淺談海洋平臺(tái)節(jié)能措施

陳學(xué)輝

中國石化集團(tuán)勝利石油管理局 海洋鉆井公司 （山東 東營 257055）

淺談海洋平臺(tái)節(jié)能措施

陳學(xué)輝

中國石化集團(tuán)勝利石油管理局 海洋鉆井公司 （山東 東營 257055）

針對(duì)影響海洋平臺(tái)節(jié)能降耗的因素進(jìn)行了分析，提出了應(yīng)用節(jié)能技術(shù),實(shí)施技術(shù)改造以及加強(qiáng)節(jié)能管理的海洋平臺(tái)節(jié)能措施。

節(jié)能措施 海洋平臺(tái) 石油裝備

海洋平臺(tái)是海洋石油勘探開發(fā)的重要裝備，隨著海洋油氣田開發(fā)的快速發(fā)展，越來越多的海洋平臺(tái)投產(chǎn)使用。與陸地鉆井相比，海洋平臺(tái)具有裝機(jī)功率大、用電設(shè)備多、鉆井成本高等特點(diǎn)，節(jié)能潛力很大。因此,在鉆井市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)日益激烈的背景下，如何把節(jié)能與生產(chǎn)相結(jié)合，廣泛采用節(jié)能措施提高經(jīng)濟(jì)效益，已成為海洋平臺(tái)所面臨的嚴(yán)峻課題。

1 影響海洋平臺(tái)節(jié)能的因素

1.1 設(shè)計(jì)及技術(shù)因素

鑒于建造時(shí)期的設(shè)計(jì)及技術(shù)水平限制，對(duì)某些海洋平臺(tái)特別是老齡海洋平臺(tái)，其系統(tǒng)設(shè)計(jì)及設(shè)備配置一般相對(duì)落后，耗能較大，從客觀上增加了開展節(jié)能降耗工作的難度。

1.2 費(fèi)用及工期因素

隨著鉆井裝備配套技術(shù)的發(fā)展，一批節(jié)能技術(shù)及設(shè)備已在新建海洋平臺(tái)得到應(yīng)用，并取得良好的經(jīng)濟(jì)效益。但對(duì)大部分老齡平臺(tái)，這些技術(shù)及設(shè)備的應(yīng)用需要進(jìn)行技術(shù)和設(shè)備改造，其費(fèi)用約在幾百萬元左右，改造工期需要數(shù)月。費(fèi)用高，工期長限制了節(jié)能技術(shù)及設(shè)備在海洋平臺(tái)上的廣泛應(yīng)用。

1.3 機(jī)制及人員因素

由于受計(jì)劃經(jīng)濟(jì)及傳統(tǒng)鉆井企業(yè)管理方式影響，海洋平臺(tái)能源管理機(jī)制上還存在吃大鍋飯現(xiàn)象,耗能設(shè)備的定額不合理或考核兌現(xiàn)不認(rèn)真,造成崗位工人節(jié)能積極性不高,使能耗指標(biāo)形同虛設(shè),未使節(jié)能制度和措施達(dá)到激勵(lì)作用。另外，一些平臺(tái)管理層重生產(chǎn)輕節(jié)能，這也是導(dǎo)致平臺(tái)節(jié)能經(jīng)濟(jì)運(yùn)行低的因素。

2 海洋平臺(tái)節(jié)能措施

2.1 應(yīng)用節(jié)能技術(shù)

2.1.1 實(shí)施優(yōu)快鉆井技術(shù)

海洋平臺(tái)節(jié)能降耗的基本措施應(yīng)該是以鉆井施工節(jié)能為重點(diǎn),依靠技術(shù)進(jìn)步,提高鉆井速度，縮短鉆井周期，杜絕井下事故，降低燃油、潤滑油、配件、泥漿藥品等生產(chǎn)物質(zhì)的消耗，從而達(dá)到降低鉆井成本及節(jié)能降耗的目的。近年來，海洋平臺(tái)開展了優(yōu)快鉆井技術(shù)科技攻關(guān)，并得到了廣泛的應(yīng)用，取得了明顯的節(jié)能效果。

（1）導(dǎo)向鉆井技術(shù)。改變傳統(tǒng)的鉆井方式,鉆進(jìn)作業(yè)中采用PDC鉆頭+動(dòng)力鉆具+MWD鉆具組合,實(shí)現(xiàn)僅用一趟鉆完成定向段、增斜段、降斜段和穩(wěn)斜段等施工,不僅縮短了鉆井周期,而且使井眼軌跡控制平滑、井徑規(guī)則,達(dá)到了優(yōu)質(zhì)、快速鉆井的目的。

（2）優(yōu)選鉆頭技術(shù)。在實(shí)施復(fù)合導(dǎo)向鉆井技術(shù)中,優(yōu)選的高效PDC鉆頭適應(yīng)轉(zhuǎn)速變化范圍大,有利于復(fù)合鉆井方式鉆進(jìn)。一只PDC鉆頭可連續(xù)鉆完一個(gè)6口井的叢式井組,累計(jì)進(jìn)尺達(dá)6 000m左右,降低了鉆頭費(fèi)用,減少了起下鉆換鉆頭次數(shù)。

（3）優(yōu)質(zhì)泥漿技術(shù)。優(yōu)選應(yīng)用了正電膠和兩性離子聚合物鉆井液,試驗(yàn)表明,這兩種鉆井液體系的巖心滲透率恢復(fù)值均達(dá)75%以上,因此,它們具有較大的推廣應(yīng)用價(jià)值。

（4）無候凝固井技術(shù)。為減少固井候凝時(shí)間,隔水管和表層套管固井時(shí)，在水泥漿中混摻一定比例的早強(qiáng)劑,使水泥漿的候凝時(shí)間大大縮短。

（5）三高鉆井技術(shù)。在海洋平臺(tái)設(shè)備滿足要求的前提下,實(shí)施高排量、高轉(zhuǎn)速、高鉆壓鉆井技術(shù)，充分發(fā)揮噴射鉆井效率,以提高機(jī)械鉆速。

通過研究、推廣及應(yīng)用優(yōu)快鉆井技術(shù),海洋平臺(tái)在探井、定向井、水平井、大位移井等高難度井大量增多的情況下,鉆井速度逐年提高，建井周期縮短17.34%,取得了顯著的節(jié)能降耗和經(jīng)濟(jì)效益。

2.1.2 采用高新機(jī)電技術(shù)

隨著科技的發(fā)展，越來越成熟的機(jī)電技術(shù)在海洋平臺(tái)上得到了推廣，這些技術(shù)的共同特征就是安全可靠、高效節(jié)能。

（1）頂部驅(qū)動(dòng)技術(shù)。頂驅(qū)鉆井系統(tǒng)是20世紀(jì)80年代以來鉆井設(shè)備發(fā)展的新技術(shù)之一，相比傳統(tǒng)轉(zhuǎn)盤驅(qū)動(dòng)，它具有的突出優(yōu)點(diǎn)是：①可節(jié)省鉆井時(shí)間20%～25%；②可大大減少卡鉆事故；③可控制井涌，避免井噴；④頂驅(qū)系統(tǒng)以28m立根鉆水平井、叢式井、斜井時(shí)，不僅減少了鉆柱連接時(shí)間，還減少了測(cè)量次數(shù)，容易控制井底馬達(dá)的造斜方位，節(jié)省了定向鉆井時(shí)間，提高了鉆井效率。

（2）柴油機(jī)電噴技術(shù)。降低成本一直是鉆井承包商追求的目標(biāo)，而燃油費(fèi)用約占柴油機(jī)總運(yùn)行費(fèi)用的60%～90%。由于具有性能可靠、燃油消耗及排放氣體中有害物少等優(yōu)點(diǎn)，電噴柴油機(jī)在海洋平臺(tái)得到廣泛應(yīng)用。在電噴柴油機(jī)的電子式單體噴油器（EUI）系統(tǒng)中，燃油噴射壓力仍然由凸輪軸通過推桿、挺桿和搖臂驅(qū)動(dòng)噴油器產(chǎn)生，但燃油噴油定時(shí)及噴油持續(xù)時(shí)間卻是由發(fā)送到噴油器上的電子信息精確控制的，其噴射時(shí)間起點(diǎn)和終點(diǎn)都可以調(diào)整。這種靈活性是十分重要的，因?yàn)樽罴训膰娚鋾r(shí)間不是一個(gè)“常數(shù)”，它是根據(jù)柴油機(jī)的中冷器水溫、負(fù)載及轉(zhuǎn)速等狀況而調(diào)整，燃油噴射過程在柴油機(jī)的整個(gè)工況變化范圍內(nèi)都得到了優(yōu)化，因此，電噴柴油機(jī)燃油消耗率較低,具有較好的經(jīng)濟(jì)性。表1為CAT 3512B電噴柴油機(jī)與其他幾種常用石油柴油機(jī)在額定載荷時(shí)燃油消耗率對(duì)照表。由表1可以看出，電噴柴油機(jī)具有良好的燃油經(jīng)濟(jì)性。

表1 燃油消耗率對(duì)照

（3）交流變頻技術(shù)。海洋平臺(tái)電傳動(dòng)系統(tǒng)按其驅(qū)動(dòng)電機(jī)類型分為SCR直流電傳動(dòng)系統(tǒng)和交流變頻傳動(dòng)系統(tǒng)。兩者相比，交流變頻傳動(dòng)系統(tǒng)具有的優(yōu)點(diǎn)是：①交流變頻電傳動(dòng)鉆機(jī)可簡(jiǎn)化掉絞車、轉(zhuǎn)盤內(nèi)變速系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)無級(jí)調(diào)速，傳動(dòng)效率高；②交流電機(jī)沒有碳刷換向器，使用安全可靠，易于操作管理，具有安全保護(hù)功能，可實(shí)現(xiàn)電機(jī)的免維護(hù)運(yùn)行，維護(hù)費(fèi)用低；③交流變頻電傳動(dòng)系統(tǒng)負(fù)載功率因數(shù)高，能耗低。因此，目前新建平臺(tái)大部分采用交流變頻傳動(dòng)系統(tǒng)。

（4）濾波與功率補(bǔ)償技術(shù)。目前，老齡海洋平臺(tái)大都由SCR裝置驅(qū)動(dòng)鉆井設(shè)備，然而大功率SCR裝置會(huì)導(dǎo)致平臺(tái)電網(wǎng)功率因數(shù)極低，并且含有大量高次諧波和寄生脈沖，這對(duì)平臺(tái)電網(wǎng)產(chǎn)生了嚴(yán)重污染，導(dǎo)致的問題有：①發(fā)電機(jī)組效率及穩(wěn)定性下降；②電纜、電動(dòng)機(jī)和變壓器出現(xiàn)異常過熱；③用電設(shè)備之間相互干擾，損壞敏感的設(shè)備，引發(fā)斷路器誤動(dòng)作，造成電容器過載或因故障而損毀；④高次諧波誘發(fā)電網(wǎng)諧振，損壞可控硅等元器件，嚴(yán)重時(shí)造成電氣設(shè)備失控影響平臺(tái)設(shè)備的正常運(yùn)行。鑒于這些情況，平臺(tái)電網(wǎng)有必要加裝濾波與功率補(bǔ)償裝置，以達(dá)到改善用電電能質(zhì)量、提高功率因數(shù)、降低損耗、提高平臺(tái)設(shè)備運(yùn)行可靠性、減少鉆井設(shè)備故障率、降低生產(chǎn)成本的目的。

2.1.3 推廣光譜分析及信息技術(shù)

隨著光譜分析技術(shù)及信息技術(shù)的應(yīng)用，海洋平臺(tái)的節(jié)能降耗工作也取得了一定的成果。

（1）光譜分析技術(shù)。潤滑油是設(shè)備的血液，鉆井設(shè)備的使用壽命很大程度取決于潤滑油的科學(xué)維護(hù)，同時(shí)，鉆井設(shè)備的潤滑油等級(jí)一般要求較高，以CAT 3516柴油機(jī)為例，其機(jī)油質(zhì)量等級(jí)為CG，實(shí)際維護(hù)費(fèi)用也很高。通過不斷探索，在使用高品質(zhì)潤滑油的前提下，海洋平臺(tái)加強(qiáng)與技術(shù)監(jiān)督部門的合作，采取了定期取樣化驗(yàn)的方法，實(shí)施油質(zhì)監(jiān)測(cè)，做到按質(zhì)換油，實(shí)現(xiàn)了科學(xué)潤滑與節(jié)約能源的統(tǒng)一。

（2）信息技術(shù)。信息技術(shù)的應(yīng)用是全方位的，既有動(dòng)態(tài)物資管理和網(wǎng)上辦公，又有生產(chǎn)在線調(diào)度，運(yùn)用現(xiàn)代信息技術(shù)提升海洋平臺(tái)管理，可帶來較好的節(jié)能效果。首先，物資是設(shè)備保養(yǎng)、修理的重要物質(zhì)基礎(chǔ)，同時(shí)，又是設(shè)備壽命周期費(fèi)用的組成部分。儲(chǔ)備少了，由于海上交通不便，一旦設(shè)備出現(xiàn)故障，修理工作就無法保證，甚至?xí)绊懮a(chǎn)及平臺(tái)安全；儲(chǔ)備多了，勢(shì)必會(huì)占用大量資金，影響經(jīng)濟(jì)效益。應(yīng)用計(jì)算機(jī)及網(wǎng)路可以實(shí)現(xiàn)庫存在線監(jiān)控，隨時(shí)掌握物資庫存狀況，避免物資積壓浪費(fèi)。其次，實(shí)行網(wǎng)上辦公系統(tǒng)，不僅提高辦公效率，而且可節(jié)省大量的辦公用品。 再者，信息技術(shù)應(yīng)用在生產(chǎn)管理中，實(shí)現(xiàn)了在線生產(chǎn)調(diào)度，為科學(xué)高效組織生產(chǎn)奠定了基礎(chǔ)。

2.2 實(shí)施技術(shù)改造

2.2.1 采用可調(diào)風(fēng)扇

散熱器風(fēng)扇消耗的功率約占發(fā)動(dòng)機(jī)總功率的1.5%～6%，并且隨著發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷的降低，風(fēng)扇消耗的功率所占的百分比就越高。考慮到大多數(shù)情況下平臺(tái)發(fā)動(dòng)機(jī)處于中低負(fù)荷下運(yùn)行，故可采用具有兩檔變速的可調(diào)風(fēng)扇。當(dāng)大負(fù)荷運(yùn)行時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻水溫度較高，可調(diào)風(fēng)扇就以高速連續(xù)運(yùn)轉(zhuǎn)，滿足散熱要求；當(dāng)不鉆井或負(fù)荷較小時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)的散熱量就小，這時(shí)控制信號(hào)就驅(qū)動(dòng)風(fēng)扇低速轉(zhuǎn)動(dòng)，從而可以有效地降低風(fēng)扇的功率消耗。

2.2.2 雨水回收及海水淡水

海洋平臺(tái)淡水主要用于人員飲用、衛(wèi)生清潔及固井作業(yè)等方面，其中，衛(wèi)生清潔及固井作業(yè)用水量約占總用水量的70%。由于遠(yuǎn)離陸地，海洋平臺(tái)淡水主要通過船舶運(yùn)輸途徑補(bǔ)給，因此非常珍貴。近年來，為降低成本，海洋平臺(tái)通過技術(shù)改造，實(shí)現(xiàn)了多途徑獲取淡水。①通過管路改造，實(shí)現(xiàn)飛機(jī)平臺(tái)及甲板雨水回收利用；②通過安裝海水淡化裝置，可將海水轉(zhuǎn)換為淡水，淡水產(chǎn)量可達(dá)50t/d。

2.3 加強(qiáng)節(jié)能管理

2.3.1 增強(qiáng)意識(shí)，全員參與

認(rèn)真宣傳貫徹 《中華人民共和國節(jié)約能源法》，把節(jié)能工作貫穿于海洋平臺(tái)生產(chǎn)的各個(gè)環(huán)節(jié)，不斷增強(qiáng)全體員工的節(jié)能意識(shí)，把節(jié)能目標(biāo)和員工的切身利益聯(lián)系起來，使每名員工逐漸養(yǎng)成自覺節(jié)約資源的良好習(xí)慣。

2.3.2 強(qiáng)化管理，合理操作、保養(yǎng)及維護(hù)設(shè)備

海洋平臺(tái)設(shè)備多，耗能工況各不相同，因此，強(qiáng)化設(shè)備管理也是有效的節(jié)能措施。根據(jù)鉆井負(fù)荷及鉆井工況，確定使用發(fā)動(dòng)機(jī)的臺(tái)數(shù)。同時(shí)，崗位人員應(yīng)平穩(wěn)操作設(shè)備，禁止野蠻操作，避免發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷突加突卸；及時(shí)保養(yǎng)維護(hù)設(shè)備，使其得到良好潤滑；合理調(diào)整設(shè)備參數(shù)，減少振動(dòng)及噪音的產(chǎn)生。

3 結(jié)束語

海洋平臺(tái)節(jié)能工作始于20世紀(jì)80年代,經(jīng)過多年的探索與實(shí)踐,已形成了初步完善的節(jié)能體系。節(jié)能措施的推廣實(shí)施，提高了海洋平臺(tái)的經(jīng)濟(jì)效益，隨著科技的發(fā)展，必將會(huì)有更多的節(jié)能措施被發(fā)現(xiàn)和應(yīng)用。

Some factors that affect the energy conservation and consumption reduction of offshore platform are analyzed,followed by the presentation about some energy-saving measures of offshore platform like applying energy conservation technology,implementing technological reform and strengthening energy-saving management.

energy conservation measures;offshore platform;petroleum equipment

陳學(xué)輝(1970-),男,一直從事海洋鉆井設(shè)備的管理與維修工作。.

路萍

2012-02-27