运用价值工程开展网电钻井改造

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摘 要：节能降耗是关系全局、造福后代的大事，钻井行业正在向着节能减排、高效安全、清洁的生产目标大跨步迈进，主要的做法就是运用价值工程对网电钻井进行改造，提高了钻机运行的经济性，也实现了节能减排和环保性能。

关键词：钻机 网电钻井 动力 改造

在传统形式下，钻井过程使用柴油机做动力源，这普遍存在着负载率低、余功浪费严重、空气和噪音污染大等现象，同时由于燃油成本高，燃料成本在钻井生产总成本中占有较大比重。网电钻机则改变了传统钻机提供动力的方式，它利用电能做为动力源，有效降低设备对能源的消耗。从2006年开始，胜利油田在中石化集团公司内部率先实施网电钻机的研发和改造，研制出适合油田使用的30DB、50DB、70DB网电钻机系列。网电供能可减少钻井作业对空气产生噪声等的污染，同时可大幅节约钻井设备成本，能有效改善钻井工人工作环境，降低劳动强度。

一、网电钻机核心技术

网电钻机技术利用电能代替柴油发电机给钻机设备提供电能，然后用电动机代替柴油机为钻机设备提供动能，同时配置无功补偿和谐波抑制装置，有效提高钻机设备用电功率因数，减少对电网的污染，以提高钻井设备节能减排、降污降噪的水平。

橇装箱式变配电站是网电钻井技术的核心技术，其功能主要是连接电网、降压、配电，并通过低压电缆、钻机电控房及备用发电机进行连接，以确保给设备提供充足电能。

配置橇装箱式无功补偿和谐波抑制装置，该装置依据用电负载使用情况进行自动补偿，把电网功率因数始终保持在0.95的水平以上，这便能有效减少用电负载产生无功率，从而提高发电机使用效能。

大功率变频器用来控制变频电机启动、停止和速度调节。

大功率变频电机则是用以代替柴油机的动力设备。

二、钻井实施改造的依据

1.石油钻井利用高压电供应动能比用柴油机组发电供能能节省约40%的成本费用。

2.由于钻井作业及设备搬迁周期长，为达到缩减成本、节能减排的目的，采用高压电网来为钻井设备供电供能则是最合适的选择。

3.电力供应各方面指标非常稳定，可使钻井设备运行性能大幅提高。利用高压电网提供能源，柴油发电机可作为钻井备用动力，这样就会大幅缩减钻井设备的工作运行时间以防设备机件磨损带来维护损失，同时，柴油发电机组的维护保养费用也大大降低，如此便能延长柴油发电机组的使用年限。

4.满足绿色低碳环保要求，节约能源保护环境的同时能大大降低石油钻井施工现场的噪声污染以及废气排放对空气造成的污染。

三、改造方案及设备组成

改造方案是通过使用架空线路电源作为主电源，直接通过电缆连接到电压为1万伏的电网上，再通过变压器将电压调整为600伏作为钻机的动力源，柴油发电机组作为备用发电机。在钻井系统的供电出现故障时，供电电源可以保证能随时转至由原主柴油发电机供电的状态，以保证钻井队生产作业的正常进行。采用系统供电能够大大减少运营费用，提高供电可靠性及供电质量，方便生产人员随时随地进行操作及管理，这比柴油机组进行发电具有明显的优越性。

供电配套设备大致由高压房和低压房两部分组成。

1.高压房部分。两台油浸式器，高压10kV，低压600V。将电网的10kV高压转换为钻井设备需要的600V电压，同时供应高低压开关与保障安全的装置。

2.低压房部分。主要具备功率因数补偿与电源滤波功能，由数台滤波补偿柜组成，经由柜内的断路器兵分两路同时送往SCR房，同时由输出电抗器，在母排来装配电涌保护器来降低电网设备受到的冲击。

同时，配置交流电力无源滤波器数台（每台滤波器含有2路滤波，补偿总容量2100千乏），2000A断路器数台（具体是几台，数据准确），滤波器保护器数台（具体是几台，数据准确），滤波器自动投切控制器1台。滤波器由6路控制。同时投切控制分为自动、手动两种状态。

四、网电改造的效果

截止到2012年底，某钻井公司已完成了20DB、30DB、40DB三个系列共计八台电动钻机和一台ZJ30L机械钻机的网电改造，且已完成网电打井37口。在进行网电钻井的过程中，网电系统运行稳定、可靠，使用状况良好；同时，系统使用的动态无功补偿系统工作稳定，动态响应速度快，整个生产过程中功率因数平均值达到0.932，具有很好的节电效果；系统工作噪音较低，设备维护简单；电网停电期间，钻机启用柴油机正常打井，说明系统的备用动力良好，保证了钻井安全。

具体表现在：

1.电力配套设备经改造使用后，钻井成本大幅降低，企业社会经济效益显著提高。

2.作为备用动力的柴油发电机组，作业时间大大缩减，这降低了机件磨损及设备折旧率，同时降低了柴油发电机组的维护保养费，柴油发电机组使用年限加长。

3.电力供应各方面指标稳定，钻井设备的运行性能明显大幅提高。

4.石油钻井作业现场噪音污染减小，减轻了环保工作压力，同时对环境及工作人员和周围居民的影响大大减少。

五、总结

利用网电改造钻井技术的主要优势在于能大幅缩减成本、开源节流，同时增强钻井设备性能，减轻工人作业强度，从而达到节能降耗的目的。

但是网电钻井技术也稍有不足。由于大多数石油工业的钻井位置与电网的距离不尽相同，有些油田施工前期架设供电线路的投资较大，超出了企业经济承受范围，从全局考虑，供电线路除用于石油钻井作业外，还可为试油建站作业以及最后的采油、采气站供电供能，因此应全面考虑这项改造投资，以达到提高设备性能同时节能减排的目的。

在供电设施许可条件下，利用电网改造钻井技术具有很大潜在优势，符合当今社会所提倡的“低碳生活”理念。所以，因地制宜地改造好这项技术将为油田提高钻井设备性能，节能减排做出更大贡献。

参考文献

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