“以电代油”改造在青海油田修井机上的应用

刘全 叶光辉 钟声 陈微熙 何佳 谭雪开

（1.青海油田公司质量安全环保处；2.青海油田井下作业公司；3.青海油田公司钻采工艺研究院；4.上海位仁节能科技有限公司）

“以电代油”改造在青海油田修井机上的应用

刘全1叶光辉2钟声1陈微熙2何佳3谭雪开4

（1.青海油田公司质量安全环保处；2.青海油田井下作业公司；3.青海油田公司钻采工艺研究院；4.上海位仁节能科技有限公司）

青海油田首次对已报废的XJ-350修井机实施全电驱化改造，实现了修井机“以电代油”、降低碳排放和噪音、改善修井机运行状况的目标，提高了修井机的自动化控制水平。改造后的XJ-350修井机的实测能耗数据表明，柴油驱动修井机完全可以实施“以电代油”电动力驱动改造，节能效果可达70%以上。我国修井机设计制造采用电动力驱动控制具有很好的市场前景。

修井机 以电代油 碳排放 节能效果

1 修井机能耗现状

修井机是保证油田油（气）、水井正常生产和维护不可缺少的施工设备[1]，目前青海油田采用的XJ-350修井机主要为卡特皮勒柴油机带艾力逊变矩器工作，可以满足现有井下作业需求，但存在驱动效率低，调速范围小，起动力矩低、需要加一级变矩器输出，能耗高、排放高、维修成本高，且需经常加油等问题。

2010年，青海油田每台XJ-350修井机平均年井下作业耗柴油为30.2 t，每作业1口井平均耗柴油费用为4 150元。每台修井机年平均耗柴油费用249 027元（XJ-350修井机平均年作业60井次，柴油按2010年青海市场价7.09元/L计算），见表1。

同时，青海油田修井机卡特引擎每年需日常维护、维修配件，每作业8～10口井就需要更换发动机润滑油及空滤、柴滤、机滤1次。

根据青海油田井下作业公司统计，CAT3406发动机一年的维护保养费用高达7×104元，见表2。

按2010年青海油田XJ-350修井机油耗计算，平均单井作业碳排放量为1 580.57 kg。按照每年每台修井机作业60井次，则每台修井机每年碳排放量为94 834.11 kg，见表3。

表1 XJ-350修井机平均单井能耗费用

表2 XJ-350修井机CAT3406发动机年维护费用

2 修井机“以电代油”改造情况

为了进一步提高修井机的机械效率以及半自动化、自动化控制水平，增宽修井机的转速调节范围，增大启动扭矩，2009年青海油田开展了“XJ-350全电驱修井机改造应用”试验，对1台报废的XJ-350型修井机进行“以电代油”研究改造。将原柴油机更换为高扭矩电动机，对柴油机的控制改为对电动机的控制，加装电动机与变速箱及分动箱总成之间的新型联接头，去掉液力变矩器，加装高效蓄电池组，安装电动打气泵，其余部件采用原修井机的部件改造成的新型修井机。作业和行走动力由柴油机动力完全改为电动力。

表3 XJ-350修井机各井次碳排放量统计

通过现场试用，从已改造完成的XJ-350修井机的试验效果来看，“以电代油”作为修井机的动力驱动，不仅可以实现修井机全电驱化，井下作业、实际行走能满足实际要求，可实现连续减速的电气软刹车，降低碳排放和噪音，而且维护保养简单，运行可靠，故障率降低，转速调节范围宽，启动扭矩大于柴油机的1 200 N·m。

3 修井机“以电代油”改造节能效果

改造后的XJ-350电驱修井机从2010年2—10月运行以来，累计完成了9口井的试验，试用过程中各项性能指标满足修井机现场作业要求，实用性强。通过对作业过的7口井对比试验分析，其单机能耗费用降低80%以上，单机平均能耗节约3 350.8 元/a，见表4。

表4 XJ-350电驱修井机节能效果对比

按XJ-350电驱修井机1年作业60井次统计，XJ-350电驱修井机相对XJ-350柴油修井机一年节约柴油为35 123.74 L。改造后节约能耗费用20×104元/a。CAT3406发动机改为电驱后一年减少维护保养费用7×104元。

XJ-350电驱修井机拆除了原CAT3406发动机，修井作业搬迁到位后，一次接电，无需加油，无需指定专人（柴司）对发动机做日常维护保养，XJ-350电驱修井机可减少定额1人，达到了减员增效的目的，XJ-350电驱修井机可减少人工成本15×104元/a。

与柴油机相比，XJ-350电驱修井机相对X-J350柴油修井机能节省能耗近80%，无尾气排放，符合环保要求，每台修井机每年可节约生产成本42×104元。

4 结论

1）目前青海油田井场供电已实现全部联网，为柴油机动力改为电控驱动动力提供了极为便利的用电条件。根据同功率替换的原则，用同功率的电动机代替同功率的柴油机作为修井机的驱动动力是完全可行的。

2）青海油田XJ-350修井机“以电代油”改造是成功的。试用过程中各项性能指标满足修井机现场作业要求，实用性强，提高了XJ-350修井机的半自动化、自动化控制水平。达到了良好的节能效果，具有显著的经济效益。

3）XJ-350电驱修井机实现了作业和行走全电驱，相比柴油类修井机减少了大量的柴油燃烧，减少了大量的二氧化碳及各类温室气体排放，碳排放得到有效控制，符合国家低碳、绿色经济的发展要求。

[1]冯学军.电动修井机技术简析[J].油气田地面工程,2010(12):6-7.

10.3969/j.issn.2095-1493.2011.07.016

刘全，2004年毕业于江苏工业学院，工程师，现从事节能管理工作，E-mail：liuqqh@petrochina.com.cn，地址：甘肃敦煌七里镇青海油田质量安全环保处，736202。

2011-08-05）