修井機(jī)油改電節(jié)能減排效果分析

文 / 師成燦 陳微熙 袁得芳 青海油田井下作業(yè)公司

井下作業(yè)是石油行業(yè)勘探開發(fā)工程技術(shù)服務(wù)的重要業(yè)務(wù)，截止2011年底，僅中石油擁有各類修井機(jī)2800余臺，年消耗柴油10 余萬t，修井費(fèi)用近10億元/a，節(jié)能減排已成為全行業(yè)保持可持續(xù)發(fā)展、尋求新的發(fā)展空間的必然選擇。

1 修井機(jī)

修井機(jī)是油田井下作業(yè)不可缺少的修井專用設(shè)備，傳統(tǒng)的修井機(jī)以柴油機(jī)為動(dòng)力源，現(xiàn)在已經(jīng)是一項(xiàng)非常成熟的技術(shù)，但是在目前能源日益緊缺，經(jīng)濟(jì)發(fā)展與資源環(huán)境的矛盾日趨尖銳的背景下，在青海高原油田柴油機(jī)工作效率僅為50%左右,能源浪費(fèi)較為嚴(yán)重, 作業(yè)成本高。

傳統(tǒng)修井機(jī)以其高耗能、高污染、高噪音、高維護(hù)費(fèi)制約著修井裝備行業(yè)的發(fā)展，而且還存在噪聲污染等一系列環(huán)保問題, 既影響一線生產(chǎn)工人的身體健康, 又影響周邊環(huán)境質(zhì)量。并且隨著能源價(jià)格上漲，以柴油機(jī)為動(dòng)力的傳統(tǒng)修井機(jī)的運(yùn)行成本不斷升高，僅青海油田就有70余臺修井機(jī)，年消耗柴油2500余t，運(yùn)行成本近3000萬元。

在青海油田，僅以250型修井機(jī)為例，單臺修井機(jī)在工作量飽滿的情況下，年平均消耗柴油約為41.74t/a，折合人民幣31.13萬元/a，折合碳排放量為146.41t/a，由此可見，我們是生產(chǎn)石油的行業(yè)，但也是碳排放高、石油消耗巨大的行業(yè)。

2 XJ-250電動(dòng)修井機(jī)的研制

對原有耗能較大的工藝及設(shè)備進(jìn)行更新和改造，加快節(jié)能減排技術(shù)的研發(fā)，通過技術(shù)革新實(shí)現(xiàn)節(jié)能降耗，降低日常運(yùn)營成本是目前國內(nèi)外各油田的首要任務(wù)之一，利用綠色、清潔、環(huán)保的電能是我們井下作業(yè)修井設(shè)備是必走之路。

2.1 電動(dòng)修井機(jī)結(jié)構(gòu)改進(jìn)

常規(guī)XJ-250電驅(qū)修井機(jī)在臺上作業(yè)、底盤行駛時(shí)共用車裝進(jìn)口發(fā)動(dòng)機(jī)和進(jìn)口液力變速器。液力變速器帶有分動(dòng)箱，將動(dòng)力分別傳遞給底盤車各驅(qū)動(dòng)橋和車上角傳動(dòng)箱。角傳動(dòng)箱通過鏈條、傳動(dòng)軸等將動(dòng)力分別傳遞給主滾筒和轉(zhuǎn)盤。該類型修井機(jī)經(jīng)過不斷改進(jìn)，其速度、提升能力等均較為成熟，但其高能耗、高污染、高排放的“三高”問題，已然不符合目前的環(huán)境形勢。

因此，青海油田經(jīng)過5年的潛心研究試驗(yàn)，從結(jié)構(gòu)上對250型修井機(jī)進(jìn)行了重新設(shè)計(jì)，即使用交流變頻電機(jī)、國產(chǎn)柴油發(fā)動(dòng)機(jī)、設(shè)計(jì)組合式分動(dòng)箱，改變了傳動(dòng)結(jié)構(gòu)，并替代了進(jìn)口柴油機(jī)和變矩器。簡化了機(jī)械傳動(dòng)結(jié)構(gòu), 并實(shí)現(xiàn)了在作業(yè)中完全使用油區(qū)內(nèi)安全、經(jīng)濟(jì)的油田電網(wǎng)。

2.2 改進(jìn)中的問題及解決方法

（1）該車的蓄電池組做為電源補(bǔ)償和能量回饋單元，其安裝位置距離與地面較近，在油區(qū)狀況惡劣的路上行駛，是安全隱患存在點(diǎn)。經(jīng)重新設(shè)計(jì)，調(diào)高柜底與地面的距離。

（2）該電動(dòng)修井機(jī)重新設(shè)計(jì)了組合式分動(dòng)箱替換了原車的分動(dòng)箱，增加電機(jī)動(dòng)力輸入端。電機(jī)和并車分動(dòng)箱通過聯(lián)軸器運(yùn)行，在工作中發(fā)生動(dòng)力傳遞不平穩(wěn)，從而造成整個(gè)動(dòng)力傳遞系統(tǒng)不穩(wěn)定。通過提高設(shè)備的工裝水平，專業(yè)機(jī)構(gòu)調(diào)平，檢測動(dòng)平衡效果得以解決。

（3）電動(dòng)液壓泵供液不足，噪音大，在長時(shí)間工作時(shí)液壓泵會(huì)出現(xiàn)過熱現(xiàn)象，會(huì)導(dǎo)致液壓機(jī)的燒壞。原因主要是進(jìn)油管線過長，孔徑太小造成，經(jīng)重新更換管線，調(diào)整布管方式得以解決。

2.3 目前運(yùn)行情況及優(yōu)點(diǎn)

目前設(shè)備在小修、大修過程中均運(yùn)轉(zhuǎn)正常，顯示了新設(shè)備的優(yōu)越性，其優(yōu)點(diǎn)主要有以下幾點(diǎn)：

（1）以電代油，節(jié)能降耗效果十分顯著，有利于節(jié)約能耗、降低成本。

（2）交流電機(jī)替代了進(jìn)口動(dòng)力，延長了對發(fā)動(dòng)機(jī)的維護(hù)保養(yǎng)周期，從而節(jié)省維修保養(yǎng)費(fèi)用。

（3）以電代油，碳排放量明顯減少，以更好地分解國家節(jié)能減排指標(biāo)。

（4）現(xiàn)場作業(yè)噪音小，由原來120dB降至不超過60dB，有效保證了操作工人身心健康。

（5）全車均采用國產(chǎn)配件，有效減少設(shè)備維修、維護(hù)成本。

3 XJ-250電動(dòng)修井機(jī)現(xiàn)場應(yīng)用節(jié)能減排分析

青海油田設(shè)計(jì)制造的XJ-250電動(dòng)修井機(jī)經(jīng)過近兩年超過240口井的使用，在節(jié)約能源、降低油田開采成本上創(chuàng)造出了巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益，詳見表1。

該電動(dòng)修井機(jī)的研制，使油田在不改變原有生產(chǎn)規(guī)模的情況下，大大降低燃油的耗用量，有效降低了企業(yè)的燃油、維修費(fèi)用，產(chǎn)生顯著經(jīng)濟(jì)效益，減少燃油使用的同時(shí)也減少了二氧化碳的排放總量，降低企業(yè)運(yùn)行成本，也減輕了對環(huán)境的影響，社會(huì)效益和環(huán)保效益顯著。