钻探企业绿色低碳发展思路及建议研究

危常胜 （大庆油田有限责任公司开发事业部）

经济以及社会的快速发展引发了诸多环境问题，如环境污染、全球变暖、生物灭绝等，我国目前来越来越重视对环境保护，绿色、低碳发展已经成为当下经济发展的热点。狭义上的低碳经济指在经济增长过程中碳排放量不断降低；广义上的低碳经济则是指在经济增长的同时，耗费的资源以及各种污染物排放量都有所降低[1]。在节能降碳背景下，作为高能耗的钻探企业如何实现转型发展是当前面临迫在眉睫的问题。因此，通过分析研究某钻探企业的低碳发展之路，为企业转型提供发展思路及建议。

1 新能源业务开展情况

某钻探企业地处北方高寒地区，施工作业相对集中在冬季，因此除钻进过程钻机用能外，生活区采暖、冬季施工时各种容器和管汇保温也消耗大量的能源，能耗在成本中占据较大比例。

该企业面对居高不下的能耗成本，始终积极探索绿色低碳发展之路：

1）利用油田已建电网，大力推广应用钻井用能“油改电”工程，提高“油改电”所占比例。

某钻探企业“油改电”应用情况见表1，累计推广应用1 966井次，改电后消耗电量13.66×108kWh，累计减少柴油消耗34.47×104t，累计节能量48.53×104tce，减少了碳排放量和噪声污染。

表1 某钻探企业“油改电”应用情况Tab.1 Application of"Change oil into electricity"in a drilling enterprise

2）对于未建电网或电网负荷不足的区域，积极推进“油改气”工程。将站库集输天然气经降温脱水和初步净化，或利用区域内开发气井提供天然气，燃烧后提供动能。累计推广应用164 井次，累计消耗天然气5 245×104m3，减少柴油消耗量4.14×104t。

3）引进先进节能设备，用电驱或者蒸汽设备替换燃煤、燃油设备。累计在18 口井360 工作段实行电驱清洁替代，节省柴油消耗1 638 t，新增耗电量800.9×104kWh。在取暖上使用电热蒸汽设备替换原燃煤油取暖锅炉，至2020 年应用40 余台，节省柴油消耗8 000 t。

2 存在的问题

1）钻机能源替代项目潜力逐年减少。企业大力实行能源替代工程，已基本完成清洁能源替代，在架设电网的油田成熟开发区域内实现了工业用电的全覆盖。因此“油改电”工程潜力局限在受自身的环境、基础设施以及成本支出等影响没有电网的零散区域，或刚刚开始钻探的新区域[2]。此外，“气代油”工程推进，受能源价格波动、运输路径、季节等因素限制和影响，也严重阻碍了“气代油”规模的扩大以及应用。

2)当前钻井设备结构有待完善。目前企业钻机数量虽然很充足，但部分设备的更新率却较低，尤其深井电动钻机数量短缺，同时因老旧设备能耗较高，也不利于企业绿色低碳发展。

当前企业共有钻机230 部，但仅有48.7 %为机械型，还有38.4%的钻机是使用年限超过15 a 以及濒临淘汰的钻机；除钻机机械化程度不高外，一些辅助设备的机械化水平也较低，不能满足生产、发展的需要[3]。

3）试验推广新能源业务技术难度较大。由于钻探企业的性质属于石油工程技术服务类，存在工作区域不固定、所处环境复杂、服务对象不统一等特点，导致企业在新能源推广、新技术研发等方面成本投入不足，相关人才短缺，因此新技术和新能源推广主要依靠社会的整体推动。但由于企业施工场所自然环境恶劣、分布分散等特点，加之设备更新所占市场规模较小，导致承包商因获利少，投资兴趣不高，难以形成规模优势[4]，因此钻井能源替代领域技术更新相对薄弱。

3 实施措施

1）根据企业自身经营、生产状况和长期发展战略目标，编制“十四五”绿色能源替代发展规划。依托我国实施的“双碳”战略目标，同时争取地方政府和集团公司在政策和资金方面的支持力度；技术上与国内和国际行业领先供应商合作，签订战略合作协议，推动技术和市场共享，不断扩大清洁能源的应用范围和应用领域。目前该模式已初见雏形，新能源使用范围、获得的效益以及经验等均已初见成效。

2）推行设备全生命周期管理，实施电驱设备改造和新技术研发，加快老旧设备更新。健全和完善钻机及其他用能设备台账，应用全生命周期的质量管理理念，详细记录运行时间、保修周期和各项能耗指标；完善和维护计量仪表，提高计量系统完好率，对能耗逐步升高的设备及时开展维修和维护，降低运行损耗；对标行业先进标准，针对高能耗设备，投入专项资金，扩大新型节能设备的数量以及普及范围，完善设备库，形成一套完善的小型供电设备供电、太阳能供电等新能源设备，更新企业的设备库[5]。

4 发展目标和建议

4.1 发展目标

按照集团公司“清洁替代、战略接替、绿色转型”三步走发展规划，在2021—2035 年期间，不断加强企业节能减排建设，持续加深新能源、新技术的研发和推广工作，将新技术转换为生产力[6]。

4.1.1 第一阶段：清洁替代（2021—2025 年）

1）增加新能源“油改电”使用范围。在已建一定规模的油气田开发区域，积极协调属地油气田建设单位，增设输电线路；对未开发区域施工的探井，积极协调当地政府，通过变电设备扩容和铺设临时输电线路，加大电动驱动应用范围。争取到2025 年电能使用占比达到20%。

2） 扩大“油改气”实施范围，加快清洁替代。在天然气主产区和高产气井辐射区域范围内，通过配套天然气减压装置、除硫和除水等天然气净化设备，力争2025 年将天然气使用范围扩大至2%。

3）争取扩大风能、太阳能等新能源的使用范围。在风能和光能充沛地区，使用小型风机和小型光伏发电设备，解决员工洗浴等生活用能；在油气田企业和地方政府规模建设的风能和电能区域，积极协调、利用无法并网的新能源电能，对设备以及生活供电，既降低成本又避免能源浪费，力争到2025 年实现生产、生活用电使用光伏和风能绿电达到2%[7]。

4.1.2 第二阶段：战略接替（2026—2030 年）

1） 到2030 年，基本完成老旧设备的更新改造，实现新设备的技术迭代。随着储能技术的发展和进步，新探区电力设备逐步得到广泛应用，特别是大功率的电动固井车将开始进入现场试验使用，计划先期引入电动固井车（橇）3～4 套，将公司的取暖设备全部更换为电热，2030 年力争生产生活耗能的30 %均由电能供应；随着我国油气勘探开发向页岩气的拓展，“油改气”的应用范围和规模会持续增加，计划将钻井所耗能源的4%逐步由天然气替代。

2）聚集氢能行业技术发展，积极探索氢能领域战略合作模式建设。与氢能研究领先机构和优质技术服务商开展长期战略合作，特别要关注油气田企业在氢能开采和利用中研究成果，推进氢能在钻探企业生产、生活中的使用范围，争取在2030 年开展1~2 口井氢能供能试验。

3） 与风光电生产商签订长期战略合作协议，探索尝试签订用能总包技术服务合同，整合和利用新型能源资源，不断扩大清洁能源的使用范围和使用力度，争取到2030 年生产用电的3%由风能、光伏发电供应[8]。

4.1.3 第三阶段：绿色转型（2031—2035 年）

1）到2035 年，基本完成“油改电”或“油改气”设备更新，电、气等新能源设备得到广泛应用。规划到2035 年将“油改电”规模扩大到2030年的110%，将电动设备的应用规模扩大到115%，将电动供暖设备增加到10 台。规划到2035 年生产、生活耗能的用电量扩大到40 %，天然气转化用能占生产用能的6%。

2）对1～2 口氢能试验井进行经济效益评价和安全评估，在安全性和效益性可行的前提下，进一步扩大氢能的试验规模，规划到2035 年将试验井扩大到5～6 口。

3）应用已经成熟的风能和光能先进技术，依托地方政府和油气田企业规模建设的新能源供电线路，进一步提高风能、光伏发电的占比，规划到2035 年生产、生活用电的6%均使用风电或光伏发电。

4.2 重点发展建议

1） 完善清洁能源供应体系。优先发展电能，依次是天然气、动力总包，不断完善清洁能源供电体系。借助社会资本，完善基础设施，扩大电网覆盖范围，不断完善清洁能源供应体系，扩大工业用电范围，降低电价；优先推动电动压裂业务发展，继续提升钻修井机、固井机械及辅助装置的网电利用水平；无法覆盖电网的区域进行油改气工程，推动天然气发电工程；如果该区域既不适合油改电又不适合油改气，建议推行动力总包服务。在电网能源供应量较低的区域，建设油气试点、电站，和网电形成互相补充[9]。

2）优化升级钻井、压裂、固井等设备。对总设备进行清算、检查，淘汰损坏、老旧的设备，通过购买、改造等手段对设备进行更新，新设备应符合电网使用需求，使用低能耗电动机。

3） 科学管理优化。根据工程特点及施工要求，对设备进行优化组合和配置，提高效率并减少能耗。划分片区设定用电量，不断降低耗能、减少成本，通过系列措施，2021 年已实现15 口井能源消耗同比下降3%。

4）加强新能源、新技术的覆盖使用范围。应用谐波抑制装置、小发电机组并机技术、铿电池(飞轮)储能技术、太阳能照明洗浴、空气源热泵采暖供热等技术和设备。

5） 加强新能源的研发以及推广。和当地政府、合作商做好沟通合作，加强风能、光伏发电、氢能等新能源的开发利用。

6）借助互联网、大数据、5G 等新技术，通过大数据以及区块链，做到科学节能减排，推动数字经济发展[10]。

5 结束语

在国家绿色低碳发展的大趋势下，高寒地区钻探企业虽然有高能耗的行业特点，有低温恶劣的自然环境制约，工作环境偏僻、供电电网不完善等客观不利因素，但通过开展“油改电”工程、“油改气”工程和引进先进节能设备等综合措施，完全可以探索出绿色转型之路。钻探企业应客观分析现存的问题，充分利用国家和集团公司有关绿色转型的有利政策，争取资金支持。企业外部聚焦新能源和新技术发展，与行业领先供应商开展战略合作；企业内部编制长远发展规划，分阶段推进实施综合举措，最终实现绿色低碳、转型发展。