淺談海洋平臺節(jié)能措施

陳學(xué)輝

中國石化集團勝利石油管理局 海洋鉆井公司 （山東 東營 257055）

淺談海洋平臺節(jié)能措施

陳學(xué)輝

中國石化集團勝利石油管理局 海洋鉆井公司 （山東 東營 257055）

針對影響海洋平臺節(jié)能降耗的因素進行了分析，提出了應(yīng)用節(jié)能技術(shù),實施技術(shù)改造以及加強節(jié)能管理的海洋平臺節(jié)能措施。

節(jié)能措施 海洋平臺 石油裝備

海洋平臺是海洋石油勘探開發(fā)的重要裝備，隨著海洋油氣田開發(fā)的快速發(fā)展，越來越多的海洋平臺投產(chǎn)使用。與陸地鉆井相比，海洋平臺具有裝機功率大、用電設(shè)備多、鉆井成本高等特點，節(jié)能潛力很大。因此,在鉆井市場競爭日益激烈的背景下，如何把節(jié)能與生產(chǎn)相結(jié)合，廣泛采用節(jié)能措施提高經(jīng)濟效益，已成為海洋平臺所面臨的嚴峻課題。

1 影響海洋平臺節(jié)能的因素

1.1 設(shè)計及技術(shù)因素

鑒于建造時期的設(shè)計及技術(shù)水平限制，對某些海洋平臺特別是老齡海洋平臺，其系統(tǒng)設(shè)計及設(shè)備配置一般相對落后，耗能較大，從客觀上增加了開展節(jié)能降耗工作的難度。

1.2 費用及工期因素

隨著鉆井裝備配套技術(shù)的發(fā)展，一批節(jié)能技術(shù)及設(shè)備已在新建海洋平臺得到應(yīng)用，并取得良好的經(jīng)濟效益。但對大部分老齡平臺，這些技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用需要進行技術(shù)和設(shè)備改造，其費用約在幾百萬元左右，改造工期需要數(shù)月。費用高，工期長限制了節(jié)能技術(shù)及設(shè)備在海洋平臺上的廣泛應(yīng)用。

1.3 機制及人員因素

由于受計劃經(jīng)濟及傳統(tǒng)鉆井企業(yè)管理方式影響，海洋平臺能源管理機制上還存在吃大鍋飯現(xiàn)象,耗能設(shè)備的定額不合理或考核兌現(xiàn)不認真,造成崗位工人節(jié)能積極性不高,使能耗指標形同虛設(shè),未使節(jié)能制度和措施達到激勵作用。另外，一些平臺管理層重生產(chǎn)輕節(jié)能，這也是導(dǎo)致平臺節(jié)能經(jīng)濟運行低的因素。

2 海洋平臺節(jié)能措施

2.1 應(yīng)用節(jié)能技術(shù)

2.1.1 實施優(yōu)快鉆井技術(shù)

海洋平臺節(jié)能降耗的基本措施應(yīng)該是以鉆井施工節(jié)能為重點,依靠技術(shù)進步,提高鉆井速度，縮短鉆井周期，杜絕井下事故，降低燃油、潤滑油、配件、泥漿藥品等生產(chǎn)物質(zhì)的消耗，從而達到降低鉆井成本及節(jié)能降耗的目的。近年來，海洋平臺開展了優(yōu)快鉆井技術(shù)科技攻關(guān)，并得到了廣泛的應(yīng)用，取得了明顯的節(jié)能效果。

（1）導(dǎo)向鉆井技術(shù)。改變傳統(tǒng)的鉆井方式,鉆進作業(yè)中采用PDC鉆頭+動力鉆具+MWD鉆具組合,實現(xiàn)僅用一趟鉆完成定向段、增斜段、降斜段和穩(wěn)斜段等施工,不僅縮短了鉆井周期,而且使井眼軌跡控制平滑、井徑規(guī)則,達到了優(yōu)質(zhì)、快速鉆井的目的。

（2）優(yōu)選鉆頭技術(shù)。在實施復(fù)合導(dǎo)向鉆井技術(shù)中,優(yōu)選的高效PDC鉆頭適應(yīng)轉(zhuǎn)速變化范圍大,有利于復(fù)合鉆井方式鉆進。一只PDC鉆頭可連續(xù)鉆完一個6口井的叢式井組,累計進尺達6 000m左右,降低了鉆頭費用,減少了起下鉆換鉆頭次數(shù)。

（3）優(yōu)質(zhì)泥漿技術(shù)。優(yōu)選應(yīng)用了正電膠和兩性離子聚合物鉆井液,試驗表明,這兩種鉆井液體系的巖心滲透率恢復(fù)值均達75%以上,因此,它們具有較大的推廣應(yīng)用價值。

（4）無候凝固井技術(shù)。為減少固井候凝時間,隔水管和表層套管固井時，在水泥漿中混摻一定比例的早強劑,使水泥漿的候凝時間大大縮短。

（5）三高鉆井技術(shù)。在海洋平臺設(shè)備滿足要求的前提下,實施高排量、高轉(zhuǎn)速、高鉆壓鉆井技術(shù)，充分發(fā)揮噴射鉆井效率,以提高機械鉆速。

通過研究、推廣及應(yīng)用優(yōu)快鉆井技術(shù),海洋平臺在探井、定向井、水平井、大位移井等高難度井大量增多的情況下,鉆井速度逐年提高，建井周期縮短17.34%,取得了顯著的節(jié)能降耗和經(jīng)濟效益。

2.1.2 采用高新機電技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，越來越成熟的機電技術(shù)在海洋平臺上得到了推廣，這些技術(shù)的共同特征就是安全可靠、高效節(jié)能。

（1）頂部驅(qū)動技術(shù)。頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)是20世紀80年代以來鉆井設(shè)備發(fā)展的新技術(shù)之一，相比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)盤驅(qū)動，它具有的突出優(yōu)點是：①可節(jié)省鉆井時間20%～25%；②可大大減少卡鉆事故；③可控制井涌，避免井噴；④頂驅(qū)系統(tǒng)以28m立根鉆水平井、叢式井、斜井時，不僅減少了鉆柱連接時間，還減少了測量次數(shù)，容易控制井底馬達的造斜方位，節(jié)省了定向鉆井時間，提高了鉆井效率。

（2）柴油機電噴技術(shù)。降低成本一直是鉆井承包商追求的目標，而燃油費用約占柴油機總運行費用的60%～90%。由于具有性能可靠、燃油消耗及排放氣體中有害物少等優(yōu)點，電噴柴油機在海洋平臺得到廣泛應(yīng)用。在電噴柴油機的電子式單體噴油器（EUI）系統(tǒng)中，燃油噴射壓力仍然由凸輪軸通過推桿、挺桿和搖臂驅(qū)動噴油器產(chǎn)生，但燃油噴油定時及噴油持續(xù)時間卻是由發(fā)送到噴油器上的電子信息精確控制的，其噴射時間起點和終點都可以調(diào)整。這種靈活性是十分重要的，因為最佳的噴射時間不是一個“常數(shù)”，它是根據(jù)柴油機的中冷器水溫、負載及轉(zhuǎn)速等狀況而調(diào)整，燃油噴射過程在柴油機的整個工況變化范圍內(nèi)都得到了優(yōu)化，因此，電噴柴油機燃油消耗率較低,具有較好的經(jīng)濟性。表1為CAT 3512B電噴柴油機與其他幾種常用石油柴油機在額定載荷時燃油消耗率對照表。由表1可以看出，電噴柴油機具有良好的燃油經(jīng)濟性。

表1 燃油消耗率對照

（3）交流變頻技術(shù)。海洋平臺電傳動系統(tǒng)按其驅(qū)動電機類型分為SCR直流電傳動系統(tǒng)和交流變頻傳動系統(tǒng)。兩者相比，交流變頻傳動系統(tǒng)具有的優(yōu)點是：①交流變頻電傳動鉆機可簡化掉絞車、轉(zhuǎn)盤內(nèi)變速系統(tǒng)，實現(xiàn)無級調(diào)速，傳動效率高；②交流電機沒有碳刷換向器，使用安全可靠，易于操作管理，具有安全保護功能，可實現(xiàn)電機的免維護運行，維護費用低；③交流變頻電傳動系統(tǒng)負載功率因數(shù)高，能耗低。因此，目前新建平臺大部分采用交流變頻傳動系統(tǒng)。

（4）濾波與功率補償技術(shù)。目前，老齡海洋平臺大都由SCR裝置驅(qū)動鉆井設(shè)備，然而大功率SCR裝置會導(dǎo)致平臺電網(wǎng)功率因數(shù)極低，并且含有大量高次諧波和寄生脈沖，這對平臺電網(wǎng)產(chǎn)生了嚴重污染，導(dǎo)致的問題有：①發(fā)電機組效率及穩(wěn)定性下降；②電纜、電動機和變壓器出現(xiàn)異常過熱；③用電設(shè)備之間相互干擾，損壞敏感的設(shè)備，引發(fā)斷路器誤動作，造成電容器過載或因故障而損毀；④高次諧波誘發(fā)電網(wǎng)諧振，損壞可控硅等元器件，嚴重時造成電氣設(shè)備失控影響平臺設(shè)備的正常運行。鑒于這些情況，平臺電網(wǎng)有必要加裝濾波與功率補償裝置，以達到改善用電電能質(zhì)量、提高功率因數(shù)、降低損耗、提高平臺設(shè)備運行可靠性、減少鉆井設(shè)備故障率、降低生產(chǎn)成本的目的。

2.1.3 推廣光譜分析及信息技術(shù)

隨著光譜分析技術(shù)及信息技術(shù)的應(yīng)用，海洋平臺的節(jié)能降耗工作也取得了一定的成果。

（1）光譜分析技術(shù)。潤滑油是設(shè)備的血液，鉆井設(shè)備的使用壽命很大程度取決于潤滑油的科學(xué)維護，同時，鉆井設(shè)備的潤滑油等級一般要求較高，以CAT 3516柴油機為例，其機油質(zhì)量等級為CG，實際維護費用也很高。通過不斷探索，在使用高品質(zhì)潤滑油的前提下，海洋平臺加強與技術(shù)監(jiān)督部門的合作，采取了定期取樣化驗的方法，實施油質(zhì)監(jiān)測，做到按質(zhì)換油，實現(xiàn)了科學(xué)潤滑與節(jié)約能源的統(tǒng)一。

（2）信息技術(shù)。信息技術(shù)的應(yīng)用是全方位的，既有動態(tài)物資管理和網(wǎng)上辦公，又有生產(chǎn)在線調(diào)度，運用現(xiàn)代信息技術(shù)提升海洋平臺管理，可帶來較好的節(jié)能效果。首先，物資是設(shè)備保養(yǎng)、修理的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，同時，又是設(shè)備壽命周期費用的組成部分。儲備少了，由于海上交通不便，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，修理工作就無法保證，甚至?xí)绊懮a(chǎn)及平臺安全；儲備多了，勢必會占用大量資金，影響經(jīng)濟效益。應(yīng)用計算機及網(wǎng)路可以實現(xiàn)庫存在線監(jiān)控，隨時掌握物資庫存狀況，避免物資積壓浪費。其次，實行網(wǎng)上辦公系統(tǒng)，不僅提高辦公效率，而且可節(jié)省大量的辦公用品。 再者，信息技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)管理中，實現(xiàn)了在線生產(chǎn)調(diào)度，為科學(xué)高效組織生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

2.2 實施技術(shù)改造

2.2.1 采用可調(diào)風(fēng)扇

散熱器風(fēng)扇消耗的功率約占發(fā)動機總功率的1.5%～6%，并且隨著發(fā)動機負荷的降低，風(fēng)扇消耗的功率所占的百分比就越高?？紤]到大多數(shù)情況下平臺發(fā)動機處于中低負荷下運行，故可采用具有兩檔變速的可調(diào)風(fēng)扇。當(dāng)大負荷運行時，發(fā)動機冷卻水溫度較高，可調(diào)風(fēng)扇就以高速連續(xù)運轉(zhuǎn)，滿足散熱要求；當(dāng)不鉆井或負荷較小時，發(fā)動機的散熱量就小，這時控制信號就驅(qū)動風(fēng)扇低速轉(zhuǎn)動，從而可以有效地降低風(fēng)扇的功率消耗。

2.2.2 雨水回收及海水淡水

海洋平臺淡水主要用于人員飲用、衛(wèi)生清潔及固井作業(yè)等方面，其中，衛(wèi)生清潔及固井作業(yè)用水量約占總用水量的70%。由于遠離陸地，海洋平臺淡水主要通過船舶運輸途徑補給，因此非常珍貴。近年來，為降低成本，海洋平臺通過技術(shù)改造，實現(xiàn)了多途徑獲取淡水。①通過管路改造，實現(xiàn)飛機平臺及甲板雨水回收利用；②通過安裝海水淡化裝置，可將海水轉(zhuǎn)換為淡水，淡水產(chǎn)量可達50t/d。

2.3 加強節(jié)能管理

2.3.1 增強意識，全員參與

認真宣傳貫徹 《中華人民共和國節(jié)約能源法》，把節(jié)能工作貫穿于海洋平臺生產(chǎn)的各個環(huán)節(jié)，不斷增強全體員工的節(jié)能意識，把節(jié)能目標和員工的切身利益聯(lián)系起來，使每名員工逐漸養(yǎng)成自覺節(jié)約資源的良好習(xí)慣。

2.3.2 強化管理，合理操作、保養(yǎng)及維護設(shè)備

海洋平臺設(shè)備多，耗能工況各不相同，因此，強化設(shè)備管理也是有效的節(jié)能措施。根據(jù)鉆井負荷及鉆井工況，確定使用發(fā)動機的臺數(shù)。同時，崗位人員應(yīng)平穩(wěn)操作設(shè)備，禁止野蠻操作，避免發(fā)動機負荷突加突卸；及時保養(yǎng)維護設(shè)備，使其得到良好潤滑；合理調(diào)整設(shè)備參數(shù)，減少振動及噪音的產(chǎn)生。

3 結(jié)束語

海洋平臺節(jié)能工作始于20世紀80年代,經(jīng)過多年的探索與實踐,已形成了初步完善的節(jié)能體系。節(jié)能措施的推廣實施，提高了海洋平臺的經(jīng)濟效益，隨著科技的發(fā)展，必將會有更多的節(jié)能措施被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用。

Some factors that affect the energy conservation and consumption reduction of offshore platform are analyzed,followed by the presentation about some energy-saving measures of offshore platform like applying energy conservation technology,implementing technological reform and strengthening energy-saving management.

energy conservation measures;offshore platform;petroleum equipment

陳學(xué)輝(1970-),男,一直從事海洋鉆井設(shè)備的管理與維修工作。.

路萍

2012-02-27