董春華

（中石化西南石油工程有限公司鉆井工程研究院 四川德陽）

一、電動鉆機在石油鉆井業(yè)的快速發(fā)展

電動鉆機在石油鉆井業(yè)的快速發(fā)展是當今石油業(yè)大規(guī)模開發(fā)的需要，也是科技發(fā)展的產(chǎn)物。現(xiàn)在的石油鉆井業(yè)需需要集成化精密控制。從20世紀后期，隨著我國油氣資源的大規(guī)模開發(fā)，石油設(shè)備制造業(yè)也得以快速發(fā)展；特別以電氣控制為發(fā)展方向的電動鉆機，以其絕對的優(yōu)勢慚成為石油鉆井業(yè)裝備和建造的主體；這不僅代表我國油田大型設(shè)備的制造能力的提高，也代表國內(nèi)制造業(yè)在往國際倡導(dǎo)的節(jié)能環(huán)保方向發(fā)展。

西南工程公司的鉆機購置，起初是傳統(tǒng)機械鉆機，然后是直流電動鉆機，現(xiàn)在配套多為日慚成熟的變頻電動鉆機。原來機械鉆機及電動鉆機的動力全部是由傳統(tǒng)的柴油發(fā)動機來提供。在一段時期，傳統(tǒng)的機械鉆機和電動鉆機為石油行業(yè)的油氣開發(fā)帶來了便利。但燃油發(fā)動機組日常生產(chǎn)油料消耗大，需要專門的車隊運送燃油保證生產(chǎn)；日常維護成本也高：柴油發(fā)電機組生產(chǎn)運行中難免會出現(xiàn)各種故障，需要大量人員維護，也需要大量的配件物資來供應(yīng)；燃油的存儲和運輸過程中存在各種風險。另外燃油消耗還存在不環(huán)保因素，因為石油鉆井消耗的大量化石燃料，產(chǎn)生大量廢氣，存在環(huán)境污染問題。

二、目前電動鉆機主要型號

隨著國內(nèi)電力行業(yè)的快速發(fā)展，特別西部地區(qū)提供充沛的電力資源，電網(wǎng)輸送容量也大大提升，使石油鉆井行業(yè)使用網(wǎng)電成為可能。漸漸在一些便利地區(qū)，油氣田開發(fā)中，部分石油鉆機逐慚使用網(wǎng)電替代化石燃料作為一種新能源。特別是中石化元壩氣田的中后期開發(fā)中，所有鉆機都采用網(wǎng)電作生產(chǎn)能源；以至川西及新疆部分油氣開發(fā)區(qū)塊，也試行接入網(wǎng)電作能源來生產(chǎn)。現(xiàn)在川內(nèi)和新疆工區(qū)改用網(wǎng)電鉆機型號有：ZJ90DB，ZJ70D，ZJ70DB，ZJ70LDB，ZJ50D，ZJ40D，（前 4 位代表多少千米鉆機，D：電動；B：變頻；L：表示傳動類型為鏈條）。

三、電動鉆機使用網(wǎng)電的節(jié)能表現(xiàn)

一方面不用燃燒常規(guī)的化石燃料作動力，化石燃料作動力產(chǎn)生單位kW·h的電能，所需費用1.848～2.1元（以柴油價格在7.14元/L 比重0.83～0.85計算），當然油價不同費用也不同。相比全國電網(wǎng)的電價來看，雖然全國各地工業(yè)用電價格不同，但其費用平均kW·h不超過0.75元。以單位kW·h費用來對比，使用網(wǎng)電能大大節(jié)省成本費用。

以70D鉆機的現(xiàn)場生產(chǎn)實際用電量來分析，鉆機型號ZJ70D，2010～2011年在四川某生產(chǎn)井的用電施工實例。網(wǎng)電接入費用45萬元，網(wǎng)電接入高壓控制房投入費用200萬元，按中石化采用的行業(yè)折舊期限8年算，每年實攤折舊費25萬元。2010年9月開鉆，2011年08月該井完工，施工井深 6673 m，全井合計用電750萬千瓦，每度電費計價0.73元/kW·h，合計電費547.5萬元。在不考慮其它額外因素增加柴油消耗的條件下，參考進口發(fā)電機組全負荷下的柴油消耗201～220 g/kW·h（取210 g/kW·h作為計算值），把用電量折合成燃油消耗量，柴油1149.75 t。以柴油8000元/t折算貨幣價格是919.8萬元。除去45萬元的網(wǎng)電投入，及網(wǎng)電接入高壓控制房年折舊分攤25萬元/年，（919.8-547.5-45-25=302.3萬元）。

通過計算，保守估計這口井節(jié)約燃料費用有幾百萬。這其中還沒算柴油機的保養(yǎng)材料及維修費用，使用網(wǎng)后的保養(yǎng)及維修費用極低。在石油鉆井中燃油消耗占日常材料的消耗主要部分。目前，在國家大力提倡節(jié)能的形式下，和國家化石燃料相比其他國家相對短缺的情況下，以單口井施工能做到節(jié)省這么多的燃料和資金，其數(shù)目非?？捎^。

四、網(wǎng)電接入后的優(yōu)點

網(wǎng)電接入后，不需要大量的人力和物力來了搞燃料轉(zhuǎn)運和裝卸，減少生產(chǎn)運輸儲存的費用，同時減少了運輸存儲過程中的風險。接入網(wǎng)電作為能源，減少了碳化物和硫化物等有毒有害氣體的排放，減少了環(huán)境的污染。減少和基本消除大功率柴油機產(chǎn)生的噪聲污染，消除了長期存在鉆井生產(chǎn)擾民的矛盾，保證了生產(chǎn)場所周圍工作人員和居民的身心健康。

網(wǎng)電接入減少了大型柴油機及發(fā)電機機組的采購數(shù)量，減少了設(shè)備配置成本，減少了我國油田企業(yè)對國外大型柴油機的依賴程度，近而減少了柴油機保養(yǎng)材料及配件的購置，從備件方面也大大節(jié)省了日常維護費用。大量電氣傳動系統(tǒng)的應(yīng)用，減少了原來機械鉆機的機械傳動部分。機械鉆機存在的固有問題是傳系統(tǒng)故障率高，維修成本高，機械功率損失大，工人勞動強度大，電動鉆機的使用即節(jié)省費用，又減少了工人的勞動強度。

網(wǎng)電接入后不需要特殊的維護措施，鉆井施工單位原來的電氣工作人員就能從事日常維護和數(shù)據(jù)記錄工作，而且還可以解放一部分柴油機維護人員來從事其他工作，與維護柴油機相比其勞動強度及工作量更少。網(wǎng)電接入后，只要注意日常巡視定期維護，電氣元件在不超負荷的情況下故障率低、使用壽命長。網(wǎng)電的接入使電動鉆機的優(yōu)勢得以最大發(fā)揮，更能體現(xiàn)其節(jié)能，環(huán)保的本質(zhì)性能。網(wǎng)電在石油鉆井業(yè)得以廣泛使用，體現(xiàn)石油生產(chǎn)節(jié)能環(huán)保的目標。因此，以網(wǎng)電為主能源的鉆井生產(chǎn)是今后石油鉆井生產(chǎn)的趨勢，以網(wǎng)電作能源將成為鉆井生產(chǎn)的主體也是響應(yīng)國家對企業(yè)生產(chǎn)要低碳環(huán)保要求。

從以上情況看，除去網(wǎng)電接入所需的一大筆費用外（根據(jù)條件不同網(wǎng)電接入費用在45萬～80萬）。網(wǎng)電的使用，比用化石燃料存在優(yōu)勢，如果能減少網(wǎng)電接入費用，經(jīng)濟效益會更可觀。特別是四川的元壩區(qū)塊，元壩采氣廠有自己的電力維護人員，如果能逐步完善內(nèi)部高壓電網(wǎng)，鉆井單位在油田企業(yè)內(nèi)部協(xié)商網(wǎng)電接入費用，能從采氣廠內(nèi)部電網(wǎng)接入，今后在電網(wǎng)接入方面可以節(jié)省部分費用。

五、使用網(wǎng)電后應(yīng)注意的問題

使用網(wǎng)電的電動鉆機，具有很多優(yōu)勢和好的發(fā)展前景。但是網(wǎng)電接入后，新設(shè)計制造出廠的電動鉆機，在動力配置（燃油發(fā)電機組）方面，依然按照原發(fā)電機組配置。使用網(wǎng)電后，原電動鉆機的發(fā)電機組沒做好調(diào)配。這就造成了很多電動鉆機的發(fā)電機組實際使用率非常低，大量發(fā)電機組閑置，這樣造成購置資金的浪費。因此，在新鉆機購置時，可以考慮把舊鉆機的發(fā)電機組進行很好調(diào)配利用，避免發(fā)電機組的大量閑置。

新配置電動鉆機確定在網(wǎng)電豐富的地區(qū)使用或保證有良好的網(wǎng)電供應(yīng)。電動鉆機發(fā)電機電控房及發(fā)電控制柜的配置，可以只設(shè)計一個備用應(yīng)急發(fā)電機柜和一個備用生活發(fā)電機柜，以備網(wǎng)電故障時應(yīng)急使用。在保證生產(chǎn)安全的同時，也可避免重復(fù)設(shè)計建造，造成設(shè)備閑置的浪費。另外，與其配套的網(wǎng)電控制房也應(yīng)一同設(shè)計制造，以便合理優(yōu)化資源配置，達到統(tǒng)一設(shè)計，統(tǒng)一施工的目的。電控系統(tǒng)的其他配置此處不具體介紹，都應(yīng)按標準和生產(chǎn)需要對應(yīng)配置。

偏遠地區(qū)的網(wǎng)電接入，主要考慮干線的鋪設(shè)費用要高些，現(xiàn)在國內(nèi)電網(wǎng)已經(jīng)很發(fā)達了，很少沒有高壓電網(wǎng)的區(qū)域，況且四川的石油鉆井也是在偏僻的大山深處。2015年初在廣西新區(qū)的一口探井，接入費用比其他地方高100多萬，但公司通過總體論證，該井的生產(chǎn)周期在1年以上，引入網(wǎng)電還是要比直接使用化石燃料經(jīng)濟環(huán)保。最后公司還是決定花小錢來節(jié)省大錢，和地方電力公司溝通順利接入高壓網(wǎng)電。

電動鉆機接入網(wǎng)電后，節(jié)能效果明顯。最近，油田企業(yè)看到了網(wǎng)電接入的優(yōu)勢，以致很多鉆井生產(chǎn)單位開始改造機械鉆機也使用網(wǎng)電，雖然不如電動鉆機使用網(wǎng)電效果明顯，但也能減少燃油使用，維護上也方便很多。具體簡單實用的做法是在原系統(tǒng)不變的情況下，把原來的動力部分（柴油機組）用電機替換，增加網(wǎng)電接入控制房及電動控制箱，只留1臺柴油機作突然停電后的生產(chǎn)應(yīng)急。

六、結(jié)論

油氣鉆井單位如今廣泛使用網(wǎng)電的實例說明了網(wǎng)電接入的可行性及經(jīng)濟性，也為國家及油田企業(yè)往節(jié)能環(huán)保的目標發(fā)展指出方向。以電能取代化石燃料作能源在當今很長一段時間內(nèi)，將會是石油鉆井及其他產(chǎn)業(yè)生產(chǎn)的主能源，也因其環(huán)保價廉的優(yōu)勢在其他行業(yè)擔當重要的角色。這也是國外分析我國石油消耗需求增速放慢的一個方面，電力的廣泛應(yīng)用起到至關(guān)重要作用。

油田鉆井設(shè)備是石油行業(yè)鉆井勘探生產(chǎn)中所必須的設(shè)備，隨著新的科技和電氣技術(shù)的發(fā)展而逐步改進和完善并持續(xù)不斷發(fā)展升級，本著油田生產(chǎn)要注重環(huán)保和可持續(xù)發(fā)展的理念，保護環(huán)境厲行節(jié)約石油行業(yè)義不容辭。改造和使用好石油鉆井設(shè)備，讓其發(fā)揮最大的效益是石油企業(yè)的責任。石油行業(yè)生產(chǎn)企業(yè)采用清潔環(huán)保的電能做生產(chǎn)能源是社會的需要，是科技發(fā)展的必然，也是人類文明可持續(xù)發(fā)展的期盼。