鉆井動(dòng)力減排關(guān)鍵技術(shù)分析

許夢(mèng)杰

摘 要：在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展中，機(jī)械產(chǎn)品已經(jīng)成為人們不可缺少的一部分，但是在產(chǎn)品的運(yùn)行過(guò)程中，需要運(yùn)用油氣資源來(lái)維持運(yùn)行，油氣資源屬于不可再生資源，并且鉆井工程是油氣資源開發(fā)的重要環(huán)節(jié)，如果技術(shù)應(yīng)用不合理，必然會(huì)影響企業(yè)的開采效率，同時(shí)會(huì)對(duì)環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展造成較大的影響。本文主要對(duì)鉆井動(dòng)力減排關(guān)鍵技術(shù)進(jìn)行分析，通過(guò)降低油耗技術(shù)、尾氣處理技術(shù)以及熱能運(yùn)用技術(shù)的研究，可以確定國(guó)內(nèi)外相關(guān)技術(shù)的優(yōu)勢(shì)以及技術(shù)開發(fā)的不足。希望通過(guò)本文的分析，相關(guān)研究學(xué)者可以在節(jié)能減排、余熱利用以及尾氣處理等幾個(gè)方面來(lái)改進(jìn)鉆井減排技術(shù)，推動(dòng)油氣企業(yè)的高速發(fā)展，并且為人們帶來(lái)更大的便利。

關(guān)鍵詞：鉆井動(dòng)力；節(jié)能減排；排氣處理

中圖分類號(hào)： TE24 文獻(xiàn)標(biāo)識(shí)碼： A 文章編號(hào)： 1673-1069（2016）29-190-2

0 引言

在油氣田企業(yè)的發(fā)展中，鉆井動(dòng)力減排是企業(yè)開發(fā)的重要組成部分，在鉆井動(dòng)力減排過(guò)程中，主要通過(guò)機(jī)械驅(qū)動(dòng)以及電驅(qū)動(dòng)的方式來(lái)提供動(dòng)力[1]。近年來(lái)，尤其資源的供求矛盾日益明顯，而每年消耗得尤其資源費(fèi)用超過(guò)百億元。可見(jiàn)，在油氣資源的開發(fā)過(guò)程中，降低油耗、提升熱能的運(yùn)用效率以及降低排放技術(shù)成為油氣田企業(yè)持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。另外，在鉆井動(dòng)力減排技術(shù)分析中，符合環(huán)境可持續(xù)發(fā)展的原則，具有重要的研究意義。

1 降低油耗技術(shù)

隨著油氣田企業(yè)的不斷發(fā)展，對(duì)鉆井動(dòng)力減排技術(shù)的研究已經(jīng)成為企業(yè)發(fā)展的關(guān)鍵。而降低油耗技術(shù)則成為節(jié)約成本的重要環(huán)節(jié)。降低油耗技術(shù)時(shí)通過(guò)降低發(fā)動(dòng)機(jī)的消耗率，以便可以提升發(fā)動(dòng)機(jī)的使用效率，其對(duì)技術(shù)的開發(fā)主要包括機(jī)內(nèi)和機(jī)外兩項(xiàng)技術(shù)[2]。并且在降低油耗技術(shù)的開發(fā)中，需要加強(qiáng)對(duì)配套技術(shù)的開發(fā)和運(yùn)用。隨著科技的不斷發(fā)展，降低油耗技術(shù)取得了不斷地創(chuàng)新，電控電噴技術(shù)以及高壓共軌燃油噴射技術(shù)等技術(shù)的研發(fā)，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)中的柴油按照設(shè)定標(biāo)準(zhǔn)投入到氣缸中，可以最大程度的提升發(fā)動(dòng)機(jī)的霧化效果。

在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)的發(fā)展中，鉆井柴油機(jī)已經(jīng)取得了較好的發(fā)展成果。在國(guó)際市場(chǎng)的發(fā)展方面，MTU等品牌企業(yè)已經(jīng)將電子控制以及電控高壓噴射技術(shù)進(jìn)行深入研究，并且將排放標(biāo)準(zhǔn)的油耗降低到（190-200）/kW·h。而在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的發(fā)展中，技術(shù)開發(fā)仍然有待提升，大功率柴油機(jī)的電控電噴技術(shù)仍然有待研究，并且僅僅JC15柴油機(jī)和26/321大功率發(fā)動(dòng)機(jī)采用高壓共軌電子噴射技術(shù)。

在降低油耗技術(shù)的開發(fā)中，納米技術(shù)是通過(guò)物理作用來(lái)促進(jìn)分子的解體，使燃油分子與空氣接觸面擴(kuò)大，繼而可以提升燃油的燃燒效率。并且通過(guò)納米技術(shù)的實(shí)現(xiàn)，可以提升燃油系統(tǒng)的熱能效率。但是納米技術(shù)在霧化以及噴射領(lǐng)域的研究中，技術(shù)仍然有待開發(fā)。

2 提升熱能利用效率技術(shù)

在發(fā)動(dòng)機(jī)技術(shù)的研究中，通過(guò)對(duì)熱能利用效率的開發(fā)，可以推進(jìn)節(jié)能減排事業(yè)的發(fā)展。在發(fā)動(dòng)機(jī)的功率輸出過(guò)程中，其有效功率相對(duì)較低，僅僅達(dá)到35%左右，大部分熱量會(huì)隨著發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻等因素而浪費(fèi)。在目前的鉆井發(fā)動(dòng)機(jī)運(yùn)用中，其尾氣的排放溫度高達(dá)275度以上，而柴油機(jī)的熱能達(dá)到482kW[3]。可見(jiàn)，在發(fā)動(dòng)機(jī)技能減排技術(shù)的研究中，大部分熱能難以得到科學(xué)的利用。

在國(guó)內(nèi)外市場(chǎng)中，紛紛對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)的節(jié)能減排技術(shù)進(jìn)行研究，尤其是在國(guó)際市場(chǎng)的發(fā)展中，對(duì)余熱的技術(shù)運(yùn)用已經(jīng)取得了較好的發(fā)展成果。在固定發(fā)電以及熱電冷聯(lián)供余熱技術(shù)的研發(fā)中，采用高效的換熱器來(lái)提升余熱的運(yùn)用效率，可以將發(fā)動(dòng)機(jī)浪費(fèi)的余熱應(yīng)用在制冷領(lǐng)域或者供熱領(lǐng)域，在較大程度上降低了余熱的浪費(fèi)現(xiàn)象。同時(shí)在對(duì)技術(shù)的開發(fā)中，發(fā)動(dòng)機(jī)、制冷劑以及燃?xì)夤芫€等參數(shù)均得到明顯的改進(jìn)，目前對(duì)熱能的運(yùn)用效率已經(jīng)達(dá)到85%左右，但是在鉆井領(lǐng)域中，對(duì)于余熱的研究技術(shù)仍然有待進(jìn)一步發(fā)展，在國(guó)內(nèi)市場(chǎng)的研究中，固定發(fā)電、發(fā)動(dòng)機(jī)負(fù)荷及負(fù)載等技術(shù)相對(duì)較為成熟，對(duì)余熱的利用效率達(dá)到80%左右，在鉆井動(dòng)力節(jié)能減排的運(yùn)用中，可以運(yùn)用余熱來(lái)加熱油罐及水等工作。但是仍然存在一定的浪費(fèi)行為，因此需要不斷地對(duì)技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，提升余熱的運(yùn)用效率。

3 降低排放技術(shù)

3.1 排氣處理技術(shù)

在鉆井動(dòng)力節(jié)能減排技術(shù)的開發(fā)中，發(fā)動(dòng)機(jī)尾氣的排放一直是研究的重要環(huán)節(jié)，隨著技術(shù)的不斷發(fā)展，廢氣再循環(huán)技術(shù)、柴油顆粒過(guò)濾技術(shù)、選擇還原技術(shù)以及柴油氧化催化劑已經(jīng)取得了較好的發(fā)展，并且逐漸應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)技能減排領(lǐng)域中。廢氣再循環(huán)技術(shù)時(shí)在排氣的過(guò)程中，將少部分廢氣經(jīng)過(guò)處理后，進(jìn)入到進(jìn)氣系統(tǒng)中，在混合氣的使用中，通過(guò)氣缸進(jìn)行燃燒和利用。并且在運(yùn)用的過(guò)程中，會(huì)降低氣缸產(chǎn)生的溫度。在氣缸的燃燒中，會(huì)產(chǎn)生相應(yīng)的NOx，而通過(guò)降低氣缸溫度，可以有效地控制氣體的生成，以便可以達(dá)到國(guó)際環(huán)境的保護(hù)標(biāo)準(zhǔn)。但是在該技術(shù)的運(yùn)用中，對(duì)燃油的品質(zhì)要求相對(duì)較高，因此在運(yùn)用的過(guò)程中，難以有效地進(jìn)行運(yùn)用。

排氣后處理技術(shù)較為容易控制排氣質(zhì)量，但是在運(yùn)用的過(guò)程中，需要采用尿素供應(yīng)建設(shè)，同時(shí)要采用防止氨氣的泄露技術(shù)。通過(guò)對(duì)技術(shù)的運(yùn)用，可以降低潤(rùn)滑油的消耗，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的目的，但是在該技術(shù)的運(yùn)用中，對(duì)系統(tǒng)的布置較為嚴(yán)格。

在國(guó)內(nèi)外對(duì)排氣處理技術(shù)的研究中，國(guó)際上已經(jīng)采用再生式尾氣處理方式來(lái)處置發(fā)動(dòng)機(jī)。但是大部分產(chǎn)品均屬于研發(fā)階段，無(wú)法大規(guī)模投入生產(chǎn)。而在我國(guó)的研究總，廢氣循環(huán)技術(shù)以及選擇催化還原技術(shù)均應(yīng)用在汽車領(lǐng)域，在大功率柴油機(jī)的運(yùn)用等方面仍然存在較大的技術(shù)空白，因此仍然需要不斷地進(jìn)行開發(fā)和努力。

3.2 運(yùn)用發(fā)動(dòng)機(jī)氣代替油技術(shù)分析

在節(jié)能減排技術(shù)的研究開發(fā)中，運(yùn)用替代品來(lái)代替柴油進(jìn)行運(yùn)轉(zhuǎn)一直是科學(xué)家的研究目標(biāo)。天然氣屬于清潔型能源，將其應(yīng)用于替代油類產(chǎn)品中，可以起到較好的節(jié)能減排效果。根據(jù)相關(guān)統(tǒng)計(jì)資料顯示，天然氣的燃燒約少釋放17%的二氧化碳，相比于柴油的運(yùn)用，天然氣具有較高的應(yīng)用研發(fā)價(jià)值。

在國(guó)內(nèi)外的研究中，紛紛對(duì)天然氣的運(yùn)用技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，并且取得了一定的發(fā)展成果。在國(guó)外的研究中，天然氣已經(jīng)在發(fā)電機(jī)和壓縮機(jī)中取得了較好的應(yīng)用成果，但是在鉆井領(lǐng)域的研究中，僅僅英國(guó)做出了相應(yīng)的實(shí)驗(yàn)，并且缺乏完善的技術(shù)。而在國(guó)內(nèi)的研究中，天然氣代替柴油的技術(shù)已經(jīng)去了較好的發(fā)展，石油集團(tuán)建立了相應(yīng)的工程項(xiàng)目，在2007年采用了天然氣與柴油共同利用的轉(zhuǎn)換模式進(jìn)行開采。為我國(guó)天然氣代替油氣資源的技術(shù)開發(fā)奠定了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。另外。在“十一五”時(shí)，集團(tuán)采用了氣體發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)行試驗(yàn)，在2010年，石油集團(tuán)開發(fā)了天然氣發(fā)動(dòng)機(jī)，在技術(shù)水平方面已經(jīng)走在了世界前列。但是天然氣代替油氣資源的任務(wù)任重道遠(yuǎn)，仍然需要研究學(xué)者進(jìn)行不斷的開發(fā)。

3.3 電能代替油技術(shù)分析

在鉆井動(dòng)力節(jié)能減排技術(shù)的開發(fā)中，需要采用電代油技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，在電力較為充足的地區(qū)，運(yùn)用該項(xiàng)技術(shù)可以較好地降低鉆井成本，并且可以實(shí)現(xiàn)對(duì)環(huán)境的保護(hù)。在中國(guó)石油公司的發(fā)展中，僅僅20%的鉆機(jī)是采用電能供應(yīng)，因此仍然需要不斷的研發(fā)。

在國(guó)外的研究中，電網(wǎng)已經(jīng)成為鉆井的重要?jiǎng)恿Γ湎妮^低，并且具有維護(hù)簡(jiǎn)單的特點(diǎn)。而在我國(guó)的研究中，鉆井技術(shù)的電能運(yùn)用主要依賴進(jìn)口，其由于我國(guó)安裝技術(shù)以及設(shè)備的故障較大。而在今后鉆井技術(shù)的開發(fā)中，研究人員需要加強(qiáng)對(duì)網(wǎng)電、電機(jī)以及耦合器的聯(lián)合應(yīng)用方式，其具有柔性傳動(dòng)的特點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)對(duì)系統(tǒng)的科學(xué)保護(hù)。

4 結(jié)語(yǔ)

在現(xiàn)代社會(huì)的發(fā)展中，油氣資源已經(jīng)成為社會(huì)發(fā)展不可或缺的一部分，在對(duì)技術(shù)的開發(fā)過(guò)程中，需要不斷地對(duì)節(jié)能減排技術(shù)進(jìn)行開發(fā)，以便可以更好地推動(dòng)技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，提升環(huán)境保護(hù)效率。因此，在鉆井動(dòng)力節(jié)能減排技術(shù)的開發(fā)中，應(yīng)該從以下幾個(gè)方面進(jìn)行努力。第一，需要加快對(duì)技術(shù)的開發(fā)，通過(guò)對(duì)可靠及油耗相對(duì)較低的發(fā)動(dòng)機(jī)研發(fā)來(lái)替代油耗相對(duì)較高的產(chǎn)品。第二，子啊技術(shù)的開發(fā)中，需要提升熱能的運(yùn)用效率。第三，在技術(shù)的開發(fā)中，需要運(yùn)用天然氣或者電能來(lái)替代相應(yīng)的油氣資源，降低對(duì)環(huán)境的污染。第四，在技術(shù)的研究中，需要對(duì)納米技術(shù)進(jìn)行不斷地研究，提升能源的使用效率。總而言之，在鉆井技術(shù)的開發(fā)中，節(jié)能減排不僅符合企業(yè)的發(fā)展效益，同時(shí)符合環(huán)境的可持續(xù)發(fā)展原則。因此在技術(shù)的開發(fā)過(guò)程中，需要在相關(guān)法規(guī)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)對(duì)節(jié)能、減排及轉(zhuǎn)變方式的研究。

參 考 文 獻(xiàn)

[1] 陳忠海，陳家慶，丁藝，等.微孔鉆井用井下動(dòng)力鉆具閉式軸承節(jié)的關(guān)鍵技術(shù)[J].潤(rùn)滑與密封，2012，12：106-110.

[2] 石林，汪海閣，紀(jì)國(guó)棟.中石油鉆井工程技術(shù)現(xiàn)狀、挑戰(zhàn)及發(fā)展趨勢(shì)[J].天然氣工業(yè)，2013，10：1-10.

[3] 張彥廷，劉振東，姜浩，等.浮式鉆井平臺(tái)升沉補(bǔ)償系統(tǒng)主動(dòng)力研究[J].石油礦場(chǎng)機(jī)械，2010，04：1-4.