钻机是油气田开发的重要设备,全球使用钻机(不包括中国和俄罗斯)3500余台套以上,国内钻机使用数量2000台套左右。由于电动钻机具有传动系统简单、可以实现无级调速、操控方便、自动化程度高等优点,已经成为大型石油钻机的首选机型。但由于钻进载荷变化大、待机时间长,因此钻机在使用过程中存在能量浪费,在增加成本的同时为了满足最大输出功率的需求被迫选取较大功率的发电设备,大大增加了设备的制造成本以及使用成本。如何降低电动钻机的制造成本已经成为工程服务企业和装备制造企业的共同追求,其中可行的方法之一是利用蓄能技术,在降低能耗的同时降低制造成本和使用成本。此技术在大型钻机上应用国内外均处于起步阶段,近几年虽有钻机样机投向市场,但就技术本身缺乏系统深入研究。本文以ZJ50DB电动钻机为例在对钻井过程中负荷分析的基础上,提出实现电动钻机节能的要求是:一、在钻进过程中通过蓄能技术节约待机能耗;二、在下钻过程中利用蓄能技术实现能量回收,同时实现辅助刹车功能;三、利用合理的能量调度策略实现能量的合理储存、调配与利用,进一步系统节能。为了满足上述要求,(1)根据单个钻进过程中超级电容存储的能量对超级电容进行了合理的配置并根据柴油发电机组最大输出功率与最小输出功率差最小为目标函数,建立约束函数并提出了电容容量优化算法,对柴油发电机组的输出载荷进行了优化,起到了削峰填谷的作用。本文的分析结果表明该技术具有很好的先进性和实用性,给出了较完整的超级电容蓄能电控系统分析与设计方案,研究成子系统运行及耗能不同,完成了能量调度研究,实现能量智能调配。其结果可为大型电动钻机蓄能节能技术的进一步研发提供一定的参考和指导。