与网电设备自动并网并进行功率的调整与分配；
（12）若工况发生变化，作业主设备和运行的辅助设备所需总功率小于网电设备额定容量，则自备柴油发电机组自动与网电设备解列。
进一步地，所述步骤（1）中主负载工况类型判定时包括以下步骤：
a、判定主负载当前工况类型是否为正常钻进，若不是，进行下一步骤；
b、判定主负载当前工况类型是否为起/下钻，若不是，进行下一步骤；
c、判定主负载当前工况类型是否为倒划眼，若不是，进行下一步骤；
d、确认当前工况类型为其他工况。
进一步地，所述并网条件为自备柴油发电机组与网电设备的电压差≤30V、频率差≤0.18Hz和相位差≤7°。
本发明相对现有技术具有以下有益效果：本发明在网电运行时，系统检测到因负荷发生增加而使网电容量不能满足作业需求需要并网自备柴油发电机组时，启动自备柴油发电机组并发电，系统自动检测和比较自备柴油发电机组与网电的电压差、频率差和相位差是否满足并网条件，若满足并网条件，则自备柴油发电机组和网电完成自动并网（≤25s）并进行功率的调整与分配；若网电容量能满足作业需求，则自备柴油发电机组自动解列。本发明采用负荷综合预测技术，动态分析负荷变化趋势，提供了最佳预控制模型，通过网电与自备柴油发电机组的动力主从协作主动适应负载功率变化，满足高效工况运行，实现了网电利用率最大化，本发明思路新颖、自动化程度高、工况针对性强，节能效果明显，有效解决了因负荷增加而使网电容量不能满足作业需求时自备柴油发电机组并网投入运行与解列的节能管理问题。
附图说明
图1为本发明的工艺流程图。
具体实施方式
下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步说明。
如图1所示，一种适用于钻机的网电与柴油发电机组并网运行节能方法，该方法包括以下步骤：
（1）主负载工况类型判定：判定主负载当前工况为正常钻进、起/下钻、倒划眼、其他工况中的哪种工况类型；其中主负载工况类型判定时包括以下步骤：
a、判定主负载当前工况类型是否为正常钻进，若不是，进行下一步骤；
b、判定主负载当前工况类型是否为起/下钻，若不是，进行下一步骤；
c、判定主负载当前工况类型是否为倒划眼，若不是，进行下一步骤；
d、确认当前工况类型为其他工况。
（2）计算当前工况作业主设备和运行的辅助设备所需的功率值。
（3）预测作业主设备功率变化趋势并确定将来5-15分钟内作业主设备所需的功率。
（4）预测运行的辅助设备功率变化趋势并确定将来5-15分钟内辅助设备所需的功率。
（5）确定将来5-15分钟内作业主设备和运行的辅助设备所需总功率。
（6）结合负荷历史趋势拟合曲线，判断正常作业时系统所需的总功率大于网电设备额定容量的时刻。
（7）将所需总功率与钻机配备网电设备额定容量的大小进行比较，若所需总功率不大于网电设备额定容量，继续使用网电设备。
（8）若所需总功率大于网电设备额定容量，则启动自备柴油发电机组并发电。
（9）自动检测并比较自备柴油发电机组与网电设备的电压差、频率差和相位差是否满足并网条件，其中并网条件为自备柴油发电机组与网电设备的电压差≤30V、频率差≤0.18Hz和相位差≤7°。
（10）若电压差、频率差和相位差不满足并网条件，则自动调整柴油发电机组的励磁电压和柴油机的转速，增大或减小励磁电压则使电压差改变，增大或减小柴油发电机组的转速则使频率差和相位差发生改变，调整后继续进行（9）步骤。
（11）若电压差、频率差和相位差满足并网条件，则自备柴油发电机组与网电设备自动并网并进行功率的调整与分配。
（12）若工况发生变化，作业主设备和运行的辅助设备所需总功率小于网电设备额定容量，则自备柴油发电机组自动与网电设备解列。

Claims (3)

1.一种适用于钻机的网电与柴油发电机组并网运行节能方法，其特征在于：该方法包括以下步骤：
（1）主负载工况类型判定：判定主负载当前工况为正常钻进、起/下钻、倒划眼、其他工况中的哪种工况类型；
（2）计算当前工况作业主设备和运行的辅助设备所需的功率值；
（3）预测作业主设备功率变化趋势并确定将来5-15分钟内作业主设备所需的功率；
（4）预测运行的辅助设备功率变化趋势并确定将来5-15分钟内辅助设备所需的功率；
（5）确定将来5-15分钟内作业主设备和运行的辅助设备所需总功率；
（6）结合负荷历史趋势拟合曲线，判断正常作业时系统所需的总功率大于网电设备额定容量的时刻；
（7）将所需总功率与钻机配备网电设备额定容量的大小进行比较，若所需总功率不大于网电设备额定容量，继续使用网电设备；
（8）若所需总功率大于网电设备额定容量，则启动自备柴油发电机组并发电；
（9）自动检测并比较自备柴油发电机组与网电设备的电压差、频率差和相位差是否满足并网条件；
（10）若电压差、频率差和相位差不满足并网条件，则自动调整柴油发电机组的励磁电压和柴油机的转速，增大或减小励磁电压则使电压差改变，增大或减小柴油发电机组的转速则使频率差和相位差发生改变，调整后继续进行（9）步骤；
（11）若电压差、频率差和相位差满足并网条件，则自备柴油发电机组与网电设备自动并网并进行功率的调整与分配；
（12）若工况发生变化，作业主设备和运行的辅助设备所需总功率小于网电设备额定容量，则自备柴油发电机组自动与网电设备解列。
2.根据权利要求1所述的一种适用于钻机的网电与柴油发电机组并网运行节能方法，其特征在于：所述步骤（1）中主负载工况类型判定时包括以下步骤：
a、判定主负载当前工况类型是否为正常钻进，若不是，进行下一步骤；
b、判定主负载当前工况类型是否为起/下钻，若不是，进行下一步骤；
c、判定主负载当前工况类型是否为倒划眼，若不是，进行下一步骤；
d、确认当前工况类型为其他工况。
3.根据权利要求1所述的一种适用于钻机的网电与柴油发电机组并网运行节能方法，其特征在于：所述并网条件为自备柴油发电机组与网电设备的电压差≤30V、频率差≤0.18Hz和相位差≤7°。
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