油田電動鉆機引入網電的經濟分析

董春華

（中石化西南石油工程有限公司鉆井工程研究院 四川德陽）

一、電動鉆機在石油鉆井業的快速發展

電動鉆機在石油鉆井業的快速發展是當今石油業大規模開發的需要，也是科技發展的產物。現在的石油鉆井業需需要集成化精密控制。從20世紀后期，隨著我國油氣資源的大規模開發，石油設備制造業也得以快速發展；特別以電氣控制為發展方向的電動鉆機，以其絕對的優勢慚成為石油鉆井業裝備和建造的主體；這不僅代表我國油田大型設備的制造能力的提高，也代表國內制造業在往國際倡導的節能環保方向發展。

西南工程公司的鉆機購置，起初是傳統機械鉆機，然后是直流電動鉆機，現在配套多為日慚成熟的變頻電動鉆機。原來機械鉆機及電動鉆機的動力全部是由傳統的柴油發動機來提供。在一段時期，傳統的機械鉆機和電動鉆機為石油行業的油氣開發帶來了便利。但燃油發動機組日常生產油料消耗大，需要專門的車隊運送燃油保證生產；日常維護成本也高：柴油發電機組生產運行中難免會出現各種故障，需要大量人員維護，也需要大量的配件物資來供應；燃油的存儲和運輸過程中存在各種風險。另外燃油消耗還存在不環保因素，因為石油鉆井消耗的大量化石燃料，產生大量廢氣，存在環境污染問題。

二、目前電動鉆機主要型號

隨著國內電力行業的快速發展，特別西部地區提供充沛的電力資源，電網輸送容量也大大提升，使石油鉆井行業使用網電成為可能。漸漸在一些便利地區，油氣田開發中，部分石油鉆機逐慚使用網電替代化石燃料作為一種新能源。特別是中石化元壩氣田的中后期開發中，所有鉆機都采用網電作生產能源；以至川西及新疆部分油氣開發區塊，也試行接入網電作能源來生產。現在川內和新疆工區改用網電鉆機型號有：ZJ90DB，ZJ70D，ZJ70DB，ZJ70LDB，ZJ50D，ZJ40D，（前 4 位代表多少千米鉆機，D：電動；B：變頻；L：表示傳動類型為鏈條）。

三、電動鉆機使用網電的節能表現

一方面不用燃燒常規的化石燃料作動力，化石燃料作動力產生單位kW·h的電能，所需費用1.848～2.1元（以柴油價格在7.14元/L 比重0.83～0.85計算），當然油價不同費用也不同。相比全國電網的電價來看，雖然全國各地工業用電價格不同，但其費用平均kW·h不超過0.75元。以單位kW·h費用來對比，使用網電能大大節省成本費用。

以70D鉆機的現場生產實際用電量來分析，鉆機型號ZJ70D，2010～2011年在四川某生產井的用電施工實例。網電接入費用45萬元，網電接入高壓控制房投入費用200萬元，按中石化采用的行業折舊期限8年算，每年實攤折舊費25萬元。2010年9月開鉆，2011年08月該井完工，施工井深 6673 m，全井合計用電750萬千瓦，每度電費計價0.73元/kW·h，合計電費547.5萬元。在不考慮其它額外因素增加柴油消耗的條件下，參考進口發電機組全負荷下的柴油消耗201～220 g/kW·h（取210 g/kW·h作為計算值），把用電量折合成燃油消耗量，柴油1149.75 t。以柴油8000元/t折算貨幣價格是919.8萬元。除去45萬元的網電投入，及網電接入高壓控制房年折舊分攤25萬元/年，（919.8-547.5-45-25=302.3萬元）。

通過計算，保守估計這口井節約燃料費用有幾百萬。這其中還沒算柴油機的保養材料及維修費用，使用網后的保養及維修費用極低。在石油鉆井中燃油消耗占日常材料的消耗主要部分。目前，在國家大力提倡節能的形式下，和國家化石燃料相比其他國家相對短缺的情況下，以單口井施工能做到節省這么多的燃料和資金，其數目非常可觀。

四、網電接入后的優點

網電接入后，不需要大量的人力和物力來了搞燃料轉運和裝卸，減少生產運輸儲存的費用，同時減少了運輸存儲過程中的風險。接入網電作為能源，減少了碳化物和硫化物等有毒有害氣體的排放，減少了環境的污染。減少和基本消除大功率柴油機產生的噪聲污染，消除了長期存在鉆井生產擾民的矛盾，保證了生產場所周圍工作人員和居民的身心健康。

網電接入減少了大型柴油機及發電機機組的采購數量，減少了設備配置成本，減少了我國油田企業對國外大型柴油機的依賴程度，近而減少了柴油機保養材料及配件的購置，從備件方面也大大節省了日常維護費用。大量電氣傳動系統的應用，減少了原來機械鉆機的機械傳動部分。機械鉆機存在的固有問題是傳系統故障率高，維修成本高，機械功率損失大，工人勞動強度大，電動鉆機的使用即節省費用，又減少了工人的勞動強度。

網電接入后不需要特殊的維護措施，鉆井施工單位原來的電氣工作人員就能從事日常維護和數據記錄工作，而且還可以解放一部分柴油機維護人員來從事其他工作，與維護柴油機相比其勞動強度及工作量更少。網電接入后，只要注意日常巡視定期維護，電氣元件在不超負荷的情況下故障率低、使用壽命長。網電的接入使電動鉆機的優勢得以最大發揮，更能體現其節能，環保的本質性能。網電在石油鉆井業得以廣泛使用，體現石油生產節能環保的目標。因此，以網電為主能源的鉆井生產是今后石油鉆井生產的趨勢，以網電作能源將成為鉆井生產的主體也是響應國家對企業生產要低碳環保要求。

從以上情況看，除去網電接入所需的一大筆費用外（根據條件不同網電接入費用在45萬～80萬）。網電的使用，比用化石燃料存在優勢，如果能減少網電接入費用，經濟效益會更可觀。特別是四川的元壩區塊，元壩采氣廠有自己的電力維護人員，如果能逐步完善內部高壓電網，鉆井單位在油田企業內部協商網電接入費用，能從采氣廠內部電網接入，今后在電網接入方面可以節省部分費用。

五、使用網電后應注意的問題

使用網電的電動鉆機，具有很多優勢和好的發展前景。但是網電接入后，新設計制造出廠的電動鉆機，在動力配置（燃油發電機組）方面，依然按照原發電機組配置。使用網電后，原電動鉆機的發電機組沒做好調配。這就造成了很多電動鉆機的發電機組實際使用率非常低，大量發電機組閑置，這樣造成購置資金的浪費。因此，在新鉆機購置時，可以考慮把舊鉆機的發電機組進行很好調配利用，避免發電機組的大量閑置。

新配置電動鉆機確定在網電豐富的地區使用或保證有良好的網電供應。電動鉆機發電機電控房及發電控制柜的配置，可以只設計一個備用應急發電機柜和一個備用生活發電機柜，以備網電故障時應急使用。在保證生產安全的同時，也可避免重復設計建造，造成設備閑置的浪費。另外，與其配套的網電控制房也應一同設計制造，以便合理優化資源配置，達到統一設計，統一施工的目的。電控系統的其他配置此處不具體介紹，都應按標準和生產需要對應配置。

偏遠地區的網電接入，主要考慮干線的鋪設費用要高些，現在國內電網已經很發達了，很少沒有高壓電網的區域，況且四川的石油鉆井也是在偏僻的大山深處。2015年初在廣西新區的一口探井，接入費用比其他地方高100多萬，但公司通過總體論證，該井的生產周期在1年以上，引入網電還是要比直接使用化石燃料經濟環保。最后公司還是決定花小錢來節省大錢，和地方電力公司溝通順利接入高壓網電。

電動鉆機接入網電后，節能效果明顯。最近，油田企業看到了網電接入的優勢，以致很多鉆井生產單位開始改造機械鉆機也使用網電，雖然不如電動鉆機使用網電效果明顯，但也能減少燃油使用，維護上也方便很多。具體簡單實用的做法是在原系統不變的情況下，把原來的動力部分（柴油機組）用電機替換，增加網電接入控制房及電動控制箱，只留1臺柴油機作突然停電后的生產應急。

六、結論

油氣鉆井單位如今廣泛使用網電的實例說明了網電接入的可行性及經濟性，也為國家及油田企業往節能環保的目標發展指出方向。以電能取代化石燃料作能源在當今很長一段時間內，將會是石油鉆井及其他產業生產的主能源，也因其環保價廉的優勢在其他行業擔當重要的角色。這也是國外分析我國石油消耗需求增速放慢的一個方面，電力的廣泛應用起到至關重要作用。

油田鉆井設備是石油行業鉆井勘探生產中所必須的設備，隨著新的科技和電氣技術的發展而逐步改進和完善并持續不斷發展升級，本著油田生產要注重環保和可持續發展的理念，保護環境厲行節約石油行業義不容辭。改造和使用好石油鉆井設備，讓其發揮最大的效益是石油企業的責任。石油行業生產企業采用清潔環保的電能做生產能源是社會的需要，是科技發展的必然，也是人類文明可持續發展的期盼。