Prehod z dizel-hidravličnih na električne-žične sisteme predstavlja temeljni inženirski izziv za operaterje storitev na naftnih poljih: ohranjanje gostote moči in zanesljivosti običajnih dizelskih ploščadi ob doseganju ničelnih emisij iz izpušne cevi in vrhunske natančnosti krmiljenja. Tradicionalni hidravlični tovornjaki z žico se opirajo na-oljne črpalke, ki jih poganja motor, in proporcionalne elektromagnetne ventile, ki imajo po naravi počasen odzivni čas in ±3-5-odstotno natančnost napetosti. Tovornjaki za sečnjo-na električni{7}}odpravljajo te omejitve s tehnologijo sinhronega motorja s trajnimi magneti (PMSM) in inteligentnim upravljanjem porabe energije, ki zagotavljajo stopenjsko izboljšavo nadzora vitla, okoljskega odtisa in operativne prilagodljivosti v različnih pogojih na vrtini.
Arhitektura pogonskega sklopa in načrtovanje baterijskega sistema
Tovornjak za sečnjo-na električni-pogon je zgrajen na težki-šasiji, ki vključuje 200-300 kWh litij-železo-fosfatni (LFP) akumulator, ki zagotavlja dovolj energije za cel dan žičnih operacij - običajno 8 do 10 sečnje z enim polnjenjem. Kemija LFP je izbrana zaradi svoje toplotne stabilnosti, življenjske dobe, ki presega 5000 ciklov polnjenja-praznjenja, in inherentnih varnostnih lastnosti, ki odpravljajo tveganja toplotnega uhajanja, povezana s kemikalijami niklja-mangana-kobalta (NMC). Sistem za upravljanje baterije (BMS) nenehno spremlja napetost celic, temperaturo in stanje napolnjenosti ter uravnava posamezne celice, da ohrani zmogljivost in prepreči prekomerno-praznjenje. PMSM, ki poganja boben glavnega vitla, zagotavlja nazivni navor od nič vrtljajev na minuto, kar omogoča natančen nadzor napetosti in hitrosti znotraj ±0,5 odstotka nastavljene vrednosti - kar je pet-do-desetkratna izboljšava v primerjavi s hidravličnimi sistemi, ki običajno dosegajo ±3-5-odstotno natančnost zaradi stisljivosti olja in histereze ventila.
Natančno krmiljenje vitla in rekuperacija energije
Sistem električnega vitla nadomešča sklop hidravličnega proporcionalnega ventila in pregibne plošče z neposrednim motornim pogonom in regenerativnim zaviranjem. Med spuščanjem orodja motor vitla deluje kot generator in ponovno zajame do 15 odstotkov potencialne energije, ki bi se sicer v hidravličnem sistemu razpršila kot toplota. Ta regenerativna funkcija podaljša življenjsko dobo baterije med polnjenji in zmanjša obrabo zavornih ploščic na mehanski držalni zavori. Zmožnost natančnega nadzora je še posebej dragocena za operacije karotaže proizvodnje v vodoravnih vrtinah, kjer je nemotena konstantna hitrost orodja bistvenega pomena za natančne meritve merilnika pretoka vrtilnega vrtilnika. Električni pogon odpravlja težave s samo-kompenzacijo teže, ki so značilne za hidravlične sisteme, kjer je treba težo kabla v vodnjaku ročno upoštevati v vrednostih napetostne zaščite. Namesto tega električni nadzorni sistem samodejno izračuna težo kabla na podlagi premera in globine iz števca kablov, pri čemer dinamično prilagaja nastavljene točke zaščite pred napetostjo v realnem času.
Okoljske in operativne prednosti
Ničelne emisije iz izpušne cevi med delovanjem zmanjšajo ogljični odtis na vrtini za približno 40 ton ekvivalenta CO2 letno na enoto v primerjavi z enakovrednim dizel-tovornjakom. To je usklajeno s cilji zmanjšanja emisij Scope 3, ki so jih določili glavni operaterji in regulativnimi pooblastili, kot so zahteve za zmanjšanje CO2 za težka-vozila US EPA Phase 3. Električni tovornjak za sečnjo hlodovine prav tako odpravlja potrebo po letni menjavi hidravličnega olja, s čimer se zmanjšajo odpadki potrošnega materiala in izpadi vzdrževanja. Skoraj-tiho delovanje omogoča beleženje ponoči-v mestnih vrtalnih lokacijah, kjer bi omejitve hrupa dizelskega goriva sicer omejile obratovalne ure -, kar je vedno večja zahteva pri razvoju polja na Bližnjem vzhodu in v jugovzhodni Aziji. V arktičnih razmerah sistem za upravljanje toplote baterije ohranja optimalno delovno temperaturo do -30 stopinj Celzija, medtem ko takojšnja dobava navora odpravlja težave s hladnim zagonom, ki so pogoste pri dizelskih hidravličnih sistemih.
Podatki o učinkovitosti in zanesljivosti na terenu
Terenski preskusi električnih-tovornjakov na žični pogon so pokazali 35-odstotno zmanjšanje stroškov goriva-ekvivalentne energije in 50-odstotno zmanjšanje nenačrtovanih izpadov zaradi vzdrževanja v primerjavi z dizelskimi primerki v dvanajst-mesečnih obdobjih delovanja. Ključna opažanja uspešnosti vključujejo:
- Povprečno izboljšanje MTBF za 40 odstotkov v primerjavi z dizelskimi hidravličnimi enotami zaradi odprave tesnil hidravlične črpalke, cevi in komponent za filtracijo olja
- IoT-povezano upravljanje voznega parka omogoča predvideno vzdrževanje s 85-odstotno natančnostjo pri prepoznavanju obrabe komponent pred odpovedjo
- Priložnostno polnjenje med intervali-namestitve (običajno 30 do 90 minut) povrne 20-30 odstotkov zmogljivosti baterije, kar razširi obseg delovanja za kampanje z več vrtinami
- Preprostost enote za beleženje čiste energije - manj gibljivih delov, brez hidravličnih cevi ali tesnil, brez oljnih filtrov - neposredno prispeva k daljšemu srednjemu času med napakami (MTBF).
Integracija s sodobno avtomatizacijo vrtin
Zasnova električnega žičnega tovornjaka za naftna polja se brezhibno integrira z digitalnimi platformami vrtin prek standardnih podatkovnih protokolov, kar omogoča samodejno poročanje o opravilih, realno{0}}asno diagnostiko na daljavo in napovedno načrtovanje vzdrževanja. Ker stroški baterij še naprej upadajo - za 89 odstotkov od leta 2010 na podlagi na-kWh - skupni stroški lastništva električnih tovornjakov za sečnjo vse bolj dajejo prednost elektrifikaciji pred dizelskim, zaradi česar je prehod na vozni park strateška prednostna naloga ponudnikov žičnih storitev po vsem svetu.
Za več informacij se obrnite na China Vigor na info@vigorpetroleum.com ali pokličite +0086 29 81161513.
