馮貴通，桑峰軍，董　波

（中原石油鉆井二公司裝備科，河南濮陽(yáng)457001）

三種網(wǎng)電鉆機(jī)的節(jié)能對(duì)比分析

馮貴通，桑峰軍，董波

（中原石油鉆井二公司裝備科，河南濮陽(yáng)457001）

摘要：通過(guò)對(duì)三種網(wǎng)電鉆機(jī)的結(jié)構(gòu)、技術(shù)特點(diǎn)、性能及節(jié)能等方面進(jìn)行對(duì)比分析，指出了異步機(jī)型、變頻機(jī)型和直流機(jī)型各自的特點(diǎn)，以及今后的發(fā)展方向，為設(shè)備選配提供參考。

關(guān)鍵詞：網(wǎng)電鉆機(jī)；三型特點(diǎn)；降本增效；效果對(duì)比

1　引言

在油田的勘探開(kāi)發(fā)中，油氣鉆井勘探是能源消耗的主要方面。近幾年，為了落實(shí)國(guó)家節(jié)能減排的能源政策，做到降低鉆井成本、提高經(jīng)濟(jì)效益，各油田對(duì)部分機(jī)械鉆機(jī)進(jìn)行網(wǎng)電改造，主要有三種類型的配置被行業(yè)認(rèn)可，本文對(duì)這三種類型的設(shè)備所采用的技術(shù)、性能和節(jié)能方面的特點(diǎn)經(jīng)行對(duì)比分析。

2　網(wǎng)電鉆機(jī)

網(wǎng)電鉆機(jī)由鉆機(jī)主體和網(wǎng)電設(shè)備組合而成。其中網(wǎng)電設(shè)備用來(lái)將6/10kV高電壓變成600V或690V供給電控系統(tǒng)，用2臺(tái)1000kW－1200kW的電動(dòng)機(jī)代替原來(lái)的柴油機(jī)作為主動(dòng)力。電動(dòng)機(jī)的輸出動(dòng)力通過(guò)鏈條并車箱或聯(lián)動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)泥漿泵、絞車、轉(zhuǎn)盤等設(shè)備。結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。

按其使用電動(dòng)機(jī)類型分為異步機(jī)型、變頻機(jī)型和直流機(jī)型3種網(wǎng)電鉆機(jī)。

圖1　網(wǎng)電鉆機(jī)動(dòng)力結(jié)構(gòu)圖

3　各機(jī)型特點(diǎn)

3.1異步機(jī)型

異步機(jī)型電動(dòng)機(jī)的啟、停采用軟起動(dòng)裝置，恒速運(yùn)行，調(diào)速采用液力偶合器裝置。電機(jī)啟動(dòng)時(shí)沖擊電流較小，運(yùn)行平穩(wěn)，有一定的過(guò)載保護(hù)能力，轉(zhuǎn)速在550r/min－650r/min范圍內(nèi)。其特點(diǎn)是造價(jià)低、控制簡(jiǎn)單、維修方便。

3.2變頻機(jī)型

變頻機(jī)型電動(dòng)機(jī)的啟、停及運(yùn)行由變頻裝置控制，速度根據(jù)工藝要求可調(diào)。既可單獨(dú)運(yùn)行也可并機(jī)運(yùn)行。通過(guò)PLC實(shí)現(xiàn)主從運(yùn)行以保證功率均衡，具有過(guò)載、過(guò)流和短路保護(hù)等功能。其特點(diǎn)是調(diào)度調(diào)節(jié)范圍大、運(yùn)行平穩(wěn)，易于配合鉆井工藝參數(shù)。其特點(diǎn)是控制最復(fù)雜、造價(jià)最高、維修要求高。

3.3直流機(jī)型

直流機(jī)型與變頻機(jī)型類似，只是電動(dòng)機(jī)及其控制系統(tǒng)為直流電機(jī)和直流供電。其特點(diǎn)也與變頻型相似。控制較簡(jiǎn)單、造價(jià)稍高、維修要求不高。

4　降本預(yù)期

對(duì)使用柴油的鉆機(jī)，按每天平均耗油為7噸計(jì)算，柴油的市場(chǎng)價(jià)格約為7500元/噸，折算到每千瓦時(shí)約為2.3元－2.5元，30天的費(fèi)用為157.5萬(wàn)元。對(duì)網(wǎng)電鉆機(jī)，平均每天耗電約為14000kW·h，按照市場(chǎng)電價(jià)1.7元/kW·h計(jì)算，30天費(fèi)用為71.4萬(wàn)元?？梢?jiàn)使用網(wǎng)電比使用柴油降本預(yù)期顯著，可降低成本約86萬(wàn)元/月。

此外，用電動(dòng)機(jī)代替柴油機(jī)作為主動(dòng)力還能夠節(jié)約柴油機(jī)組的維修成本，減少油料的運(yùn)輸費(fèi)用，節(jié)省人力資源。如計(jì)算減少人工成本及柴油機(jī)組的維護(hù)保養(yǎng)、檢修、耗材等綜合管理成本，每個(gè)井隊(duì)的月費(fèi)用可節(jié)省約18萬(wàn)元。因此，使用網(wǎng)電鉆機(jī)施工，對(duì)降低鉆井成本具有非常好的效果，下面對(duì)3種網(wǎng)電鉆機(jī)的節(jié)能效果進(jìn)行對(duì)比。

5　效果對(duì)比

柴油機(jī)對(duì)柴油的利用率約為35%，大部分能量是以熱的形式散發(fā)掉了。電動(dòng)機(jī)對(duì)電能的利用率約在92%－95%，節(jié)能效果非常顯著，這也是研究鉆機(jī)網(wǎng)電改造的重要原因。

通過(guò)對(duì)近三年3種網(wǎng)電鉆機(jī)的使用效果進(jìn)行對(duì)比，發(fā)現(xiàn)它們的節(jié)能效果相差較大。在相同工況和相同單井分別對(duì)3種網(wǎng)電鉆機(jī)測(cè)試耗電量情況，如圖2所示。測(cè)試工況為：二開(kāi)大負(fù)荷鉆進(jìn)、12-1/4″鉆頭、雙泵泵壓值17MPa－19MPa、雙電機(jī)并車運(yùn)行；第三、十天為電機(jī)起、下鉆，井深約為1500m。

對(duì)井深約為3500m，其井型、井身結(jié)構(gòu)相同，在30天的時(shí)間完井的工況條件下，3種網(wǎng)電鉆機(jī)耗電量分別為變頻機(jī)型38.6萬(wàn)度，能耗成本65.62萬(wàn)元；直流機(jī)型40.8萬(wàn)度，能耗成本69.36萬(wàn)元；異步機(jī)型46.2萬(wàn)度，能耗成本78.54萬(wàn)元。因此，異步機(jī)型比直流機(jī)型的耗電量高約12%，比變頻機(jī)型的高約18%。

圖2　每天耗電量

6　結(jié)論

以電能替代柴油改造鉆機(jī)，從源頭解決了降本增效、減排環(huán)保的問(wèn)題。3種網(wǎng)電鉆機(jī)有各自的優(yōu)、缺點(diǎn)。變頻機(jī)型效果最好，操控好，技術(shù)先進(jìn)、但維修復(fù)雜、價(jià)格高；直流機(jī)型效果較好，技術(shù)成熟，操控好、維修稍復(fù)雜、價(jià)格適中；異步機(jī)型效果偏低，操作簡(jiǎn)單、價(jià)格最低，適用鉆機(jī)類型少。綜合來(lái)看，變頻型網(wǎng)電鉆機(jī)具有廣闊的推廣前景。

參考文獻(xiàn)：

［1］董云飛.ZJ70L型鉆機(jī)全網(wǎng)電拖動(dòng)技術(shù)改造方案［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2008，（6）.

［2］稅理中.江蘇油田鉆機(jī)網(wǎng)電拖動(dòng)技術(shù)改造［J］.石油礦場(chǎng)機(jī)械，2011，（6）.

［3］王孝亮.淺談?dòng)吞铩耙噪姶汀痹阢@井系統(tǒng)的應(yīng)用［J］.石油和化工設(shè)備，2007（03）.

Comparison and analysis of the energy saving of three kinds of electric drilling rigs

FENG Gui－tong，SANG Feng－jun，Dong Bo

（The No.2 Oil Drilling Co.，Zhongyuan Petroleum Exploration Bureau，Puyang 457001，China）

Abstract：The structure，technology，performance and energy saving of the three kinds of electric drilling rigs are compared and analyzed.Their characteristics and developing directions in future are also given，which provides reference for equipment selection.

Key words：electric drilling rig；types and characteristics；cost decrease and efficiency increase；effect comparison

中圖分類號(hào)：TE922

文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼：A

文章編號(hào)：1005—7277（2015）05—0055—02

作者簡(jiǎn)介：

馮貴通（1968－），男，電氣工程師，就職于中原石油勘探局鉆井二公司裝備科。

桑峰軍（1980－），男，電氣工程師，就職于中原石油勘探局鉆井二公司西南項(xiàng)目部。

收稿日期：2015－04－30