網電裝置在石油鉆井中的應用與發展

李鵬

摘要：我國石油鉆井行業中，長期以來都是利用柴油機作為動力的來源，那么高能耗、高污染、高成本、經濟效益低等實際問題亟待解決。為了解決這些問題，華北石油工程公司近年來，大力推廣網電裝置在鉆井作業中的應用，并根據施工井的工藝難度、建井周期等參數，對鉆井隊網電裝置改造進行了合理的安排。根據推廣以來的實際情況，合理利用網電裝置，綠色環保、節能增效是值得推廣的鉆井生產模式，有利于石油鉆井行業的發展。

關鍵詞：網電裝置;石油鉆井;應用;發展

隨著當代工業技術的進步與發展，石油鉆井技術也在不斷的革新，節能減排、低碳環保已經成為大環境，“可持續發展戰略”與“金山銀山才是綠水青山”的思想已經深入人心，以柴油機作為動力源的傳統模式已經滿足不了油田綠色生產和節能增效的需求，網電裝置應運而生，有效解決了鉆井工程中傳統動力模式下產生的高能耗，高污染，高成本，低利潤的問題，對優化石油鉆井動力模式起著重要的作用，是發展的趨勢，有著重要意義。

1.石油鉆井行業傳統的生產模式

在我國石油鉆井行業中，傳統的生產模式是柴油機組給鉆井設備提供動力，柴油發電機組和節能發電機給井場和營房提供生產和生活用電。同樣都是以柴油作為動力的來源，這種以柴油作為動力來源的傳統生產模式存在著以下問題：

①能耗高，柴油機的工作效率低下，造成能源浪費嚴重。

②在鉆井生產中，柴油消耗量大，隨著成品油價不斷升高，鉆井成本逐漸升高。

③柴油運輸成本高。石油鉆機多工作在遠離城市的地方，道路施工難度大，井場的道路在遇到惡劣天氣，運輸柴油的車輛無法進入現場，從而嚴重影響石油鉆井的進度，損失巨大。

④環境污染問題。包括噪聲污染、煙塵排放，工業三廢的處理等。

⑤柴油機的日常維護保養工作量大，且易出現故障，增加了現場作業人員的勞動強度。

2.網電裝置的在石油鉆井行業的前景

國家電網經過這些年的發展，高壓電網基本能夠覆蓋到石油鉆井施工的區域，為鉆井作業的網電裝置改造創造了條件。工業高壓電網具有，供電穩定、綠色環保且價格相對較低，可以有效降低鉆井成本，減少污染，是鉆井行業的發展趨勢，網電裝置在石油鉆井中的前景良好。

3.網電裝置在石油鉆井中應用的實例分析

3.1網電裝置改造項目

HB50860鉆井隊是中石化華北石油工程公司河南鉆井分公司的一部50LDB半電動鉆機，動力模式是傳統的柴油機動力模式，利用三臺柴油機通過聯動箱給鉆機絞車、泥漿泵、節能發電機傳送動力，然后節能發電機再通過MCC房把電力輸送到井場區、生活區。另外還有兩臺400KW的沃爾沃柴油發電機組，作為備用發電機，是典型利的傳統動力模式。為了滿足當前油田綠色生產和節能增效的需求，在工程公司網電裝置的大力推廣下，對這部50LDB半電動鉆井進行了網電裝置改造。

3.2網電裝置改造方案的選擇

石油鉆機網裝置改造分了兩種方案，一種是全電動網電系統，一種是半電動網電系統。

一、全電動網電系統

由于50LDB鉆機為半電動鉆機，改造為全網電系統控制鉆機成本過高，固不選用。

二、半電動網電系統

原鉆機驅動和供電方式：用3臺柴油機組并車驅動泥漿泵、絞車，由輔助發電機或者節能發電機為轉盤、井場區和生活區提供電力。

機械部分改造方案：用2臺1000KW電動機+調速型液力耦合器（或減速箱），代替其中的兩臺柴油機+液力減速正車箱;井場和生活用電由電控房內的400V變壓器供給;當電網出現故障時可用第三臺柴油機或者應急電機等原有的應急系統進行應急作業（提鉆具或者轉動轉盤活動鉆具，防止卡鉆）。

電氣部分改造分為兩種方案：

方案1：變頻驅動方案

經移動式變配電系統，將電壓變成600V，通過600V異步變頻電動機+液力耦合器（或減速箱）為鉆機提供動力。采用交流變頻調速器驅動異步電動機，通過600V/400V干式變壓器給鉆機380MCC/VFD系統供電。在工業電網停電工況下，由380V輔助發電機組給鉆機MCC/VFD系統供電，應急系統進行鉆機應急作業。

方案2：直流調速驅動方案

經移動式變配電系統，將電壓變成600V交流電，再通過整理裝置把600V交流電整流成0～750V直流電，通過SCR房內的直流調速裝置對1000KW的直流電動機進行控制，從而利用直流電動機+液力耦合器（或減速箱）為鉆機提供動力。通過直流調速裝置對直流電動機進行控制，通過600V/400V干式變壓器給鉆機380MCC/SCR系統供電。在工業電網停電工況下，由380V輔助發電機組給鉆機MCC/SCR系統供電，應急系統進行鉆機應急作業。

在利用直流電動機和交流電動機方面，就有了差異，我們在選擇網電裝置改造的時候就要，根據實際情況對其進行選擇。直流電機，調速性能好，結構簡單，在一定負載的條件下，可根據需求調整轉速，且在重負載條件下，實現均勻、平滑的無級調速且調速范圍較寬，經濟實惠。交流電動機的工作效率較高，可利用變頻器對其精準控制，節能環保，價格較貴。

3.3石油鉆井網電裝置的效果

最終結合HB50860鉆井隊實際情況進行網電裝置改造，把50LDB鉆機動力模式改造為利用6RA70直流調速裝置驅動兩臺直流電機來提供動力的模式，實現節能增效，綠色生產。在南陽油區下二門區塊施工的泌443井中，按電價1.48元/度，柴油價格6500元/噸，完井后用實際的用電成本與估算的柴油成本，二者成本比較，較柴油成本節省了30%以上，而且對環境的污染大幅度降低，既滿足了綠色生產也增加了效益，是一種值得大力推廣的生產模式。

4.結論

在石油鉆井行業中，傳統的動力模式逐漸向用網電裝置提供動力的方向發展，網電裝置在石油鉆井中的應用低碳環保，既能滿足油田綠色生產，還能滿足節能增效的需求，是石油鉆井行業實現可持續發展戰略的有效方法，應用前景十分廣闊，值得大力推廣。

參考文獻：

[1]趙永亮 網電鉆井技術研究與應用[J].石油石化與節能減排，2012（5）：16-20

[2]陳雪蓮 鉆井作用中網電鉆井技術的優勢與應用[J].能源與節能，2015（4）：0108-02