鉆機(jī)油改電項(xiàng)目試驗(yàn)應(yīng)用

呂正林（中國石油天然氣集團(tuán)公司安全環(huán)保與節(jié)能部）

鉆機(jī)油改電項(xiàng)目試驗(yàn)應(yīng)用

呂正林（中國石油天然氣集團(tuán)公司安全環(huán)保與節(jié)能部）

網(wǎng)電鉆機(jī)的油改電技術(shù)是用電能替代柴油發(fā)電機(jī)組向鉆機(jī)提供電能，可降低諧波對(duì)電網(wǎng)的污染，提高鉆機(jī)用電功率因數(shù)。2011年川西鉆探公司在岳101-20-X 2井組織實(shí)施了鉆機(jī)油改電項(xiàng)目先導(dǎo)試驗(yàn)，取得了顯著的節(jié)能、減排和降噪效果：功率因數(shù)由原來的0.8提高至0.98；噪音污染降低40%；污染排放為零。網(wǎng)電鉆機(jī)與普通鉆機(jī)相比，月節(jié)約鉆井成本12.22×104元。網(wǎng)電鉆機(jī)作為一種新概念鉆機(jī)，符合當(dāng)今倡導(dǎo)的“低碳生活”理念，具有廣闊的應(yīng)用前景。

網(wǎng)電鉆機(jī) 技術(shù)原理 試驗(yàn)應(yīng)用 效益分析

根據(jù)集團(tuán)公司《關(guān)于推動(dòng)油改電項(xiàng)目的要求》和川慶鉆探公司年度裝備、節(jié)能環(huán)保重點(diǎn)工作的安排，川西鉆探公司在生產(chǎn)一線積極推行節(jié)能減排，2011年在岳101-20-X2井（鉆40518隊(duì)）組織實(shí)施油改電先導(dǎo)試驗(yàn)，取得了預(yù)期效果。

1 鉆機(jī)油改電核心技術(shù)原理

網(wǎng)電鉆機(jī)油改電技術(shù)即用國家電網(wǎng)電能替代柴油發(fā)電機(jī)組向鉆機(jī)提供電能，再利用電動(dòng)機(jī)替代柴油機(jī)向鉆機(jī)提供動(dòng)能，并配置電源濾波和電容補(bǔ)償裝置，可降低用電負(fù)載所造成的諧波對(duì)電網(wǎng)的污染和提高鉆機(jī)用電功率因數(shù)，從而使鉆機(jī)達(dá)到節(jié)能、減排、降噪的顯著效果。

網(wǎng)電鉆機(jī)的首要技術(shù)是向電網(wǎng)索取電能的橇裝箱式變配電站，其主要功能是：連接電網(wǎng)、降壓、配電，并通過低壓電纜與鉆機(jī)電控房和備用發(fā)電機(jī)進(jìn)行連接，確保向鉆機(jī)提供電能。

網(wǎng)電鉆機(jī)的次要技術(shù)是配置橇裝箱式電源濾波和電容補(bǔ)償裝置，其主要功能是：電源濾波器可降低因使用大功率電子元件所產(chǎn)生諧波對(duì)電網(wǎng)和發(fā)電機(jī)的污染，如交變直的整流器、變頻器等；電容補(bǔ)償器可根據(jù)負(fù)載的使用情況進(jìn)行自動(dòng)補(bǔ)償，始終將網(wǎng)絡(luò)的功率因數(shù)值保持在0.95以上，從而降低負(fù)載向電網(wǎng)或發(fā)電機(jī)索取無功功率的需求，進(jìn)而達(dá)到提高發(fā)電機(jī)效能的作用。

大功率變頻器的主要功能是控制變頻電機(jī)啟動(dòng)、停止和轉(zhuǎn)速。大功率變頻電機(jī)的主要功能是替代柴油機(jī)向鉆機(jī)提供動(dòng)能。

2 網(wǎng)電鉆機(jī)的先導(dǎo)性試驗(yàn)

鉆40518隊(duì)機(jī)械鉆機(jī)轉(zhuǎn)換為網(wǎng)電鉆機(jī)的主要設(shè)備情況是：新架設(shè)地方變電站至鉆井井場的10k V供電線路5.2k m；配置箱式變電站一棟，功率為2630k VA；配置箱式低壓房一棟，為變頻電機(jī)提供控制與補(bǔ)償；配置大功率變頻電動(dòng)機(jī)2臺(tái)，各800 k W，用于替換柴油機(jī)工作。

網(wǎng)電鉆機(jī)改造2011年在岳101-20-X2井的實(shí)施過程如下：

◇外供電10k V線路于9月3日施工完畢，并通過驗(yàn)收；

◇9月7日，網(wǎng)電設(shè)備到達(dá)井場；

◇9月9日，網(wǎng)電設(shè)備通過地方電力驗(yàn)收；

◇9月10日，網(wǎng)電設(shè)備通電調(diào)試合格；

◇9月11—12日，系統(tǒng)安裝調(diào)試；

◇9月13日，停鉆安裝調(diào)試；

◇9月14日，現(xiàn)場操作培訓(xùn)；

◇9月15日，試運(yùn)行鉆進(jìn)，完成鉆進(jìn)1200m。

3 經(jīng)濟(jì)效益分析

3.1 普通鉆機(jī)的月支出費(fèi)用

4 k m機(jī)械鉆機(jī)月平均油耗折合人民幣為46.5×104元。

VOLVO-400k W柴油發(fā)電機(jī)組年運(yùn)行維護(hù)成本按原值的8%計(jì)（因該設(shè)備屬于鉆機(jī)標(biāo)配機(jī)，故未考慮折舊費(fèi)），則每月費(fèi)用為0.6×104元。

濟(jì)柴12V190柴油機(jī)組年運(yùn)行維護(hù)成本按原值的8%計(jì)（因該設(shè)備屬于鉆機(jī)標(biāo)配機(jī)，故未考慮折舊費(fèi)），則每月費(fèi)用為0.9×104元。

年人工成本按8人（機(jī)房、發(fā)電房各小班3人，大班2人），現(xiàn)減為4人（小班2人，大班2人）倒班工作，則每月費(fèi)用為10×104元。

以上費(fèi)用合計(jì)58×104元。

3.2 網(wǎng)電鉆機(jī)的月支出費(fèi)用

網(wǎng)電鉆機(jī)從2011年9月10日開始用電，至10月12日抄表讀數(shù)，計(jì)算每天耗電量為1.1×104k W h，每月平均耗電量折價(jià)為25.08×104元。

鉆機(jī)網(wǎng)電設(shè)施購置和年成本折舊費(fèi)用：

1）鉆機(jī)網(wǎng)電設(shè)施購置費(fèi)用：820×104元；

2）鉆機(jī)網(wǎng)電設(shè)施購置年成本折舊費(fèi)用，每月成本折舊費(fèi)為：15.7×104元；

3）節(jié)約設(shè)備運(yùn)行和人工成本費(fèi)用：年支出年人工成本按4人（小班2人，大班2人）倒班工作，則每月費(fèi)用為5×104元。

網(wǎng)電鉆機(jī)月運(yùn)行總費(fèi)用為45.78×104元。

網(wǎng)電鉆機(jī)與普通鉆機(jī)相比，每月鉆井成本節(jié)約額為12.22×104元，節(jié)約率21.1%。

3.3 其他效能

◇功率因數(shù)由原來的0.8提高至0.98；

◇噪音污染降低40%；

◇污染排放為零。

4 前景預(yù)測

根據(jù)4000M鉆機(jī)網(wǎng)電裝置的運(yùn)行數(shù)據(jù)與節(jié)能統(tǒng)計(jì)，在架空線路投入和電價(jià)不變的情況下，推測出5000M和7000M鉆機(jī)使用網(wǎng)電裝置情況，見表1。

表1 不同型號(hào)鉆機(jī)使用網(wǎng)電裝置數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)

網(wǎng)電鉆機(jī)采用替換機(jī)房柴油機(jī)的方法，所以網(wǎng)電鉆機(jī)適用于以柴油機(jī)為動(dòng)力的機(jī)械鉆機(jī)或復(fù)合鉆機(jī)，如ZJ40-70L、40D BS-J、70-ZPD鉆機(jī)。

10k V架空線外供電條件應(yīng)在3k m左右，投資50×104元以內(nèi)，鉆井周期應(yīng)在180d內(nèi)，這樣才能更好地體現(xiàn)節(jié)能減排的效果。

5 結(jié)論

網(wǎng)電鉆機(jī)的優(yōu)勢在于節(jié)能降耗、減排，節(jié)能降耗率可達(dá)20%～30%，柴油機(jī)的尾氣排放污染可降為零，噪音污染降低40%。

網(wǎng)電鉆機(jī)也存在不足，鉆井位置距國家電網(wǎng)的距離遠(yuǎn)近不同，前期架設(shè)供電線路的投資較大，但從鉆井作業(yè)的全程來看，所架設(shè)的供電線路除用于鉆井外，還可以用于試油作業(yè)、建站作業(yè)以及為最后的采油、采氣站供電，所以應(yīng)綜合考慮前期的投入，達(dá)到節(jié)能減排的目的。

網(wǎng)電鉆機(jī)作為一種新概念鉆機(jī)，還在不斷地積累經(jīng)驗(yàn)，在供電網(wǎng)絡(luò)許可的條件下與普通鉆機(jī)相比具有很大的潛在優(yōu)勢，符合當(dāng)今世界提倡的“低碳生活”的理念，因地制宜地利用好這項(xiàng)技術(shù)將為油田節(jié)能減排做出更大的貢獻(xiàn)。

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.03.002

呂正林，2005年畢業(yè)于中國石油大學(xué)，管理科學(xué)與工程專業(yè)，研究生，高級(jí)工程師，從事節(jié)能節(jié)水管理工作，E-m a i l:l u z h e n g l i n@c n p c.com.cn，地址：北京市東城區(qū)東直門北大街9號(hào)，安全環(huán)保與節(jié)能部節(jié)能節(jié)水處，100007。

2012-03-08)