“以電代油”改造在青海油田修井機(jī)上的應(yīng)用

劉全 葉光輝 鐘聲 陳微熙 何佳 譚雪開

（1.青海油田公司質(zhì)量安全環(huán)保處；2.青海油田井下作業(yè)公司；3.青海油田公司鉆采工藝研究院；4.上海位仁節(jié)能科技有限公司）

“以電代油”改造在青海油田修井機(jī)上的應(yīng)用

劉全1葉光輝2鐘聲1陳微熙2何佳3譚雪開4

（1.青海油田公司質(zhì)量安全環(huán)保處；2.青海油田井下作業(yè)公司；3.青海油田公司鉆采工藝研究院；4.上海位仁節(jié)能科技有限公司）

青海油田首次對(duì)已報(bào)廢的XJ-350修井機(jī)實(shí)施全電驅(qū)化改造，實(shí)現(xiàn)了修井機(jī)“以電代油”、降低碳排放和噪音、改善修井機(jī)運(yùn)行狀況的目標(biāo)，提高了修井機(jī)的自動(dòng)化控制水平。改造后的XJ-350修井機(jī)的實(shí)測(cè)能耗數(shù)據(jù)表明，柴油驅(qū)動(dòng)修井機(jī)完全可以實(shí)施“以電代油”電動(dòng)力驅(qū)動(dòng)改造，節(jié)能效果可達(dá)70%以上。我國(guó)修井機(jī)設(shè)計(jì)制造采用電動(dòng)力驅(qū)動(dòng)控制具有很好的市場(chǎng)前景。

修井機(jī) 以電代油 碳排放 節(jié)能效果

1 修井機(jī)能耗現(xiàn)狀

修井機(jī)是保證油田油（氣）、水井正常生產(chǎn)和維護(hù)不可缺少的施工設(shè)備[1]，目前青海油田采用的XJ-350修井機(jī)主要為卡特皮勒柴油機(jī)帶艾力遜變矩器工作，可以滿足現(xiàn)有井下作業(yè)需求，但存在驅(qū)動(dòng)效率低，調(diào)速范圍小，起動(dòng)力矩低、需要加一級(jí)變矩器輸出，能耗高、排放高、維修成本高，且需經(jīng)常加油等問題。

2010年，青海油田每臺(tái)XJ-350修井機(jī)平均年井下作業(yè)耗柴油為30.2 t，每作業(yè)1口井平均耗柴油費(fèi)用為4 150元。每臺(tái)修井機(jī)年平均耗柴油費(fèi)用249 027元（XJ-350修井機(jī)平均年作業(yè)60井次，柴油按2010年青海市場(chǎng)價(jià)7.09元/L計(jì)算），見表1。

同時(shí)，青海油田修井機(jī)卡特引擎每年需日常維護(hù)、維修配件，每作業(yè)8～10口井就需要更換發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑油及空濾、柴濾、機(jī)濾1次。

根據(jù)青海油田井下作業(yè)公司統(tǒng)計(jì)，CAT3406發(fā)動(dòng)機(jī)一年的維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用高達(dá)7×104元，見表2。

按2010年青海油田XJ-350修井機(jī)油耗計(jì)算，平均單井作業(yè)碳排放量為1 580.57 kg。按照每年每臺(tái)修井機(jī)作業(yè)60井次，則每臺(tái)修井機(jī)每年碳排放量為94 834.11 kg，見表3。

表1 XJ-350修井機(jī)平均單井能耗費(fèi)用

表2 XJ-350修井機(jī)CAT3406發(fā)動(dòng)機(jī)年維護(hù)費(fèi)用

2 修井機(jī)“以電代油”改造情況

為了進(jìn)一步提高修井機(jī)的機(jī)械效率以及半自動(dòng)化、自動(dòng)化控制水平，增寬修井機(jī)的轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍，增大啟動(dòng)扭矩，2009年青海油田開展了“XJ-350全電驅(qū)修井機(jī)改造應(yīng)用”試驗(yàn)，對(duì)1臺(tái)報(bào)廢的XJ-350型修井機(jī)進(jìn)行“以電代油”研究改造。將原柴油機(jī)更換為高扭矩電動(dòng)機(jī)，對(duì)柴油機(jī)的控制改為對(duì)電動(dòng)機(jī)的控制，加裝電動(dòng)機(jī)與變速箱及分動(dòng)箱總成之間的新型聯(lián)接頭，去掉液力變矩器，加裝高效蓄電池組，安裝電動(dòng)打氣泵，其余部件采用原修井機(jī)的部件改造成的新型修井機(jī)。作業(yè)和行走動(dòng)力由柴油機(jī)動(dòng)力完全改為電動(dòng)力。

表3 XJ-350修井機(jī)各井次碳排放量統(tǒng)計(jì)

通過現(xiàn)場(chǎng)試用，從已改造完成的XJ-350修井機(jī)的試驗(yàn)效果來看，“以電代油”作為修井機(jī)的動(dòng)力驅(qū)動(dòng)，不僅可以實(shí)現(xiàn)修井機(jī)全電驅(qū)化，井下作業(yè)、實(shí)際行走能滿足實(shí)際要求，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)減速的電氣軟剎車，降低碳排放和噪音，而且維護(hù)保養(yǎng)簡(jiǎn)單，運(yùn)行可靠，故障率降低，轉(zhuǎn)速調(diào)節(jié)范圍寬，啟動(dòng)扭矩大于柴油機(jī)的1 200 N·m。

3 修井機(jī)“以電代油”改造節(jié)能效果

改造后的XJ-350電驅(qū)修井機(jī)從2010年2—10月運(yùn)行以來，累計(jì)完成了9口井的試驗(yàn)，試用過程中各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足修井機(jī)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)要求，實(shí)用性強(qiáng)。通過對(duì)作業(yè)過的7口井對(duì)比試驗(yàn)分析，其單機(jī)能耗費(fèi)用降低80%以上，單機(jī)平均能耗節(jié)約3 350.8 元/a，見表4。

表4 XJ-350電驅(qū)修井機(jī)節(jié)能效果對(duì)比

按XJ-350電驅(qū)修井機(jī)1年作業(yè)60井次統(tǒng)計(jì)，XJ-350電驅(qū)修井機(jī)相對(duì)XJ-350柴油修井機(jī)一年節(jié)約柴油為35 123.74 L。改造后節(jié)約能耗費(fèi)用20×104元/a。CAT3406發(fā)動(dòng)機(jī)改為電驅(qū)后一年減少維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用7×104元。

XJ-350電驅(qū)修井機(jī)拆除了原CAT3406發(fā)動(dòng)機(jī)，修井作業(yè)搬遷到位后，一次接電，無需加油，無需指定專人（柴司）對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)做日常維護(hù)保養(yǎng)，XJ-350電驅(qū)修井機(jī)可減少定額1人，達(dá)到了減員增效的目的，XJ-350電驅(qū)修井機(jī)可減少人工成本15×104元/a。

與柴油機(jī)相比，XJ-350電驅(qū)修井機(jī)相對(duì)X-J350柴油修井機(jī)能節(jié)省能耗近80%，無尾氣排放，符合環(huán)保要求，每臺(tái)修井機(jī)每年可節(jié)約生產(chǎn)成本42×104元。

4 結(jié)論

1）目前青海油田井場(chǎng)供電已實(shí)現(xiàn)全部聯(lián)網(wǎng)，為柴油機(jī)動(dòng)力改為電控驅(qū)動(dòng)動(dòng)力提供了極為便利的用電條件。根據(jù)同功率替換的原則，用同功率的電動(dòng)機(jī)代替同功率的柴油機(jī)作為修井機(jī)的驅(qū)動(dòng)動(dòng)力是完全可行的。

2）青海油田XJ-350修井機(jī)“以電代油”改造是成功的。試用過程中各項(xiàng)性能指標(biāo)滿足修井機(jī)現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)要求，實(shí)用性強(qiáng)，提高了XJ-350修井機(jī)的半自動(dòng)化、自動(dòng)化控制水平。達(dá)到了良好的節(jié)能效果，具有顯著的經(jīng)濟(jì)效益。

3）XJ-350電驅(qū)修井機(jī)實(shí)現(xiàn)了作業(yè)和行走全電驅(qū)，相比柴油類修井機(jī)減少了大量的柴油燃燒，減少了大量的二氧化碳及各類溫室氣體排放，碳排放得到有效控制，符合國(guó)家低碳、綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展要求。

[1]馮學(xué)軍.電動(dòng)修井機(jī)技術(shù)簡(jiǎn)析[J].油氣田地面工程,2010(12):6-7.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.07.016

劉全，2004年畢業(yè)于江蘇工業(yè)學(xué)院，工程師，現(xiàn)從事節(jié)能管理工作，E-mail：liuqqh@petrochina.com.cn，地址：甘肅敦煌七里鎮(zhèn)青海油田質(zhì)量安全環(huán)保處，736202。

2011-08-05）