呂正林（中國石油天然氣集團公司安全環(huán)保與節(jié)能部）

鉆機油改電項目試驗應用

呂正林（中國石油天然氣集團公司安全環(huán)保與節(jié)能部）

網電鉆機的油改電技術是用電能替代柴油發(fā)電機組向鉆機提供電能，可降低諧波對電網的污染，提高鉆機用電功率因數(shù)。2011年川西鉆探公司在岳101-20-X 2井組織實施了鉆機油改電項目先導試驗，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。網電鉆機與普通鉆機相比，月節(jié)約鉆井成本12.22×104元。網電鉆機作為一種新概念鉆機，符合當今倡導的“低碳生活”理念，具有廣闊的應用前景。

網電鉆機 技術原理 試驗應用 效益分析

根據(jù)集團公司《關于推動油改電項目的要求》和川慶鉆探公司年度裝備、節(jié)能環(huán)保重點工作的安排，川西鉆探公司在生產一線積極推行節(jié)能減排，2011年在岳101-20-X2井（鉆40518隊）組織實施油改電先導試驗，取得了預期效果。

1 鉆機油改電核心技術原理

網電鉆機油改電技術即用國家電網電能替代柴油發(fā)電機組向鉆機提供電能，再利用電動機替代柴油機向鉆機提供動能，并配置電源濾波和電容補償裝置，可降低用電負載所造成的諧波對電網的污染和提高鉆機用電功率因數(shù)，從而使鉆機達到節(jié)能、減排、降噪的顯著效果。

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

網電鉆機的次要技術是配置橇裝箱式電源濾波和電容補償裝置，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生諧波對電網和發(fā)電機的污染，如交變直的整流器、變頻器等；電容補償器可根據(jù)負載的使用情況進行自動補償，始終將網絡的功率因數(shù)值保持在0.95以上，從而降低負載向電網或發(fā)電機索取無功功率的需求，進而達到提高發(fā)電機效能的作用。

大功率變頻器的主要功能是控制變頻電機啟動、停止和轉速。大功率變頻電機的主要功能是替代柴油機向鉆機提供動能。

2 網電鉆機的先導性試驗

鉆40518隊機械鉆機轉換為網電鉆機的主要設備情況是：新架設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，為變頻電機提供控制與補償；配置大功率變頻電動機2臺，各800 k W，用于替換柴油機工作。

網電鉆機改造2011年在岳101-20-X2井的實施過程如下：

◇外供電10k V線路于9月3日施工完畢，并通過驗收；

◇9月7日，網電設備到達井場；

◇9月9日，網電設備通過地方電力驗收；

◇9月10日，網電設備通電調試合格；

◇9月11—12日，系統(tǒng)安裝調試；

◇9月13日，停鉆安裝調試；

◇9月14日，現(xiàn)場操作培訓；

◇9月15日，試運行鉆進，完成鉆進1200m。

3 經濟效益分析

3.1 普通鉆機的月支出費用

4 k m機械鉆機月平均油耗折合人民幣為46.5×104元。

VOLVO-400k W柴油發(fā)電機組年運行維護成本按原值的8%計（因該設備屬于鉆機標配機，故未考慮折舊費），則每月費用為0.6×104元。

濟柴12V190柴油機組年運行維護成本按原值的8%計（因該設備屬于鉆機標配機，故未考慮折舊費），則每月費用為0.9×104元。

年人工成本按8人（機房、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，則每月費用為10×104元。

以上費用合計58×104元。

3.2 網電鉆機的月支出費用

網電鉆機從2011年9月10日開始用電，至10月12日抄表讀數(shù)，計算每天耗電量為1.1×104k W h，每月平均耗電量折價為25.08×104元。

鉆機網電設施購置和年成本折舊費用：

1）鉆機網電設施購置費用：820×104元；

2）鉆機網電設施購置年成本折舊費用，每月成本折舊費為：15.7×104元；

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

網電鉆機月運行總費用為45.78×104元。

網電鉆機與普通鉆機相比，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 前景預測

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

表1 不同型號鉆機使用網電裝置數(shù)據(jù)統(tǒng)計

網電鉆機采用替換機房柴油機的方法，所以網電鉆機適用于以柴油機為動力的機械鉆機或復合鉆機，如ZJ40-70L、40D BS-J、70-ZPD鉆機。

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

5 結論

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

網電鉆機也存在不足，鉆井位置距國家電網的距離遠近不同，前期架設供電線路的投資較大，但從鉆井作業(yè)的全程來看，所架設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，所以應綜合考慮前期的投入，達到節(jié)能減排的目的。

網電鉆機作為一種新概念鉆機，還在不斷地積累經驗，在供電網絡許可的條件下與普通鉆機相比具有很大的潛在優(yōu)勢，符合當今世界提倡的“低碳生活”的理念，因地制宜地利用好這項技術將為油田節(jié)能減排做出更大的貢獻。

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.03.002

呂正林，2005年畢業(yè)于中國石油大學，管理科學與工程專業(yè)，研究生，高級工程師，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，安全環(huán)保與節(jié)能部節(jié)能節(jié)水處，100007。

2012-03-08)