钻机油改电项目试验应用

吕正林（中国石油天然气集团公司安全环保与节能部）

钻机油改电项目试验应用

吕正林（中国石油天然气集团公司安全环保与节能部）

网电钻机的油改电技术是用电能替代柴油发电机组向钻机提供电能，可降低谐波对电网的污染，提高钻机用电功率因数。2011年川西钻探公司在岳101-20-X 2井组织实施了钻机油改电项目先导试验，取得了显著的节能、减排和降噪效果：功率因数由原来的0.8提高至0.98；噪音污染降低40%；污染排放为零。网电钻机与普通钻机相比，月节约钻井成本12.22×104元。网电钻机作为一种新概念钻机，符合当今倡导的“低碳生活”理念，具有广阔的应用前景。

网电钻机 技术原理 试验应用 效益分析

根据集团公司《关于推动油改电项目的要求》和川庆钻探公司年度装备、节能环保重点工作的安排，川西钻探公司在生产一线积极推行节能减排，2011年在岳101-20-X2井（钻40518队）组织实施油改电先导试验，取得了预期效果。

1 钻机油改电核心技术原理

网电钻机油改电技术即用国家电网电能替代柴油发电机组向钻机提供电能，再利用电动机替代柴油机向钻机提供动能，并配置电源滤波和电容补偿装置，可降低用电负载所造成的谐波对电网的污染和提高钻机用电功率因数，从而使钻机达到节能、减排、降噪的显著效果。

网电钻机的首要技术是向电网索取电能的橇装箱式变配电站，其主要功能是：连接电网、降压、配电，并通过低压电缆与钻机电控房和备用发电机进行连接，确保向钻机提供电能。

网电钻机的次要技术是配置橇装箱式电源滤波和电容补偿装置，其主要功能是：电源滤波器可降低因使用大功率电子元件所产生谐波对电网和发电机的污染，如交变直的整流器、变频器等；电容补偿器可根据负载的使用情况进行自动补偿，始终将网络的功率因数值保持在0.95以上，从而降低负载向电网或发电机索取无功功率的需求，进而达到提高发电机效能的作用。

大功率变频器的主要功能是控制变频电机启动、停止和转速。大功率变频电机的主要功能是替代柴油机向钻机提供动能。

2 网电钻机的先导性试验

钻40518队机械钻机转换为网电钻机的主要设备情况是：新架设地方变电站至钻井井场的10k V供电线路5.2k m；配置箱式变电站一栋，功率为2630k VA；配置箱式低压房一栋，为变频电机提供控制与补偿；配置大功率变频电动机2台，各800 k W，用于替换柴油机工作。

网电钻机改造2011年在岳101-20-X2井的实施过程如下：

◇外供电10k V线路于9月3日施工完毕，并通过验收；

◇9月7日，网电设备到达井场；

◇9月9日，网电设备通过地方电力验收；

◇9月10日，网电设备通电调试合格；

◇9月11—12日，系统安装调试；

◇9月13日，停钻安装调试；

◇9月14日，现场操作培训；

◇9月15日，试运行钻进，完成钻进1200m。

3 经济效益分析

3.1 普通钻机的月支出费用

4 k m机械钻机月平均油耗折合人民币为46.5×104元。

VOLVO-400k W柴油发电机组年运行维护成本按原值的8%计（因该设备属于钻机标配机，故未考虑折旧费），则每月费用为0.6×104元。

济柴12V190柴油机组年运行维护成本按原值的8%计（因该设备属于钻机标配机，故未考虑折旧费），则每月费用为0.9×104元。

年人工成本按8人（机房、发电房各小班3人，大班2人），现减为4人（小班2人，大班2人）倒班工作，则每月费用为10×104元。

以上费用合计58×104元。

3.2 网电钻机的月支出费用

网电钻机从2011年9月10日开始用电，至10月12日抄表读数，计算每天耗电量为1.1×104k W h，每月平均耗电量折价为25.08×104元。

钻机网电设施购置和年成本折旧费用：

1）钻机网电设施购置费用：820×104元；

2）钻机网电设施购置年成本折旧费用，每月成本折旧费为：15.7×104元；

3）节约设备运行和人工成本费用：年支出年人工成本按4人（小班2人，大班2人）倒班工作，则每月费用为5×104元。

网电钻机月运行总费用为45.78×104元。

网电钻机与普通钻机相比，每月钻井成本节约额为12.22×104元，节约率21.1%。

3.3 其他效能

◇功率因数由原来的0.8提高至0.98；

◇噪音污染降低40%；

◇污染排放为零。

4 前景预测

根据4000M钻机网电装置的运行数据与节能统计，在架空线路投入和电价不变的情况下，推测出5000M和7000M钻机使用网电装置情况，见表1。

表1 不同型号钻机使用网电装置数据统计

网电钻机采用替换机房柴油机的方法，所以网电钻机适用于以柴油机为动力的机械钻机或复合钻机，如ZJ40-70L、40D BS-J、70-ZPD钻机。

10k V架空线外供电条件应在3k m左右，投资50×104元以内，钻井周期应在180d内，这样才能更好地体现节能减排的效果。

5 结论

网电钻机的优势在于节能降耗、减排，节能降耗率可达20%～30%，柴油机的尾气排放污染可降为零，噪音污染降低40%。

网电钻机也存在不足，钻井位置距国家电网的距离远近不同，前期架设供电线路的投资较大，但从钻井作业的全程来看，所架设的供电线路除用于钻井外，还可以用于试油作业、建站作业以及为最后的采油、采气站供电，所以应综合考虑前期的投入，达到节能减排的目的。

网电钻机作为一种新概念钻机，还在不断地积累经验，在供电网络许可的条件下与普通钻机相比具有很大的潜在优势，符合当今世界提倡的“低碳生活”的理念，因地制宜地利用好这项技术将为油田节能减排做出更大的贡献。

10.3969/j.issn.2095-1493.2012.03.002

吕正林，2005年毕业于中国石油大学，管理科学与工程专业，研究生，高级工程师，从事节能节水管理工作，E-m a i l:l u z h e n g l i n@c n p c.com.cn，地址：北京市东城区东直门北大街9号，安全环保与节能部节能节水处，100007。

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