網(wǎng)電替代柴油機(jī)節(jié)能技術(shù)在石油鉆井隊(duì)的應(yīng)用

葛濱海 王建俊 鄒榮 許京國 穆治擁

（渤海鉆探第三鉆井分公司 天津 300280）

隨著石油工業(yè)的發(fā)展，目前石油鉆機(jī)、動(dòng)力設(shè)備均得到了極大的發(fā)展，全電動(dòng)鉆機(jī)等一些高性能、高科技設(shè)備在石油鉆井行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，并在節(jié)能降耗方面取得了較大的進(jìn)展，但就目前中國的幾大鉆探公司的設(shè)備狀況來說，先進(jìn)的全電動(dòng)鉆機(jī)還相對(duì)較少，各大鉆探公司還有較多老式的鉆機(jī)設(shè)備，大部分動(dòng)力設(shè)備配置依然是：柴油機(jī)3臺(tái)、柴油發(fā)電機(jī)2臺(tái)的動(dòng)力配置，動(dòng)力來源于柴油，按此配置的鉆井機(jī)動(dòng)力設(shè)備，每月標(biāo)準(zhǔn)油耗為4.5噸/天，對(duì)能源的消耗極大，因此急需改變目前的現(xiàn)狀，需要一種能耗小的動(dòng)力系統(tǒng)來解決目前的能耗問題，由此，鉆井機(jī)鉆用電機(jī)及電力配套設(shè)備出現(xiàn)了，并在我公司鉆井隊(duì)運(yùn)行近4個(gè)月，取得了較好的節(jié)能降耗和經(jīng)濟(jì)效果。

1 老式設(shè)備使用柴油機(jī)概況

將高馬力柴油機(jī)作為鉆機(jī)的第一級(jí)也是終極動(dòng)力源，直接通過機(jī)械傳動(dòng)和氣傳動(dòng)，依靠操作者本身的崗位技能和經(jīng)驗(yàn)來操作一部關(guān)系到人身、井下和設(shè)備安全的巨型設(shè)備，能耗高、動(dòng)力效率低、安全保障環(huán)節(jié)少且人為因素重、環(huán)境和噪音污染嚴(yán)重，每月柴油消耗在130噸左右，這就是油驅(qū)鉆機(jī)的真實(shí)寫照。

2 “油改電”突出優(yōu)點(diǎn)

1.節(jié)能降耗；

2.保護(hù)環(huán)境，碳排放小、噪音小等優(yōu)點(diǎn)；

3.動(dòng)力足，柴油機(jī)是800馬力，此電機(jī)動(dòng)力可達(dá)1000馬力；

4.操作簡便，省人力。

5.設(shè)備體積小，拆、搬、安簡便，占空間小。

6.設(shè)備可靠性高，動(dòng)力輸出轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍大大增加。

將網(wǎng)電作為動(dòng)力，所產(chǎn)生的電能經(jīng)過統(tǒng)籌兼顧、全局分配、按照既定程序帶動(dòng)絞車、轉(zhuǎn)盤等操作系統(tǒng)進(jìn)行鉆井生產(chǎn)。安全靠程序管理而非人為把持、能耗靠集中調(diào)配而非各把一路、動(dòng)力靠穩(wěn)定傳送而非忽高忽低、噪音能讓人正常說話而非打手勢吹口哨，這就是電動(dòng)鉆機(jī)的新穎景觀。

3 油改電主要設(shè)備及改裝前后對(duì)比

1.大型直流電機(jī)兩臺(tái)，型號(hào)為：YZ56-1A,功率1000KW，電壓750V，電流 1450A，轉(zhuǎn)速 780-1400轉(zhuǎn)/分，由四川 DDHT（東大恒泰）電氣公司出品。主要作用是代替常規(guī)柴油機(jī)對(duì)鉆井機(jī)提供動(dòng)力支撐。

2.系統(tǒng)高壓房一臺(tái)，型號(hào)為DH.KYB1-10KV/0.6KV，容量3150KVA。主要作用是把地區(qū)高壓電變?yōu)殡姍C(jī)使用電壓。

3.系統(tǒng)電控一臺(tái)，型號(hào)為DH.KYZ1-0.6/0.4-2*1000，主要作用是控制進(jìn)入電機(jī)的電流強(qiáng)度，從而控制電機(jī)轉(zhuǎn)速。

4.無功補(bǔ)償控制房一臺(tái)，型號(hào)為DH.TSF0.6-2200/23KL，主要作用是減少無功功率損失，提高整機(jī)運(yùn)行效率。

圖1 改造前動(dòng)力設(shè)備

圖2 改造后動(dòng)力設(shè)備

圖3 低壓控制室

4 “油改電”在鉆井隊(duì)實(shí)際應(yīng)用情況

渤海鉆探第三鉆井公司50202鉆井隊(duì)在2012年7月施工的柳109井二開中完期間進(jìn)行了“油改電”工程，而公司所屬的50524鉆井隊(duì)使用柴油機(jī)動(dòng)力設(shè)備施工的青1-12井與該井直線距離相隔1500m左右，且井身結(jié)構(gòu)均相同。兩個(gè)鉆井隊(duì)使用的都是ZJ50鉆機(jī)。50202鉆井隊(duì)于2012年07月01日完成網(wǎng)電驅(qū)動(dòng)改造后，有關(guān)方面對(duì)兩支井隊(duì)進(jìn)行了跟蹤監(jiān)測對(duì)比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相同工況下，網(wǎng)電驅(qū)動(dòng)的能耗成本至少可以節(jié)約40%。從2010年起，渤海鉆探第三鉆井公司就開始進(jìn)行網(wǎng)電驅(qū)動(dòng)改造基礎(chǔ)技術(shù)方面的研究，通過系統(tǒng)研究，逐步掌握了網(wǎng)電驅(qū)動(dòng)應(yīng)用方面的關(guān)鍵技術(shù)，首次將10千伏高壓電引入電機(jī)作為動(dòng)力源；應(yīng)用移動(dòng)式高壓電控系統(tǒng)；首次對(duì)鉆機(jī)使用無級(jí)調(diào)速，從而大大提高了鉆速與鉆機(jī)利用率，為網(wǎng)電驅(qū)動(dòng)在油田更大范圍內(nèi)的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

4.1 耗油和用電情況對(duì)比

渤海鉆探第三鉆井公司玉門項(xiàng)目部使用的主力型鉆機(jī)，是上個(gè)世紀(jì)八九十年代引進(jìn)的，由于設(shè)計(jì)落后、技術(shù)陳舊、設(shè)備老化，每部鉆機(jī)年均消耗柴油130噸、機(jī)油7.5噸，鉆井成本居高不下；加之使用年限長，跑、冒、滴、漏現(xiàn)象極為嚴(yán)重，嚴(yán)重污染了環(huán)境；同時(shí)鉆機(jī)不能調(diào)速，動(dòng)力匹配不科學(xué)，無法滿足鉆井工藝要求。如果將全部鉆機(jī)全部更新，僅設(shè)備投入就需要資金數(shù)百萬元。通過一段時(shí)間的使用，油改電在節(jié)能降耗的同時(shí)，還直接減少因油價(jià)上漲導(dǎo)致的運(yùn)行成本增加，實(shí)現(xiàn)鉆井現(xiàn)場動(dòng)力設(shè)備的零排放，機(jī)械噪聲也大幅度下降，該技術(shù)具有良好的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。在玉門油田鉆完一口井需要三到四個(gè)月的時(shí)間，每個(gè)月油耗在130噸左右，而用電每個(gè)月在30萬度左右，相同工況下，網(wǎng)電鉆機(jī)的能耗成本至少可以節(jié)約40%以上。

表1 50202鉆井隊(duì)（已改網(wǎng)電）與50524鉆井隊(duì)（未改網(wǎng)電）電力及柴油消耗對(duì)比表

說明：50202鉆井隊(duì)施工的柳109井在7月份、9月份分別進(jìn)行了2開中完、完井等工序，電力消耗與50524鉆井隊(duì)全月生產(chǎn)鉆進(jìn)無法對(duì)比，8月份，兩只鉆井隊(duì)均全月鉆進(jìn)，可比性較強(qiáng)。

表2 已改網(wǎng)電與未改網(wǎng)電電力消耗對(duì)比表

5 應(yīng)用效果評(píng)價(jià)

油改電主要在節(jié)約能源、減少排放、改善環(huán)境、提高效率、降低成本方面取得明顯效果。

5.1 節(jié)約能源、降低成本

由于用網(wǎng)電代替了傳統(tǒng)柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)方式，在鉆機(jī)過程中因油或油轉(zhuǎn)換電造成的能源消耗，提高了能源的利用率。發(fā)電機(jī)每發(fā)一度電需2.12元，而網(wǎng)電一度電只需費(fèi)用0.699元。改造后生活用電、井上固控設(shè)備用電直接由網(wǎng)電供給，這樣可以節(jié)約大量的能源。按照目前施工對(duì)比，“油改電”后，僅僅在能源消耗方面日成本能節(jié)省2.5-3萬元，月節(jié)約能源成本70-90萬元。

5.2 減少排放

改造后用網(wǎng)電，降低了柴油機(jī)使用的頻率，從而減少了二氧化碳、二氧化硫的排放，減少碳煙及氮氧化物排放，降低井場噪音。

5.3 改善環(huán)境

電力驅(qū)動(dòng)設(shè)備和柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)設(shè)備，在運(yùn)行時(shí)（特別是變負(fù)荷作業(yè)時(shí)）平穩(wěn)很多，其噪音也至少降低50%。由于改電驅(qū)后在作業(yè)中噪音和振動(dòng)減少，大大的改善操作人員的操作環(huán)境，提高了工作舒適度，使作業(yè)環(huán)境更加人性化。

5.4 提高效率

電力驅(qū)動(dòng)和柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)相比較，在啟動(dòng)、關(guān)閉環(huán)節(jié)上操作有所簡化，不易產(chǎn)生誤操作，減輕了司機(jī)的勞動(dòng)強(qiáng)度，電驅(qū)設(shè)備的操作在平穩(wěn)度和靈敏度均有提高，并且能控制動(dòng)力輸出端的轉(zhuǎn)速，使司機(jī)操作更加便捷和準(zhǔn)確，有利于提高設(shè)備的使用效率，同時(shí)也提高了鉆井泥漿泵排量控制范圍，為預(yù)防、處理事故復(fù)雜提供了便利條件。