網(wǎng)電裝置在石油鉆井中的應(yīng)用與發(fā)展

李鵬

摘要：我國(guó)石油鉆井行業(yè)中，長(zhǎng)期以來(lái)都是利用柴油機(jī)作為動(dòng)力的來(lái)源，那么高能耗、高污染、高成本、經(jīng)濟(jì)效益低等實(shí)際問(wèn)題亟待解決。為了解決這些問(wèn)題，華北石油工程公司近年來(lái)，大力推廣網(wǎng)電裝置在鉆井作業(yè)中的應(yīng)用，并根據(jù)施工井的工藝難度、建井周期等參數(shù)，對(duì)鉆井隊(duì)網(wǎng)電裝置改造進(jìn)行了合理的安排。根據(jù)推廣以來(lái)的實(shí)際情況，合理利用網(wǎng)電裝置，綠色環(huán)保、節(jié)能增效是值得推廣的鉆井生產(chǎn)模式，有利于石油鉆井行業(yè)的發(fā)展。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)電裝置;石油鉆井;應(yīng)用;發(fā)展

隨著當(dāng)代工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步與發(fā)展，石油鉆井技術(shù)也在不斷的革新，節(jié)能減排、低碳環(huán)保已經(jīng)成為大環(huán)境，“可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略”與“金山銀山才是綠水青山”的思想已經(jīng)深入人心，以柴油機(jī)作為動(dòng)力源的傳統(tǒng)模式已經(jīng)滿足不了油田綠色生產(chǎn)和節(jié)能增效的需求，網(wǎng)電裝置應(yīng)運(yùn)而生，有效解決了鉆井工程中傳統(tǒng)動(dòng)力模式下產(chǎn)生的高能耗，高污染，高成本，低利潤(rùn)的問(wèn)題，對(duì)優(yōu)化石油鉆井動(dòng)力模式起著重要的作用，是發(fā)展的趨勢(shì)，有著重要意義。

1.石油鉆井行業(yè)傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式

在我國(guó)石油鉆井行業(yè)中，傳統(tǒng)的生產(chǎn)模式是柴油機(jī)組給鉆井設(shè)備提供動(dòng)力，柴油發(fā)電機(jī)組和節(jié)能發(fā)電機(jī)給井場(chǎng)和營(yíng)房提供生產(chǎn)和生活用電。同樣都是以柴油作為動(dòng)力的來(lái)源，這種以柴油作為動(dòng)力來(lái)源的傳統(tǒng)生產(chǎn)模式存在著以下問(wèn)題：

①能耗高，柴油機(jī)的工作效率低下，造成能源浪費(fèi)嚴(yán)重。

②在鉆井生產(chǎn)中，柴油消耗量大，隨著成品油價(jià)不斷升高，鉆井成本逐漸升高。

③柴油運(yùn)輸成本高。石油鉆機(jī)多工作在遠(yuǎn)離城市的地方，道路施工難度大，井場(chǎng)的道路在遇到惡劣天氣，運(yùn)輸柴油的車輛無(wú)法進(jìn)入現(xiàn)場(chǎng)，從而嚴(yán)重影響石油鉆井的進(jìn)度，損失巨大。

④環(huán)境污染問(wèn)題。包括噪聲污染、煙塵排放，工業(yè)三廢的處理等。

⑤柴油機(jī)的日常維護(hù)保養(yǎng)工作量大，且易出現(xiàn)故障，增加了現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)人員的勞動(dòng)強(qiáng)度。

2.網(wǎng)電裝置的在石油鉆井行業(yè)的前景

國(guó)家電網(wǎng)經(jīng)過(guò)這些年的發(fā)展，高壓電網(wǎng)基本能夠覆蓋到石油鉆井施工的區(qū)域，為鉆井作業(yè)的網(wǎng)電裝置改造創(chuàng)造了條件。工業(yè)高壓電網(wǎng)具有，供電穩(wěn)定、綠色環(huán)保且價(jià)格相對(duì)較低，可以有效降低鉆井成本，減少污染，是鉆井行業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)，網(wǎng)電裝置在石油鉆井中的前景良好。

3.網(wǎng)電裝置在石油鉆井中應(yīng)用的實(shí)例分析

3.1網(wǎng)電裝置改造項(xiàng)目

HB50860鉆井隊(duì)是中石化華北石油工程公司河南鉆井分公司的一部50LDB半電動(dòng)鉆機(jī)，動(dòng)力模式是傳統(tǒng)的柴油機(jī)動(dòng)力模式，利用三臺(tái)柴油機(jī)通過(guò)聯(lián)動(dòng)箱給鉆機(jī)絞車、泥漿泵、節(jié)能發(fā)電機(jī)傳送動(dòng)力，然后節(jié)能發(fā)電機(jī)再通過(guò)MCC房把電力輸送到井場(chǎng)區(qū)、生活區(qū)。另外還有兩臺(tái)400KW的沃爾沃柴油發(fā)電機(jī)組，作為備用發(fā)電機(jī)，是典型利的傳統(tǒng)動(dòng)力模式。為了滿足當(dāng)前油田綠色生產(chǎn)和節(jié)能增效的需求，在工程公司網(wǎng)電裝置的大力推廣下，對(duì)這部50LDB半電動(dòng)鉆井進(jìn)行了網(wǎng)電裝置改造。

3.2網(wǎng)電裝置改造方案的選擇

石油鉆機(jī)網(wǎng)裝置改造分了兩種方案，一種是全電動(dòng)網(wǎng)電系統(tǒng)，一種是半電動(dòng)網(wǎng)電系統(tǒng)。

一、全電動(dòng)網(wǎng)電系統(tǒng)

由于50LDB鉆機(jī)為半電動(dòng)鉆機(jī)，改造為全網(wǎng)電系統(tǒng)控制鉆機(jī)成本過(guò)高，固不選用。

二、半電動(dòng)網(wǎng)電系統(tǒng)

原鉆機(jī)驅(qū)動(dòng)和供電方式：用3臺(tái)柴油機(jī)組并車驅(qū)動(dòng)泥漿泵、絞車，由輔助發(fā)電機(jī)或者節(jié)能發(fā)電機(jī)為轉(zhuǎn)盤、井場(chǎng)區(qū)和生活區(qū)提供電力。

機(jī)械部分改造方案：用2臺(tái)1000KW電動(dòng)機(jī)+調(diào)速型液力耦合器（或減速箱），代替其中的兩臺(tái)柴油機(jī)+液力減速正車箱;井場(chǎng)和生活用電由電控房?jī)?nèi)的400V變壓器供給;當(dāng)電網(wǎng)出現(xiàn)故障時(shí)可用第三臺(tái)柴油機(jī)或者應(yīng)急電機(jī)等原有的應(yīng)急系統(tǒng)進(jìn)行應(yīng)急作業(yè)（提鉆具或者轉(zhuǎn)動(dòng)轉(zhuǎn)盤活動(dòng)鉆具，防止卡鉆）。

電氣部分改造分為兩種方案：

方案1：變頻驅(qū)動(dòng)方案

經(jīng)移動(dòng)式變配電系統(tǒng)，將電壓變成600V，通過(guò)600V異步變頻電動(dòng)機(jī)+液力耦合器（或減速箱）為鉆機(jī)提供動(dòng)力。采用交流變頻調(diào)速器驅(qū)動(dòng)異步電動(dòng)機(jī)，通過(guò)600V/400V干式變壓器給鉆機(jī)380MCC/VFD系統(tǒng)供電。在工業(yè)電網(wǎng)停電工況下，由380V輔助發(fā)電機(jī)組給鉆機(jī)MCC/VFD系統(tǒng)供電，應(yīng)急系統(tǒng)進(jìn)行鉆機(jī)應(yīng)急作業(yè)。

方案2：直流調(diào)速驅(qū)動(dòng)方案

經(jīng)移動(dòng)式變配電系統(tǒng)，將電壓變成600V交流電，再通過(guò)整理裝置把600V交流電整流成0～750V直流電，通過(guò)SCR房?jī)?nèi)的直流調(diào)速裝置對(duì)1000KW的直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，從而利用直流電動(dòng)機(jī)+液力耦合器（或減速箱）為鉆機(jī)提供動(dòng)力。通過(guò)直流調(diào)速裝置對(duì)直流電動(dòng)機(jī)進(jìn)行控制，通過(guò)600V/400V干式變壓器給鉆機(jī)380MCC/SCR系統(tǒng)供電。在工業(yè)電網(wǎng)停電工況下，由380V輔助發(fā)電機(jī)組給鉆機(jī)MCC/SCR系統(tǒng)供電，應(yīng)急系統(tǒng)進(jìn)行鉆機(jī)應(yīng)急作業(yè)。

在利用直流電動(dòng)機(jī)和交流電動(dòng)機(jī)方面，就有了差異，我們?cè)谶x擇網(wǎng)電裝置改造的時(shí)候就要，根據(jù)實(shí)際情況對(duì)其進(jìn)行選擇。直流電機(jī)，調(diào)速性能好，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，在一定負(fù)載的條件下，可根據(jù)需求調(diào)整轉(zhuǎn)速，且在重負(fù)載條件下，實(shí)現(xiàn)均勻、平滑的無(wú)級(jí)調(diào)速且調(diào)速范圍較寬，經(jīng)濟(jì)實(shí)惠。交流電動(dòng)機(jī)的工作效率較高，可利用變頻器對(duì)其精準(zhǔn)控制，節(jié)能環(huán)保，價(jià)格較貴。

3.3石油鉆井網(wǎng)電裝置的效果

最終結(jié)合HB50860鉆井隊(duì)實(shí)際情況進(jìn)行網(wǎng)電裝置改造，把50LDB鉆機(jī)動(dòng)力模式改造為利用6RA70直流調(diào)速裝置驅(qū)動(dòng)兩臺(tái)直流電機(jī)來(lái)提供動(dòng)力的模式，實(shí)現(xiàn)節(jié)能增效，綠色生產(chǎn)。在南陽(yáng)油區(qū)下二門區(qū)塊施工的泌443井中，按電價(jià)1.48元/度，柴油價(jià)格6500元/噸，完井后用實(shí)際的用電成本與估算的柴油成本，二者成本比較，較柴油成本節(jié)省了30%以上，而且對(duì)環(huán)境的污染大幅度降低，既滿足了綠色生產(chǎn)也增加了效益，是一種值得大力推廣的生產(chǎn)模式。

4.結(jié)論

在石油鉆井行業(yè)中，傳統(tǒng)的動(dòng)力模式逐漸向用網(wǎng)電裝置提供動(dòng)力的方向發(fā)展，網(wǎng)電裝置在石油鉆井中的應(yīng)用低碳環(huán)保，既能滿足油田綠色生產(chǎn)，還能滿足節(jié)能增效的需求，是石油鉆井行業(yè)實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的有效方法，應(yīng)用前景十分廣闊，值得大力推廣。

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