葛濱海 王建俊 鄒榮 許京國 穆治擁

（渤海鉆探第三鉆井分公司 天津 300280）

隨著石油工業(yè)的發(fā)展，目前石油鉆機、動力設(shè)備均得到了極大的發(fā)展，全電動鉆機等一些高性能、高科技設(shè)備在石油鉆井行業(yè)得到了廣泛的應(yīng)用，并在節(jié)能降耗方面取得了較大的進展，但就目前中國的幾大鉆探公司的設(shè)備狀況來說，先進的全電動鉆機還相對較少，各大鉆探公司還有較多老式的鉆機設(shè)備，大部分動力設(shè)備配置依然是：柴油機3臺、柴油發(fā)電機2臺的動力配置，動力來源于柴油，按此配置的鉆井機動力設(shè)備，每月標(biāo)準(zhǔn)油耗為4.5噸/天，對能源的消耗極大，因此急需改變目前的現(xiàn)狀，需要一種能耗小的動力系統(tǒng)來解決目前的能耗問題，由此，鉆井機鉆用電機及電力配套設(shè)備出現(xiàn)了，并在我公司鉆井隊運行近4個月，取得了較好的節(jié)能降耗和經(jīng)濟效果。

1 老式設(shè)備使用柴油機概況

將高馬力柴油機作為鉆機的第一級也是終極動力源，直接通過機械傳動和氣傳動，依靠操作者本身的崗位技能和經(jīng)驗來操作一部關(guān)系到人身、井下和設(shè)備安全的巨型設(shè)備，能耗高、動力效率低、安全保障環(huán)節(jié)少且人為因素重、環(huán)境和噪音污染嚴(yán)重，每月柴油消耗在130噸左右，這就是油驅(qū)鉆機的真實寫照。

2 “油改電”突出優(yōu)點

1.節(jié)能降耗；

2.保護環(huán)境，碳排放小、噪音小等優(yōu)點；

3.動力足，柴油機是800馬力，此電機動力可達(dá)1000馬力；

4.操作簡便，省人力。

5.設(shè)備體積小，拆、搬、安簡便，占空間小。

6.設(shè)備可靠性高，動力輸出轉(zhuǎn)速可調(diào)范圍大大增加。

將網(wǎng)電作為動力，所產(chǎn)生的電能經(jīng)過統(tǒng)籌兼顧、全局分配、按照既定程序帶動絞車、轉(zhuǎn)盤等操作系統(tǒng)進行鉆井生產(chǎn)。安全靠程序管理而非人為把持、能耗靠集中調(diào)配而非各把一路、動力靠穩(wěn)定傳送而非忽高忽低、噪音能讓人正常說話而非打手勢吹口哨，這就是電動鉆機的新穎景觀。

3 油改電主要設(shè)備及改裝前后對比

1.大型直流電機兩臺，型號為：YZ56-1A,功率1000KW，電壓750V，電流 1450A，轉(zhuǎn)速 780-1400轉(zhuǎn)/分，由四川 DDHT（東大恒泰）電氣公司出品。主要作用是代替常規(guī)柴油機對鉆井機提供動力支撐。

2.系統(tǒng)高壓房一臺，型號為DH.KYB1-10KV/0.6KV，容量3150KVA。主要作用是把地區(qū)高壓電變?yōu)殡姍C使用電壓。

3.系統(tǒng)電控一臺，型號為DH.KYZ1-0.6/0.4-2*1000，主要作用是控制進入電機的電流強度，從而控制電機轉(zhuǎn)速。

4.無功補償控制房一臺，型號為DH.TSF0.6-2200/23KL，主要作用是減少無功功率損失，提高整機運行效率。

圖1 改造前動力設(shè)備

圖2 改造后動力設(shè)備

圖3 低壓控制室

4 “油改電”在鉆井隊實際應(yīng)用情況

渤海鉆探第三鉆井公司50202鉆井隊在2012年7月施工的柳109井二開中完期間進行了“油改電”工程，而公司所屬的50524鉆井隊使用柴油機動力設(shè)備施工的青1-12井與該井直線距離相隔1500m左右，且井身結(jié)構(gòu)均相同。兩個鉆井隊使用的都是ZJ50鉆機。50202鉆井隊于2012年07月01日完成網(wǎng)電驅(qū)動改造后，有關(guān)方面對兩支井隊進行了跟蹤監(jiān)測對比，結(jié)果發(fā)現(xiàn)，相同工況下，網(wǎng)電驅(qū)動的能耗成本至少可以節(jié)約40%。從2010年起，渤海鉆探第三鉆井公司就開始進行網(wǎng)電驅(qū)動改造基礎(chǔ)技術(shù)方面的研究，通過系統(tǒng)研究，逐步掌握了網(wǎng)電驅(qū)動應(yīng)用方面的關(guān)鍵技術(shù)，首次將10千伏高壓電引入電機作為動力源；應(yīng)用移動式高壓電控系統(tǒng)；首次對鉆機使用無級調(diào)速，從而大大提高了鉆速與鉆機利用率，為網(wǎng)電驅(qū)動在油田更大范圍內(nèi)的推廣應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。

4.1 耗油和用電情況對比

渤海鉆探第三鉆井公司玉門項目部使用的主力型鉆機，是上個世紀(jì)八九十年代引進的，由于設(shè)計落后、技術(shù)陳舊、設(shè)備老化，每部鉆機年均消耗柴油130噸、機油7.5噸，鉆井成本居高不下；加之使用年限長，跑、冒、滴、漏現(xiàn)象極為嚴(yán)重，嚴(yán)重污染了環(huán)境；同時鉆機不能調(diào)速，動力匹配不科學(xué)，無法滿足鉆井工藝要求。如果將全部鉆機全部更新，僅設(shè)備投入就需要資金數(shù)百萬元。通過一段時間的使用，油改電在節(jié)能降耗的同時，還直接減少因油價上漲導(dǎo)致的運行成本增加，實現(xiàn)鉆井現(xiàn)場動力設(shè)備的零排放，機械噪聲也大幅度下降，該技術(shù)具有良好的經(jīng)濟效益和社會效益。在玉門油田鉆完一口井需要三到四個月的時間，每個月油耗在130噸左右，而用電每個月在30萬度左右，相同工況下，網(wǎng)電鉆機的能耗成本至少可以節(jié)約40%以上。

表1 50202鉆井隊（已改網(wǎng)電）與50524鉆井隊（未改網(wǎng)電）電力及柴油消耗對比表

說明：50202鉆井隊施工的柳109井在7月份、9月份分別進行了2開中完、完井等工序，電力消耗與50524鉆井隊全月生產(chǎn)鉆進無法對比，8月份，兩只鉆井隊均全月鉆進，可比性較強。

表2 已改網(wǎng)電與未改網(wǎng)電電力消耗對比表

5 應(yīng)用效果評價

油改電主要在節(jié)約能源、減少排放、改善環(huán)境、提高效率、降低成本方面取得明顯效果。

5.1 節(jié)約能源、降低成本

由于用網(wǎng)電代替了傳統(tǒng)柴油機驅(qū)動方式，在鉆機過程中因油或油轉(zhuǎn)換電造成的能源消耗，提高了能源的利用率。發(fā)電機每發(fā)一度電需2.12元，而網(wǎng)電一度電只需費用0.699元。改造后生活用電、井上固控設(shè)備用電直接由網(wǎng)電供給，這樣可以節(jié)約大量的能源。按照目前施工對比，“油改電”后，僅僅在能源消耗方面日成本能節(jié)省2.5-3萬元，月節(jié)約能源成本70-90萬元。

5.2 減少排放

改造后用網(wǎng)電，降低了柴油機使用的頻率，從而減少了二氧化碳、二氧化硫的排放，減少碳煙及氮氧化物排放，降低井場噪音。

5.3 改善環(huán)境

電力驅(qū)動設(shè)備和柴油機驅(qū)動設(shè)備，在運行時（特別是變負(fù)荷作業(yè)時）平穩(wěn)很多，其噪音也至少降低50%。由于改電驅(qū)后在作業(yè)中噪音和振動減少，大大的改善操作人員的操作環(huán)境，提高了工作舒適度，使作業(yè)環(huán)境更加人性化。

5.4 提高效率

電力驅(qū)動和柴油機驅(qū)動相比較，在啟動、關(guān)閉環(huán)節(jié)上操作有所簡化，不易產(chǎn)生誤操作，減輕了司機的勞動強度，電驅(qū)設(shè)備的操作在平穩(wěn)度和靈敏度均有提高，并且能控制動力輸出端的轉(zhuǎn)速，使司機操作更加便捷和準(zhǔn)確，有利于提高設(shè)備的使用效率，同時也提高了鉆井泥漿泵排量控制范圍，為預(yù)防、處理事故復(fù)雜提供了便利條件。