网电装置在石油钻井中的应用与发展

李鹏

摘要：我国石油钻井行业中，长期以来都是利用柴油机作为动力的来源，那么高能耗、高污染、高成本、经济效益低等实际问题亟待解决。为了解决这些问题，华北石油工程公司近年来，大力推广网电装置在钻井作业中的应用，并根据施工井的工艺难度、建井周期等参数，对钻井队网电装置改造进行了合理的安排。根据推广以来的实际情况，合理利用网电装置，绿色环保、节能增效是值得推广的钻井生产模式，有利于石油钻井行业的发展。

关键词：网电装置;石油钻井;应用;发展

随着当代工业技术的进步与发展，石油钻井技术也在不断的革新，节能减排、低碳环保已经成为大环境，“可持续发展战略”与“金山银山才是绿水青山”的思想已经深入人心，以柴油机作为动力源的传统模式已经满足不了油田绿色生产和节能增效的需求，网电装置应运而生，有效解决了钻井工程中传统动力模式下产生的高能耗，高污染，高成本，低利润的问题，对优化石油钻井动力模式起着重要的作用，是发展的趋势，有着重要意义。

1.石油钻井行业传统的生产模式

在我国石油钻井行业中，传统的生产模式是柴油机组给钻井设备提供动力，柴油发电机组和节能发电机给井场和营房提供生产和生活用电。同样都是以柴油作为动力的来源，这种以柴油作为动力来源的传统生产模式存在着以下问题：

①能耗高，柴油机的工作效率低下，造成能源浪费严重。

②在钻井生产中，柴油消耗量大，随着成品油价不断升高，钻井成本逐渐升高。

③柴油运输成本高。石油钻机多工作在远离城市的地方，道路施工难度大，井场的道路在遇到恶劣天气，运输柴油的车辆无法进入现场，从而严重影响石油钻井的进度，损失巨大。

④环境污染问题。包括噪声污染、烟尘排放，工业三废的处理等。

⑤柴油机的日常维护保养工作量大，且易出现故障，增加了现场作业人员的劳动强度。

2.网电装置的在石油钻井行业的前景

国家电网经过这些年的发展，高压电网基本能够覆盖到石油钻井施工的区域，为钻井作业的网电装置改造创造了条件。工业高压电网具有，供电稳定、绿色环保且价格相对较低，可以有效降低钻井成本，减少污染，是钻井行业的发展趋势，网电装置在石油钻井中的前景良好。

3.网电装置在石油钻井中应用的实例分析

3.1网电装置改造项目

HB50860钻井队是中石化华北石油工程公司河南钻井分公司的一部50LDB半电动钻机，动力模式是传统的柴油机动力模式，利用三台柴油机通过联动箱给钻机绞车、泥浆泵、节能发电机传送动力，然后节能发电机再通过MCC房把电力输送到井场区、生活区。另外还有两台400KW的沃尔沃柴油发电机组，作为备用发电机，是典型利的传统动力模式。为了满足当前油田绿色生产和节能增效的需求，在工程公司网电装置的大力推广下，对这部50LDB半電动钻井进行了网电装置改造。

3.2网电装置改造方案的选择

石油钻机网装置改造分了两种方案，一种是全电动网电系统，一种是半电动网电系统。

一、全电动网电系统

由于50LDB钻机为半电动钻机，改造为全网电系统控制钻机成本过高，固不选用。

二、半电动网电系统

原钻机驱动和供电方式：用3台柴油机组并车驱动泥浆泵、绞车，由辅助发电机或者节能发电机为转盘、井场区和生活区提供电力。

机械部分改造方案：用2台1000KW电动机+调速型液力耦合器（或减速箱），代替其中的两台柴油机+液力减速正车箱;井场和生活用电由电控房内的400V变压器供给;当电网出现故障时可用第三台柴油机或者应急电机等原有的应急系统进行应急作业（提钻具或者转动转盘活动钻具，防止卡钻）。

电气部分改造分为两种方案：

方案1：变频驱动方案

经移动式变配电系统，将电压变成600V，通过600V异步变频电动机+液力耦合器（或减速箱）为钻机提供动力。采用交流变频调速器驱动异步电动机，通过600V/400V干式变压器给钻机380MCC/VFD系统供电。在工业电网停电工况下，由380V辅助发电机组给钻机MCC/VFD系统供电，应急系统进行钻机应急作业。

方案2：直流调速驱动方案

经移动式变配电系统，将电压变成600V交流电，再通过整理装置把600V交流电整流成0～750V直流电，通过SCR房内的直流调速装置对1000KW的直流电动机进行控制，从而利用直流电动机+液力耦合器（或减速箱）为钻机提供动力。通过直流调速装置对直流电动机进行控制，通过600V/400V干式变压器给钻机380MCC/SCR系统供电。在工业电网停电工况下，由380V辅助发电机组给钻机MCC/SCR系统供电，应急系统进行钻机应急作业。

在利用直流电动机和交流电动机方面，就有了差异，我们在选择网电装置改造的时候就要，根据实际情况对其进行选择。直流电机，调速性能好，结构简单，在一定负载的条件下，可根据需求调整转速，且在重负载条件下，实现均匀、平滑的无级调速且调速范围较宽，经济实惠。交流电动机的工作效率较高，可利用变频器对其精准控制，节能环保，价格较贵。

3.3石油钻井网电装置的效果

最终结合HB50860钻井队实际情况进行网电装置改造，把50LDB钻机动力模式改造为利用6RA70直流调速装置驱动两台直流电机来提供动力的模式，实现节能增效，绿色生产。在南阳油区下二门区块施工的泌443井中，按电价1.48元/度，柴油价格6500元/吨，完井后用实际的用电成本与估算的柴油成本，二者成本比较，较柴油成本节省了30%以上，而且对环境的污染大幅度降低，既满足了绿色生产也增加了效益，是一种值得大力推广的生产模式。

4.结论

在石油钻井行业中，传统的动力模式逐渐向用网电装置提供动力的方向发展，网电装置在石油钻井中的应用低碳环保，既能满足油田绿色生产，还能满足节能增效的需求，是石油钻井行业实现可持续发展战略的有效方法，应用前景十分广阔，值得大力推广。

参考文献：

[1]赵永亮 网电钻井技术研究与应用[J].石油石化与节能减排，2012（5）：16-20

[2]陈雪莲 钻井作用中网电钻井技术的优势与应用[J].能源与节能，2015（4）：0108-02