三種網電鉆機的節(jié)能對比分析

馮貴通，桑峰軍，董　波

（中原石油鉆井二公司裝備科，河南濮陽457001）

三種網電鉆機的節(jié)能對比分析

馮貴通，桑峰軍，董波

（中原石油鉆井二公司裝備科，河南濮陽457001）

摘要：通過對三種網電鉆機的結構、技術特點、性能及節(jié)能等方面進行對比分析，指出了異步機型、變頻機型和直流機型各自的特點，以及今后的發(fā)展方向，為設備選配提供參考。

關鍵詞：網電鉆機；三型特點；降本增效；效果對比

1　引言

在油田的勘探開發(fā)中，油氣鉆井勘探是能源消耗的主要方面。近幾年，為了落實國家節(jié)能減排的能源政策，做到降低鉆井成本、提高經濟效益，各油田對部分機械鉆機進行網電改造，主要有三種類型的配置被行業(yè)認可，本文對這三種類型的設備所采用的技術、性能和節(jié)能方面的特點經行對比分析。

2　網電鉆機

網電鉆機由鉆機主體和網電設備組合而成。其中網電設備用來將6/10kV高電壓變成600V或690V供給電控系統，用2臺1000kW－1200kW的電動機代替原來的柴油機作為主動力。電動機的輸出動力通過鏈條并車箱或聯動機驅動泥漿泵、絞車、轉盤等設備。結構示意圖如圖1所示。

按其使用電動機類型分為異步機型、變頻機型和直流機型3種網電鉆機。

圖1　網電鉆機動力結構圖

3　各機型特點

3.1異步機型

異步機型電動機的啟、停采用軟起動裝置，恒速運行，調速采用液力偶合器裝置。電機啟動時沖擊電流較小，運行平穩(wěn)，有一定的過載保護能力，轉速在550r/min－650r/min范圍內。其特點是造價低、控制簡單、維修方便。

3.2變頻機型

變頻機型電動機的啟、停及運行由變頻裝置控制，速度根據工藝要求可調。既可單獨運行也可并機運行。通過PLC實現主從運行以保證功率均衡，具有過載、過流和短路保護等功能。其特點是調度調節(jié)范圍大、運行平穩(wěn)，易于配合鉆井工藝參數。其特點是控制最復雜、造價最高、維修要求高。

3.3直流機型

直流機型與變頻機型類似，只是電動機及其控制系統為直流電機和直流供電。其特點也與變頻型相似。控制較簡單、造價稍高、維修要求不高。

4　降本預期

對使用柴油的鉆機，按每天平均耗油為7噸計算，柴油的市場價格約為7500元/噸，折算到每千瓦時約為2.3元－2.5元，30天的費用為157.5萬元。對網電鉆機，平均每天耗電約為14000kW·h，按照市場電價1.7元/kW·h計算，30天費用為71.4萬元?？梢娛褂镁W電比使用柴油降本預期顯著，可降低成本約86萬元/月。

此外，用電動機代替柴油機作為主動力還能夠節(jié)約柴油機組的維修成本，減少油料的運輸費用，節(jié)省人力資源。如計算減少人工成本及柴油機組的維護保養(yǎng)、檢修、耗材等綜合管理成本，每個井隊的月費用可節(jié)省約18萬元。因此，使用網電鉆機施工，對降低鉆井成本具有非常好的效果，下面對3種網電鉆機的節(jié)能效果進行對比。

5　效果對比

柴油機對柴油的利用率約為35%，大部分能量是以熱的形式散發(fā)掉了。電動機對電能的利用率約在92%－95%，節(jié)能效果非常顯著，這也是研究鉆機網電改造的重要原因。

通過對近三年3種網電鉆機的使用效果進行對比，發(fā)現它們的節(jié)能效果相差較大。在相同工況和相同單井分別對3種網電鉆機測試耗電量情況，如圖2所示。測試工況為：二開大負荷鉆進、12-1/4″鉆頭、雙泵泵壓值17MPa－19MPa、雙電機并車運行；第三、十天為電機起、下鉆，井深約為1500m。

對井深約為3500m，其井型、井身結構相同，在30天的時間完井的工況條件下，3種網電鉆機耗電量分別為變頻機型38.6萬度，能耗成本65.62萬元；直流機型40.8萬度，能耗成本69.36萬元；異步機型46.2萬度，能耗成本78.54萬元。因此，異步機型比直流機型的耗電量高約12%，比變頻機型的高約18%。

圖2　每天耗電量

6　結論

以電能替代柴油改造鉆機，從源頭解決了降本增效、減排環(huán)保的問題。3種網電鉆機有各自的優(yōu)、缺點。變頻機型效果最好，操控好，技術先進、但維修復雜、價格高；直流機型效果較好，技術成熟，操控好、維修稍復雜、價格適中；異步機型效果偏低，操作簡單、價格最低，適用鉆機類型少。綜合來看，變頻型網電鉆機具有廣闊的推廣前景。

參考文獻：

［1］董云飛.ZJ70L型鉆機全網電拖動技術改造方案［J］.石油礦場機械，2008，（6）.

［2］稅理中.江蘇油田鉆機網電拖動技術改造［J］.石油礦場機械，2011，（6）.

［3］王孝亮.淺談油田“以電代油”在鉆井系統的應用［J］.石油和化工設備，2007（03）.

Comparison and analysis of the energy saving of three kinds of electric drilling rigs

FENG Gui－tong，SANG Feng－jun，Dong Bo

（The No.2 Oil Drilling Co.，Zhongyuan Petroleum Exploration Bureau，Puyang 457001，China）

Abstract：The structure，technology，performance and energy saving of the three kinds of electric drilling rigs are compared and analyzed.Their characteristics and developing directions in future are also given，which provides reference for equipment selection.

Key words：electric drilling rig；types and characteristics；cost decrease and efficiency increase；effect comparison

中圖分類號：TE922

文獻標識碼：A

文章編號：1005—7277（2015）05—0055—02

作者簡介：

馮貴通（1968－），男，電氣工程師，就職于中原石油勘探局鉆井二公司裝備科。

桑峰軍（1980－），男，電氣工程師，就職于中原石油勘探局鉆井二公司西南項目部。

收稿日期：2015－04－30