頂驅(qū)供配電系統(tǒng)改進(jìn)方案的研究和應(yīng)用

滕一寧+孫長(zhǎng)征+郭星民

摘 要：本文依據(jù)切身在機(jī)動(dòng)科，跑井現(xiàn)場(chǎng)中發(fā)現(xiàn)的早先電控系統(tǒng)LDB、DB鉆機(jī)上頂驅(qū)配套單獨(dú)發(fā)電機(jī)，導(dǎo)致的柴油消耗過(guò)多問(wèn)題展開(kāi)優(yōu)化改造設(shè)計(jì)，分析了原有控制方案存在的問(wèn)題，改造的可行性、具體措施方案及實(shí)施效果。最終實(shí)現(xiàn)了由MCC發(fā)電機(jī)并車(chē)系統(tǒng)帶動(dòng)頂驅(qū)，有效節(jié)約了燃油成本及材料維護(hù)成本，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益穩(wěn)步提升。

關(guān)鍵詞：頂驅(qū)；發(fā)電機(jī)；控制方案；成本；效果

一、背景

近年來(lái)，隨著油田超深井、探井、非常規(guī)井及同臺(tái)井的日益增多，對(duì)鉆井設(shè)備轉(zhuǎn)型升級(jí)提出了較高的要求。頂驅(qū)以其獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)順應(yīng)了鉆井發(fā)展需要，在預(yù)防、處理井下復(fù)雜情況以及提高鉆井效率方面發(fā)揮了主要性能，非常符合設(shè)備發(fā)展需要。井隊(duì)對(duì)頂驅(qū)的需求量日益增多，但大部分井隊(duì)早期的如LDB、D、DB鉆機(jī)（此類(lèi)鉆機(jī)在每個(gè)鉆井公司已經(jīng)占到井隊(duì)總數(shù)的一半之多）MCC房都沒(méi)有頂驅(qū)預(yù)留設(shè)計(jì)，所以在原有鉆機(jī)系統(tǒng)中添加配置頂驅(qū)時(shí)傳統(tǒng)的方案是為頂驅(qū)專(zhuān)門(mén)配置一臺(tái)發(fā)電機(jī)。此種方案雖然提高了鉆井效率、有效避免了井下復(fù)雜情況的發(fā)生，但在柴油成本節(jié)約方面有著不利因素，屬于一種高投人、高消耗、高成本的粗放設(shè)備利用方式；尤其在當(dāng)今油田大力提倡節(jié)能、減排、降本、增效的形式下，亟待研究一種新的方案，將可控成本降到最低。本著降本、增效這一宗旨，我從完善設(shè)備增效點(diǎn)的系統(tǒng)角度出發(fā)，通過(guò)抓關(guān)鍵環(huán)節(jié)對(duì)設(shè)備進(jìn)行了升級(jí)改造。并在實(shí)施過(guò)程中進(jìn)一步制定完善各項(xiàng)制度，實(shí)現(xiàn)了經(jīng)濟(jì)效益穩(wěn)步提升。

二、原有控制方案存在的問(wèn)題

渤海鉆井一公司現(xiàn)有40LDB鉆機(jī)4部、40DB鉆機(jī)1部、50LDB鉆機(jī)2部，此7部鉆機(jī)都能滿(mǎn)足配置頂驅(qū)要求，但通過(guò)跑現(xiàn)場(chǎng)發(fā)現(xiàn)MCC房都沒(méi)有預(yù)留頂驅(qū)接口，頂驅(qū)專(zhuān)門(mén)配置1臺(tái)發(fā)電機(jī)。

由于LDB鉆機(jī)上設(shè)備采用的是400V電壓標(biāo)準(zhǔn)，而頂驅(qū)電控房進(jìn)線(xiàn)電源不同于轉(zhuǎn)盤(pán)采用的是600V電壓標(biāo)準(zhǔn)。所以最初階段采用一個(gè)600V、1250KW的卡特發(fā)電機(jī)專(zhuān)門(mén)帶動(dòng)，而頂驅(qū)最大消耗功率不到300KW，所以，此種方案存在最大的一個(gè)弊端就是發(fā)電機(jī)利用率太小，余功浪費(fèi)，柴油消耗存在較大浪費(fèi)，燃油成本始終在鉆井生產(chǎn)成本總量中占較大比例。

第二階段進(jìn)行了改進(jìn)，以50695隊(duì)LDB鉆機(jī)為例，后續(xù)配套了50天意頂驅(qū)，配套模式為：3臺(tái)480KW的發(fā)電機(jī)帶動(dòng)原電控系統(tǒng)，頂驅(qū)配套專(zhuān)門(mén)一臺(tái)發(fā)電機(jī)單獨(dú)控制。頂驅(qū)專(zhuān)用發(fā)電機(jī)采用比頂驅(qū)額定功率稍大的400V發(fā)電機(jī)，后端配合相當(dāng)容量的400V/600V升壓變壓器進(jìn)行控制，相比第一階段控制方式有了較大改進(jìn)，在柴油成本節(jié)約方面也邁了一大步，但在柴油節(jié)約方面仍有潛力可挖。

上述兩階段啟用專(zhuān)門(mén)的頂驅(qū)發(fā)電機(jī)控制存在以下三個(gè)方面的問(wèn)題：①?gòu)你@井工序全過(guò)程看，不利于成本節(jié)約。非鉆進(jìn)時(shí)間：例如起下鉆、下套管、循環(huán)、卸鉆具階段頂驅(qū)主電機(jī)不用，最多只有一個(gè)5.5KW的液壓泵啟動(dòng)液壓系統(tǒng)完成頂驅(qū)液壓操作。而發(fā)電機(jī)卻必須一直啟用，利用率極低，大大浪費(fèi)了柴油成本。②從鉆井時(shí)效看，不利于鉆井周期的節(jié)約。由于沒(méi)有倒換的發(fā)電機(jī)，只有等起下鉆時(shí)間停下發(fā)電機(jī)進(jìn)行換濾子、機(jī)油等維護(hù)保養(yǎng)工作，且一旦發(fā)電機(jī)故障也必須停止頂驅(qū)使用，不利于生產(chǎn)工序的銜接。③從設(shè)備使用角度看，由于發(fā)電機(jī)沒(méi)有倒換的余地，不利于延長(zhǎng)設(shè)備使用設(shè)備壽命，所以設(shè)備消耗成本較高。

三、實(shí)施項(xiàng)目改進(jìn)的可行性及具體措施方案

（一）實(shí)施改造的可行性

電力系統(tǒng)中，各種變壓器已十分成熟，根據(jù)頂驅(qū)設(shè)備負(fù)荷需要，選取合適容量的干式變壓器，并利用變壓器的變壓功能滿(mǎn)足頂驅(qū)電壓等級(jí)需要，付諸現(xiàn)場(chǎng)直接使用。

另外，原有VFD、MCC、SCR電控系統(tǒng)雖然無(wú)頂驅(qū)預(yù)留窗口，沒(méi)有考慮頂驅(qū)設(shè)計(jì)需要，但大部分電控系統(tǒng)有備用空間，為在內(nèi)部進(jìn)行加裝頂驅(qū)控制斷路器、母排及輸出窗口奠定了可靠基礎(chǔ)。

（二）改造的具體措施方案

根據(jù)頂驅(qū)功率，設(shè)計(jì)使用斷路器1250A。在電控房?jī)?nèi)的開(kāi)關(guān)柜內(nèi)，轉(zhuǎn)盤(pán)斷路器的位置右側(cè)，安裝一臺(tái)施耐德NS1250N，1250A的斷路器。同時(shí)，柜門(mén)安裝上合閘指示燈。而且，此處離發(fā)電機(jī)并網(wǎng)400V母排距離較近，方便施工.

電路連接方面：從并網(wǎng)主銅排到1250A斷路器，使用TMY50*8的鍍錫銅排連接；從斷路器出線(xiàn)位置到出線(xiàn)墻連接，使用YCW 1*240的單線(xiàn)連接。

綜上所述：將頂驅(qū)專(zhuān)用400KW發(fā)電機(jī)撤掉，對(duì)MCC房進(jìn)行設(shè)計(jì)改造，在房?jī)?nèi)選取合適的空間增設(shè)頂驅(qū)1250A供電斷路器及銅排端子，裝設(shè)啟停指示燈，加裝3×240mm2的電纜，連接至MCC房出線(xiàn)室，在出線(xiàn)室加設(shè)頂驅(qū)母排。控制方式改為400V發(fā)電機(jī)組——發(fā)電機(jī)并車(chē)母排——斷路器——房外接線(xiàn)端子——400V/600V升壓變壓器——頂驅(qū)電控房——頂驅(qū)。

四、實(shí)施情況

（一）強(qiáng)化設(shè)備使用制度

根據(jù)鉆井作業(yè)期間的負(fù)載情況、合理選擇發(fā)電機(jī)投入數(shù)量。當(dāng)實(shí)際負(fù)載低于發(fā)電機(jī)額定功率65%時(shí)，嚴(yán)禁啟用第2臺(tái)發(fā)電機(jī)，達(dá)到65%時(shí)，必須使用并車(chē)。對(duì)設(shè)備使用實(shí)行一定的考核獎(jiǎng)懲機(jī)制，對(duì)于責(zé)任心強(qiáng)、嚴(yán)格執(zhí)行設(shè)備使用制度的崗位人員實(shí)行柴油節(jié)約考核獎(jiǎng)勵(lì)機(jī)制。反之，對(duì)于忽視負(fù)載情況，隨意選擇并車(chē)使用，抱著“公家”柴油與自己無(wú)關(guān)思想的也在獎(jiǎng)金考核上進(jìn)行處罰。

（二）實(shí)施情況

首先在50LDB鉆機(jī)50695鉆井隊(duì)進(jìn)行了試點(diǎn)，由于效果十分明顯，接著在40DB鉆機(jī)40217隊(duì)及另一LDB鉆機(jī)50775隊(duì)完成改造，撤掉頂驅(qū)專(zhuān)用發(fā)電機(jī)后，在機(jī)房配置有3臺(tái)同等型號(hào)480KW發(fā)電機(jī)。通過(guò)密切跟蹤使用效果，重點(diǎn)對(duì)影響成本的主要因素：油料、材料、設(shè)備維修等重點(diǎn)成本項(xiàng)目進(jìn)行跟蹤調(diào)查分析，找出成本節(jié)約點(diǎn)。在鉆至井深1300米之前，一臺(tái)發(fā)電機(jī)無(wú)需并車(chē)已完全能夠滿(mǎn)足鉆井所需。另外整口井非鉆進(jìn)期間都無(wú)需并第二臺(tái)發(fā)電機(jī)使用。并車(chē)使用期間實(shí)現(xiàn)了負(fù)荷平均分配，發(fā)電機(jī)并車(chē)裝置能夠根絕負(fù)載自動(dòng)調(diào)節(jié)輸出，增高功率因素。改造后取得了顯著的效果，首先大大節(jié)約了柴油消耗；其次3臺(tái)發(fā)電機(jī)輪流倒換使用，維護(hù)保養(yǎng)及時(shí)，延長(zhǎng)了設(shè)備使用壽命；再者提高了設(shè)備使用安全系數(shù)；另外再?zèng)]有因頂驅(qū)專(zhuān)用發(fā)電機(jī)故障而導(dǎo)致停工、耽誤時(shí)效的狀況發(fā)生。

五、實(shí)施效果

（一）社會(huì)效益

隨著設(shè)備的發(fā)展升級(jí)，各大鉆井公司對(duì)頂驅(qū)的配置量日益增多，但如果采用傳統(tǒng)的頂驅(qū)專(zhuān)用發(fā)電機(jī)配置模式，不思改進(jìn)，將有違油田現(xiàn)在推行的降本、增效經(jīng)營(yíng)管理宗旨。

對(duì)配置頂驅(qū)井隊(duì)MCC并機(jī)系統(tǒng)進(jìn)行優(yōu)化設(shè)計(jì)，增設(shè)頂驅(qū)接口，節(jié)省一臺(tái)發(fā)電機(jī)管理模式的建立與實(shí)施，使經(jīng)營(yíng)成本管理的基礎(chǔ)更加夯實(shí)，成本管理的行為更加規(guī)范，成本管理的工作更加細(xì)化，整體管理水平得到全面提高，表現(xiàn)出良好的社會(huì)效益，深得各井隊(duì)的歡迎，有著較強(qiáng)的實(shí)際意義。

（二）經(jīng)濟(jì)效益分析

1、投入費(fèi)用

一次性改造所需增加各種勞務(wù)費(fèi)用、材料費(fèi)用及其它費(fèi)用3.5萬(wàn)元。

2、節(jié)約成本

改造后，密切跟蹤改造效果，起下鉆、下套管和循環(huán)期間使用單臺(tái)發(fā)電機(jī)完全滿(mǎn)足要求，每24小時(shí)相比原來(lái)用2個(gè)發(fā)電機(jī)實(shí)際節(jié)約柴油1噸，前三個(gè)月累計(jì)施工18口井，起下鉆、下套管和循環(huán)期間共計(jì)1900小時(shí)，節(jié)約柴油1900÷24×1=79噸，柴油價(jià)格平均0.76萬(wàn)元，18口井節(jié)約柴油成本0.76×79=60萬(wàn)元；另外減少原有發(fā)電機(jī)維護(hù)保養(yǎng)誤工時(shí)間統(tǒng)計(jì)30小時(shí)/三個(gè)月，按照平均日費(fèi)6萬(wàn)元，周期節(jié)約共計(jì)30÷24×6=7.5萬(wàn)元；發(fā)電機(jī)維護(hù)、保養(yǎng)及故障維修配件等節(jié)約2萬(wàn)元。前三個(gè)月共計(jì)節(jié)約60+7.5+2=69.5萬(wàn)元。

3、凈效益

通過(guò)優(yōu)化原有設(shè)備配置模式，配合一系列措施的完善及強(qiáng)化管理，改造后3個(gè)隊(duì)前三個(gè)月發(fā)電機(jī)柴油消耗成本同比共計(jì)降低了69.5萬(wàn)元，減去改造成本3.5萬(wàn)元，共計(jì)節(jié)約資金66萬(wàn)元。

六、結(jié)論

基于進(jìn)一步拓展挖潛空間，優(yōu)化設(shè)備配置模式，用盡可能少的油耗、材料消耗及設(shè)備消耗推動(dòng)鉆井正常生產(chǎn)，提出了該項(xiàng)目，并付諸了實(shí)施。

勝利油田5大鉆井公司，設(shè)備型式基本一致，推廣開(kāi)來(lái)，跟蹤使用情況，改造后，相比原有配置模式，在起下鉆期間，每天平均節(jié)約柴油40%，帶來(lái)了可觀(guān)的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

對(duì)配置頂驅(qū)井隊(duì)進(jìn)行MCC房升級(jí)改造，它所帶來(lái)的柴油成本結(jié)余、設(shè)備安全管理水平提升作用已日趨明顯。該項(xiàng)目改造實(shí)際、在各大油田公司具有良好的可復(fù)制性、可推廣性，有極大的推廣應(yīng)用價(jià)值，能夠極大的提高井隊(duì)降本增效管理水平，為油田乃至中石化鉆井作業(yè)帶來(lái)巨大的節(jié)能效益。