霍志偉 許文博 丁海玲

(1.中國石油冀東油田公司勘探開發(fā)建設(shè)工程事業(yè)部；2.中國石油集團安全環(huán)保技術(shù)研究院有限公司)

0 引 言

傳統(tǒng)石油鉆井作業(yè)一般采用柴油機為動力，不僅能耗較高，其運轉(zhuǎn)產(chǎn)生的煙氣和噪聲亦引起當(dāng)?shù)孛癖姷牟粷M。網(wǎng)電鉆井技術(shù)作為一種節(jié)能環(huán)保鉆井技術(shù)，具有減排降噪、操作簡便、可靠性高等特點，在華北油田、勝利油田、大港油田均有應(yīng)用，卻未廣泛推廣。冀東油田經(jīng)過多年的摸索，通過改造網(wǎng)電設(shè)備、完善管理制度、優(yōu)化網(wǎng)電工藝等手段，大力推廣網(wǎng)電鉆井技術(shù)，現(xiàn)已實現(xiàn)網(wǎng)電鉆井占比率近50%，收獲了良好的經(jīng)濟和社會效益。

1 柴油機、發(fā)電機使用情況及網(wǎng)電鉆井優(yōu)點

冀東油田位于渤海灣北部沿海，油田勘探開發(fā)范圍覆蓋唐山、秦皇島兩市七縣。礦區(qū)內(nèi)稻田、蝦池密布，井架旁灘涂水域縱橫，周邊鄉(xiāng)民經(jīng)常以“噪聲擾民、影響?zhàn)B殖”等理由與油田發(fā)生糾紛；冀東油田所有開發(fā)區(qū)塊均在“京津冀大氣污染防治行動計劃”管控范圍內(nèi)，對廢氣排放管控十分嚴格。柴油機、發(fā)電機作為老式鉆機設(shè)備，能耗高，噪聲強度大，施工現(xiàn)場存在廢氣排放。在這種情況下，網(wǎng)電鉆井技術(shù)得到了廣泛推廣。網(wǎng)電鉆井技術(shù)的應(yīng)用，不僅可以節(jié)約柴油成本，大大降低能耗，而且對于降低噪聲污染，減少廢氣排放，減少井隊人員配置，提升本質(zhì)化安全水平亦產(chǎn)生深遠影響[1]。

1.1 柴油機、發(fā)電機施工現(xiàn)場基本情況

以某70D電動鉆機為例，動力系統(tǒng)配備3臺CAT 3512B柴油發(fā)電機組(1 340 kW)，3臺SR4B柴油發(fā)電機(1 200 kW)。柴油發(fā)電機組為現(xiàn)場最強噪聲源，實測排氣管噪聲為118～120 dB(A)。70D鉆機柴油定額約為150 t/臺月，平均消耗柴油約5 t/d，排放二氧化硫62.5 kg/d、煙塵9 kg/d、氮氧化物42.85 kg/d、溫室氣體16 t/d。

1.2 網(wǎng)電鉆井技術(shù)特點及優(yōu)勢分析

網(wǎng)電鉆井技術(shù)是將電網(wǎng)的電力輸送到鉆井隊施工現(xiàn)場，經(jīng)變壓后輸送給電動機，用網(wǎng)電替代傳統(tǒng)的柴油機為鉆井系統(tǒng)提供動力，實現(xiàn)“油改電”的轉(zhuǎn)換[2]。在鉆井隊實施動力設(shè)備“電代油”工程，使用網(wǎng)電設(shè)備替代柴油機，最強噪聲源消失，次強噪聲源固控設(shè)備噪聲強度為85～90 dB(A)，同時現(xiàn)場廢氣污染源消失。除環(huán)保優(yōu)點外，網(wǎng)電鉆井技術(shù)還具有設(shè)備操作簡單、體積較小、移動方便、設(shè)備性能可靠等優(yōu)點，完全可以滿足鉆井隊正常生產(chǎn)的需求。

2 網(wǎng)電鉆井改造及應(yīng)用

2.1 網(wǎng)電鉆井設(shè)備改造及技術(shù)參數(shù)

網(wǎng)電設(shè)備采用撬裝一體式設(shè)計，吊裝和運輸十分方便，內(nèi)部分為高壓室、變壓室和低壓室，設(shè)備結(jié)構(gòu)及外觀如圖1、圖2所示。高壓室和變壓室將市電10 kV高壓變換為井隊用600 V電壓，主要設(shè)備包括高壓進線及出線、低壓出線、兩臺油浸式有載調(diào)壓變壓器(高壓10 kV，低壓600 V)以及高壓開關(guān)和安全保障裝置。低壓室提供功率因數(shù)補償及電源濾波功能，主要設(shè)備包括5次、7次和11次濾波補償柜、交流無源電力濾波器、斷路器、濾波保護器、控制器等[3]。

圖1 設(shè)備結(jié)構(gòu)

圖2 設(shè)備外觀

2.2 網(wǎng)電鉆井實際應(yīng)用情況

冀東油田自2013年第一臺網(wǎng)電設(shè)備投運以來，先后解決了“大負荷條件下低壓室冷卻循環(huán)系統(tǒng)運行狀態(tài)不佳”“配電設(shè)備斷路器控制電源設(shè)計不合理”等問題，同時經(jīng)過多年的摸索實踐，形成了一套以網(wǎng)電技術(shù)為指導(dǎo)，以網(wǎng)電安全管理為基礎(chǔ)，以應(yīng)急處置為保障的管理模式，逐步完成了網(wǎng)電鉆井的推廣工作，目前每年網(wǎng)電鉆井?dāng)?shù)量平均70井次左右。

3 網(wǎng)電鉆井應(yīng)用效益分析

3.1 降低能耗，節(jié)約施工成本

油田50D鉆機柴油定額約為130 t/臺月，70D鉆機約為150 t/臺月，按每噸柴油低谷期價格7 000元/t計算(內(nèi)部含稅價格)，動力費分別為50D鉆機91萬元/月，70D鉆機105萬元/月。設(shè)備改造完成后，50D鉆機耗電量為45萬kW·h/月，70D鉆機為55萬kW·h/月，依據(jù)河北省工業(yè)用電電價不分時0.76元/(kW·h)計算，電費分別為50D鉆機34.2萬元/月，70D鉆機41.8萬元/月。除去網(wǎng)電設(shè)備施工維護費10萬元/月，采用網(wǎng)電鉆井凈利潤為50D鉆機46.8萬元/月，70D鉆機53.2萬元/月。平均4個月即可收回設(shè)備改造成本。

按照單井周期20 d計算，單井平均節(jié)約投資30萬元，年節(jié)約投資2 000萬元以上。

3.2 減少排放，改善施工環(huán)境

采用網(wǎng)電鉆井技術(shù)后，不再使用柴油發(fā)電機，現(xiàn)場最強噪聲源消失，噪聲源強度從原來的120 dB(A)降低至90 dB(A)，降噪達到25%；廢氣排放方面，減少二氧化硫排放79.625 t/a，減少氮氧化物排放54.6 t/a，減少煙塵排放11.47 t/a，減少溫室氣體排放10.19萬t/a，減排效果明顯。

3.3 簡化操作，提升工作效率

網(wǎng)電鉆井技術(shù)和柴油機、發(fā)電機鉆井相比較，在啟動、維護、關(guān)閉操作程序上均有所簡化，不易產(chǎn)生誤操作，減輕了工人的勞動強度[4]；電驅(qū)設(shè)備操作平穩(wěn)度和靈敏度均有所提高，有利于提高設(shè)備使用效率，同時提高了泥漿泵排放控制范圍，為預(yù)防和處理井下復(fù)雜情況提供了便利條件[5]。

4 結(jié)束語

網(wǎng)電鉆井技術(shù)作為一種鉆井發(fā)展趨勢，具有節(jié)能降耗、減排降噪、操作簡便、可靠性高等特點。經(jīng)過多年的研究和推廣應(yīng)用，冀東油田完善了網(wǎng)電鉆井技術(shù)，形成了適用于冀東油田的網(wǎng)電鉆井工藝，制定了網(wǎng)電管理制度，取得了良好的經(jīng)濟和社會效益。

建議優(yōu)化現(xiàn)有電網(wǎng)運行，適時改造現(xiàn)有電網(wǎng)線路，增大電網(wǎng)運行負載能力，為網(wǎng)電鉆井推廣提供必要條件。