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当永磁直驱技术遇上深部钻机

李超、郭坤等 地调局探矿工程所 2022-10-07

钻机在钻探工程中发挥着至关重要的作用。复杂地质条件下的绿色深部钻探工程对钻机的钻进效率、节能效果和自动化水平等性能提出了更高的要求。针对这些要求,自然资源部中国地质调查局北京探矿工程研究所将永磁电机变频直驱与控制技术创新应用于钻机中,研发出国内首台用于深部钻探的自动化永磁直驱钻机,领跑能源勘查新设备、新技术研发,为向地球深部进军提供了有力装备支撑。

较传统钻机,采用永磁直驱技术,钻机动力传输机构更为简化,占地空间小,维保成本和运输难度明显降低。通过永磁电机直接驱动钻杆、滚筒,还可实现各系统变频无级调速,超低速时精准控制,高速时稳定运行。探矿工程所研制的ZJ40DBZ(4000米)、ZJ70DBZ(7000米)永磁直驱钻机,具备电磁制动高效可靠、自动化钻探作业能力强、智能司钻一体化、节能减排等优势。
永磁直驱技术+深部钻机模块化灵活定制,精准赋能旧钻机永磁直驱顶驱

永磁技术的超低速精准控制特性可保证定向钻进时精确控制定位。此外,中空电机轴直接与水龙头和钻具相连,成为钻井液循环通道,结构简单,钻井效率高。

永磁直驱绞车

将传统深孔钻机提下钻和送钻两套离合、传动系统简化为一套直接驱动系统,实现提下钻、送钻一体化,如同汽车不再需要离合器和变速箱,简化了结构,提高了传动效率,具有无摩擦刹车随时悬停、下钻发电、硬岩钻进时超低速精准送钻等优势。

钻机控制系统

作为钻机的“神经网络”,控制系统可根据用户需求实现钻机一体化操作和监控,也可将钻机各系统独立操控,便于用户按需进行模块化定制,自动化程度高,操作简便易学。

目前,探矿工程所研制的永磁直驱钻机已成功服务于:


东南沿海惠热1井

助力提升了东南沿海地区地热资源开发利用规模




雄安新区D20井

克服超硬燧石层钻进难题,圆满完成钻探任务,钻获雄安新区起步区最大产能地热井,每千米平均电能消耗较传统钻机低30%



展现了钻机的先进性、可靠性。在未来的深地钻探中,永磁直驱技术将进一步为钻机赋能,打造新一代钻地神器,完成钻探重任。





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