海洋石油工程電氣節(jié)能技術(shù)應(yīng)用分析

朱永亮

中海油能源發(fā)展裝備技術(shù)有限公司 天津 300450

為了保證海洋石油工程的穩(wěn)定發(fā)展，應(yīng)將電氣節(jié)能技術(shù)充分的吸引進(jìn)來(lái)，優(yōu)化電氣節(jié)能技術(shù)的細(xì)節(jié)，保障海上電能的安全可靠，使油氣生產(chǎn)工作安全的進(jìn)行。海洋石油工程的電氣節(jié)能系統(tǒng)作為重要的海上開(kāi)采工作動(dòng)力，直接影響著石油開(kāi)采的質(zhì)量，因此相關(guān)部門(mén)要重視起來(lái)，做好電氣節(jié)能技術(shù)的創(chuàng)新。

1 海洋石油工程電氣的能源損耗

1.1 發(fā)電機(jī)損耗

在海洋石油工程的建設(shè)當(dāng)中，發(fā)電機(jī)是非常重要的一個(gè)部分，一般來(lái)說(shuō)發(fā)電機(jī)被分為主發(fā)電機(jī)和應(yīng)急發(fā)電機(jī)兩類(lèi)，還包括蓄電池組，這都是為了保障海洋石油工程做得充足準(zhǔn)備。如果海洋工程的電氣系統(tǒng)一旦出現(xiàn)了一些問(wèn)題，應(yīng)急發(fā)電機(jī)就可以立刻發(fā)揮作用。這也成為了海洋石油開(kāi)采的重要電氣來(lái)源。與傳統(tǒng)的發(fā)電系統(tǒng)不同，發(fā)電機(jī)的各部分都可能會(huì)出現(xiàn)問(wèn)題，并且無(wú)法控制且整體消耗比較大，如果使用的比較頻繁也就在無(wú)形之中增加了發(fā)電機(jī)設(shè)備出現(xiàn)故障的幾率。不僅會(huì)影響發(fā)電機(jī)正常運(yùn)行，還會(huì)嚴(yán)重的阻礙海洋石油工程的開(kāi)采效率。

1.2 變壓器損耗

低壓變壓器是比較常見(jiàn)的海洋石油電氣工程中的基礎(chǔ)電氣設(shè)備，這也就導(dǎo)致了海洋石油電氣工程中這一環(huán)節(jié)最容易出現(xiàn)問(wèn)題。在現(xiàn)有海洋石油電氣工程當(dāng)中，如果不能及時(shí)的進(jìn)行調(diào)節(jié)，將會(huì)嚴(yán)重的影響變壓器的運(yùn)作規(guī)律，使海洋石油的電氣設(shè)備無(wú)法保持規(guī)律的運(yùn)作狀態(tài)，同時(shí)變壓器的消耗也會(huì)給海洋石油工程領(lǐng)域帶來(lái)嚴(yán)重的經(jīng)濟(jì)損失。

1.3 線路損耗

海洋石油工程的電氣設(shè)備與電路的關(guān)系比較近，在海洋石油工程建設(shè)工作當(dāng)中，由于電路的線路比較復(fù)雜且分布十分的廣泛，整體電路結(jié)構(gòu)也非常復(fù)雜。更容易產(chǎn)生電力損耗。如果線路的損耗問(wèn)題惡化還會(huì)受長(zhǎng)短、負(fù)載力的影響。由于陸地與海洋的距離不同，線路的連接長(zhǎng)度也無(wú)法統(tǒng)一。自身也會(huì)產(chǎn)生一定的消耗，在加上連帶的配件比較多，如果沒(méi)有及時(shí)的進(jìn)行處理，也會(huì)產(chǎn)生大量的線路消耗。

1.4 其他損耗

除此以外，海洋石油工程當(dāng)中，還包含著多種配套設(shè)施，由于這些設(shè)備的方法環(huán)境和用法有所差異，在不同的條件影響之下是否會(huì)產(chǎn)生消耗也成為了海洋石油工程需要重點(diǎn)研究的話題。同時(shí)也要對(duì)消耗情況進(jìn)行連接，避免產(chǎn)生并發(fā)性的消耗造成經(jīng)濟(jì)上的損失。

2 海洋石油工程電氣系統(tǒng)的特殊性

海洋石油工程的電力系統(tǒng)存在的意義是為了滿足海洋石油工程的供電，隨著海上油田規(guī)模的不斷擴(kuò)大，油田工程中的電氣系統(tǒng)也在不斷的發(fā)展與變化當(dāng)中，因此普遍性成為了海洋石油工程開(kāi)發(fā)的主要特點(diǎn)，但同時(shí)還具有一定的特殊性。

首先，海洋石油工程中的電氣系統(tǒng)本身就具有一定的局限性質(zhì)，由于是為了海上石油開(kāi)采提供電力支持，因此電力系統(tǒng)就應(yīng)該考慮由陸地向海洋鉆井平臺(tái)的供電效率。一般海上油田的電源都在船體的附近，只能使用海底的電纜來(lái)強(qiáng)化電氣聯(lián)系，才能滿足海上開(kāi)采平臺(tái)的用電需求。并且海上電纜的分支比較多且線路較短，意味著海洋石油工程的電氣系統(tǒng)比較復(fù)雜。另外，在海洋石油工程當(dāng)中存在著較多的電氣設(shè)備，通過(guò)高次諧波在海底的電纜進(jìn)行傳播，如果出現(xiàn)波形畸變還會(huì)影響變壓器的正常工作，導(dǎo)致測(cè)量不精準(zhǔn)，進(jìn)而影響電氣的整體質(zhì)量。

大量的非線性設(shè)備有助于節(jié)能，特別是在較小的電力系統(tǒng)中，能夠避免資源的浪費(fèi)。由于海上平臺(tái)對(duì)于電能要求相對(duì)較高，如果缺少?gòu)?qiáng)大且完整的系統(tǒng)，將會(huì)影響發(fā)電機(jī)的正常發(fā)電，導(dǎo)致供電線路較短，使電力系統(tǒng)的負(fù)載比較多，只有這樣才能保證電壓足夠的穩(wěn)定。

作為國(guó)民經(jīng)濟(jì)的重要支柱，海洋石油工程的用電需求非常大，因此要做好技術(shù)細(xì)節(jié)的優(yōu)化，才能給海洋工程節(jié)省不必要的資金支出。由此可見(jiàn)大力發(fā)展海洋石油工程的電力系統(tǒng)節(jié)能有多么重要，保證完成正常的油氣開(kāi)采工作，提升海上用電的安全可靠，減少經(jīng)濟(jì)支出實(shí)現(xiàn)海洋石油工程的經(jīng)濟(jì)效益最大化。

3 海洋平臺(tái)節(jié)能措施

3.1 應(yīng)用節(jié)能技術(shù)

3.1.1 實(shí)施優(yōu)快鉆井技術(shù)

海洋平臺(tái)的節(jié)能基本的措施是靠鉆井施工節(jié)能，隨著科學(xué)技術(shù)不斷發(fā)展，鉆井技術(shù)也得到了提升，也在一定程度上縮短了鉆井的周期，降低了井下安全事故發(fā)生的幾率。同樣也降低了燃油、配件等一些基礎(chǔ)生產(chǎn)物質(zhì)的損耗，實(shí)現(xiàn)降低鉆井成本和能源消耗的目標(biāo)。建幾年來(lái)海洋平臺(tái)的出現(xiàn)，更好的促進(jìn)了鉆井技術(shù)的創(chuàng)新，并也得到了廣泛的應(yīng)用。

3.1.2 導(dǎo)向鉆井技術(shù)

通過(guò)對(duì)傳統(tǒng)鉆井技術(shù)的革新，在鉆井作業(yè)當(dāng)中采用新型PDC 鉆頭與動(dòng)力鉆具和MWD 鉆井組合的搭配方式，可以用一套設(shè)備就能完成定向段、增斜段等不同斜段的施工。這樣一來(lái)不僅縮短的施工周期，也控制了井眼軌跡的平化程度，保障井眼軌道更加規(guī)則的運(yùn)行，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)優(yōu)質(zhì)快速鉆井的目標(biāo)。

3.1.3 交流變頻技術(shù)

海洋平臺(tái)的電傳動(dòng)系統(tǒng)應(yīng)按照驅(qū)動(dòng)電機(jī)進(jìn)行分類(lèi)，分成直流電傳動(dòng)系統(tǒng)和交流電變頻系統(tǒng)兩個(gè)部門(mén)。在兩者的比較之下，交流變頻技術(shù)的優(yōu)勢(shì)得到了充分的顯示，例如交流變頻電傳鉆機(jī)能夠提升整體傳統(tǒng)的效率，控制絞車(chē)轉(zhuǎn)盤(pán)的內(nèi)部變速，并實(shí)現(xiàn)無(wú)極調(diào)速的目標(biāo)。并且交流電機(jī)由于沒(méi)有碳刷換向器，使電力運(yùn)行更加安全可靠操作性更強(qiáng)，也具有良好的保護(hù)功能，進(jìn)而有效的維護(hù)電機(jī)系統(tǒng)，后期的維修保養(yǎng)費(fèi)用也比較低。交流變頻電傳動(dòng)系統(tǒng)的負(fù)載能力比較高且能量消耗較低，因此大多數(shù)海洋平臺(tái)都在應(yīng)用交流變頻傳統(tǒng)系統(tǒng)。

3.1.4 濾波與功率補(bǔ)償技術(shù)

現(xiàn)階段一些比較成熟的海洋平臺(tái)，都在應(yīng)用SCR 裝置進(jìn)行鉆井，一些大功率的裝置會(huì)造成電網(wǎng)功率較低，其中還含有大量的高次諧波和寄生脈沖，也意味著給電網(wǎng)平臺(tái)造成了嚴(yán)重的污染。其中出現(xiàn)的問(wèn)題有發(fā)電機(jī)效率和穩(wěn)定性有所下降，電纜或者電壓器或出現(xiàn)溫度過(guò)高的問(wèn)題。在用電設(shè)備之間互相干擾和損害，也會(huì)對(duì)設(shè)備造成敏感的影響，進(jìn)而導(dǎo)致設(shè)備短路或者出現(xiàn)誤操作的現(xiàn)象，導(dǎo)致電容器出現(xiàn)過(guò)載的故障，使平臺(tái)設(shè)備的運(yùn)行可靠性得到了提升，避免鉆井出現(xiàn)故障，也在一定程度上實(shí)現(xiàn)了節(jié)約成本的目標(biāo)。

3.2 實(shí)施技術(shù)改造

3.2.1 采用可調(diào)風(fēng)扇

散熱器風(fēng)扇能消耗掉一定的熱量，并且不會(huì)占據(jù)發(fā)電機(jī)總功率太多。隨著發(fā)電機(jī)負(fù)荷的不斷降低，風(fēng)扇工作所產(chǎn)生的功率消耗占比就會(huì)有所提升。一般情況下發(fā)電機(jī)都是低負(fù)荷的運(yùn)行狀態(tài)，就可以采用兩檔風(fēng)速的可調(diào)風(fēng)扇進(jìn)行調(diào)節(jié)。當(dāng)負(fù)荷運(yùn)行過(guò)大時(shí)，發(fā)電機(jī)的冷水溫度卻比較高，可調(diào)節(jié)風(fēng)扇的運(yùn)行速度也會(huì)有所提升，也滿足了電氣設(shè)備的散熱要求。當(dāng)不鉆井或者負(fù)荷相對(duì)較小時(shí)，發(fā)電機(jī)的散熱能力就會(huì)變小，此時(shí)控制信號(hào)就能控制風(fēng)扇的速度，進(jìn)而降低風(fēng)扇的整體功率損耗。

3.2.2 雨水回收及海水淡化

一把情況下，海洋平臺(tái)的淡水是為了滿足海上工作人員的生活需求，衛(wèi)生需求和固井作用占用較大的比例。由于海洋平臺(tái)離陸地距離比較遠(yuǎn)，主要依靠船舶運(yùn)輸進(jìn)行補(bǔ)給，所以資源顯得非常珍貴。近幾年來(lái)，為了節(jié)約成本降低整體消耗，對(duì)海洋平臺(tái)進(jìn)行了專(zhuān)門(mén)的技術(shù)改造，也實(shí)現(xiàn)了多種用途取水的方式。通過(guò)對(duì)管路的改造，也實(shí)現(xiàn)了對(duì)甲板上水資源的回收與利用。另外也可以安裝淡化裝置，實(shí)現(xiàn)將海水轉(zhuǎn)換成淡水的目標(biāo)，最終提升整體淡水產(chǎn)量。

4 關(guān)于海洋石油電氣工程節(jié)能的思考

當(dāng)找到影響因素之后，就應(yīng)該采取針對(duì)性的方法來(lái)解決，在整個(gè)操作過(guò)程當(dāng)中，最重要的就是解決方法是否妥當(dāng)，只有情節(jié)合理才能有效的提升整體運(yùn)轉(zhuǎn)效率。首先要選擇科學(xué)合理的運(yùn)作方法，保障海洋石油工程的電氣節(jié)能技術(shù)的發(fā)展。通過(guò)對(duì)各個(gè)細(xì)節(jié)的合理設(shè)計(jì)，去調(diào)節(jié)電氣系統(tǒng)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，才能保證電氣系統(tǒng)暢通無(wú)阻，同時(shí)也有效的把握深度，降低這一過(guò)程中不必要的損耗。通過(guò)制定科學(xué)的方法來(lái)提升整體運(yùn)作效率，才能避免出現(xiàn)資源損壞，達(dá)到節(jié)約資源的目標(biāo)。

同時(shí)，還要考慮電氣的線路問(wèn)題，確保電氣設(shè)備運(yùn)行不超過(guò)最大負(fù)荷值，避免超負(fù)荷現(xiàn)象的出現(xiàn)而引發(fā)的事故。同時(shí)要對(duì)集結(jié)進(jìn)行修改，正確的調(diào)整部分結(jié)構(gòu)，當(dāng)溫度上升時(shí)，可以將電伴熱變壓器切除，能夠避免資源的消耗，同時(shí)降低設(shè)備的應(yīng)用風(fēng)險(xiǎn)。并且也要定期的進(jìn)行設(shè)備的檢修和保養(yǎng)，優(yōu)化電器系統(tǒng)確保資源消耗得到控制。

5 結(jié)語(yǔ)

海洋石油工程中的電氣節(jié)能技術(shù)，仍處于不斷發(fā)展創(chuàng)新的空間當(dāng)中。在現(xiàn)有的電氣節(jié)能技術(shù)之上，還應(yīng)該科學(xué)的進(jìn)行升級(jí)，制定合理的運(yùn)行計(jì)劃營(yíng)造安全的空間。同時(shí)還應(yīng)該實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)化的分配模式，確保達(dá)到節(jié)能的目標(biāo)，對(duì)傳統(tǒng)的電氣節(jié)能技術(shù)進(jìn)行創(chuàng)新，才能達(dá)到理想的研究效果，以此來(lái)實(shí)現(xiàn)降低資源消耗實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)效益最大化的目標(biāo)。