石油鉆井企業能源管理實踐與探討

范美玲

（中國石油集團渤海鉆探工程有限公司第三鉆井分公司）

石油鉆井企業能源消耗量巨大，能源管理相對其它高耗能產業較為粗放，且尚未形成共識性的能源標桿。受國家能源管理制度和政策制約，加強能源管理是石油鉆井企業必須承擔的社會責任和必然發展方向。加之受國際原油價格持續下降、新能源產業崛起等因素影響，近些年石油鉆井企業效益明顯下滑，此外，鑒于鉆井企業自身經營發展的要求，石油鉆井企業對于能源成本控制需求愈發強勁，也使得石油鉆井企業能源管理重要性日益凸顯[1]。目前，部分鉆井企業已經開展了能源管理體系建設，能源管理逐步走向正規，但能源管理體系建設仍處于初步探索階段。

1 鉆井企業能源結構

1.1 能源結構

目前，國際、國內石油鉆井企業主要消耗能源種類包括柴油、電、汽油、天然氣、原煤等。其中消耗量最大的是柴油。以某鉆井公司為例，2019年能源消耗總量52 000 t（標煤），主要能源柴油消耗量占比87.24%，成本占比達82.73%。

鉆井公司其生產類型較為單一，根據業務可以劃分為一線生產即鉆井作業耗能、二線輔助作業耗能以及辦公生活耗能三個方面，其主要的能源流向也分別指向這三個方面。

1.2 組織機構及能源關鍵崗位設置

責任劃分明確的組織機構是建立能源體系、做好能源管控的基礎[2]。

1.2.1 能源管理工作領導小組

組長由公司經理兼任，副組長由主管節能的副經理（或總工程師）擔任，成員由各部門負責人組成[3]。設有能源管理主管部門和專職能源管理崗位。基層單位主要負責人是能源管理的第一責任人，下設兼職節能員，負責能源管理工作。

1.2.2 各級組織及崗位能源管理職責

包括但不限于貫徹落實國家、地方政府有關節能工作的法律法規、標準等；制定和完善能源管理規章制度，并組織落實；下達的年度能源消耗計劃和節能計劃，制定相應的指標分解計劃，并監督實施；制定并實施能源措施計劃；能源統計、分析；耗能設備監測及能源考核、培訓和宣傳等。

1.2.3 節能關鍵崗位

石油鉆井企業能源關鍵崗位包括但不限于：能源管理者代表、能源主管部門負責人、能源管理崗位人員、設備主管部門負責人及設備管理人員、基層單位主要負責人、重點耗能設備操作人員等。以某鉆井公司為例，共識別出能源關鍵崗位18個。

2 鉆井單井柴油消耗目標及指標制定

目前，鉆井企業生產經營結算模式一般分為口井費用結算和日費制結算兩種。在口井費用結算模式下，單井能耗的確定更有利于鉆井隊能耗的管控。

2.1 編制原則與依據

編制以先進性和合理性統一的原則；區域適用，方便考核的原則；促進節能降耗的原則。主要依據為：

1）能源基準通常為以往年度（一般為上一年度）完成井數據，并作為單井柴油消耗目標指標套算依據。

2）依據預算的單井鉆井周期，并參照柴油消耗目標指標，編制單井柴油消耗目標指標。

3）以鉆機臺月耗柴油量作為鉆井能源消耗目標指標，指標單位：t/鉆機月。

4）以鉆機類型、井眼結構、鉆井井深、井型、作業區域等因素作為關鍵要素[4]。

5）參照鄰近區域已完成井（同類型井）柴油消耗數據。

2.2 能耗目標指標編制步驟

按照鄰近區域已完成井資料，預算單井鉆井周期。依據柴油消耗目標指標表套算單井柴油的目標指標，同時參照單井的特殊工況等因素，確定單井柴油消耗總量。按照鉆井技術設計要求，考慮不同鉆機類型、不同工況、不同井深、不同井身結構、不同地區等因素，對單井柴油消耗目標、指標進行調整、修正，使其接近實際工況下的鉆井能耗。

2.2.1 規定事項

1）鉆機類型：根據現有機械鉆機和電動、半電動鉆機等類型按20、30、40、50、70、80、90 型鉆機等類型統計。

2）井眼尺寸劃分：按照常規井眼外徑660.4、444.5、374.6、311.1、215.9、152.4 mm等尺寸統計。

3）井深段劃分：根據鉆機類型不同，井深在3 000 m 以內，一般按每1 000 m 一個區間統計；超過3 000 m以上，按每500 m一個區間統計。

2.2.2 輔助工況目標指標

1）中測/完井輔助：執行一個目標指標，該目標指標適用于所有井。

2）拆搬安作業：20、30 型鉆機執行同一目標指標；40、50 型鉆機執行同一目標指標。70、80、90型鉆機執行同一目標指標。

3）原鉆機試油：所有鉆機執行一個目標指標。

4）停產：按照冬季和其它季節分別制定總量控制，根據所配發電動機功率大小不同，可以上下浮動調整。

2.2.3 單井柴油消耗目標指標關鍵環節

1）特殊情況處理：井下發生事故、復雜等非正常鉆進，參考每天實際柴油消耗量調整單井柴油消耗目標指標。

2）增加動力設備根據實際消耗量給予補貼。

2.2.4 目標指標修訂

在執行過程中，出現目標指標與實際消耗量偏差較大時，應在第二年修訂柴油消耗目標指標表。

2.3 日費井的單日柴油目標指標

在日費結算模式下，以70 型鉆機為例，研究、制定口井單日柴油目標指標計算模型。

式中：m為每日柴油目標指標，t；m1為營房耗油量（夏季按100 kW計算，冬季按150 kW計算），t；m2為固控系統中攪拌器耗油量（18 臺）；P為泵壓，MPa；Q為排量，L/s；t1為純鉆時間，h；t2為循環時間，h；t3為起下鉆（包括接單根）時間，h；A為起下鉆時鉆機功率耗油系數；B為鉆進時轉盤功率耗油系數（使用轉盤功率與井深關系經驗公式）；ρ為泥漿密度，g/cm3；H為井深，m。

3 耗能設備管控

3.1 重點耗能設備管控

石油鉆井企業主要的耗能設備包括柴油發電機組、柴油機等[5]。因此，識別、確定主要耗能設備的績效參數是控制能耗的基本手段。

1）能源基準：可依據前一年度重點耗能設備實際運行值，或者依據《重點耗能設備節能檢測報告》中重點耗能設備檢測結果平均值計算所得。

2）能源目標：宜設定為前一年度重點耗能設備運行平均值適當下浮、年度重點耗能設備節能檢測中的檢測平均值適當下浮或者最低值進行確定。

3）能源指標：主要依據年度平均運行時間、功率及滿足能源目標節油量要求計算所得。

4）柴油發電機組、柴油機的主要績效參數包括：機油壓力（kPa）、機油溫度（℃）、冷卻液溫度（℃）、排氣溫度（℃）等[6]。

3.2 高耗能落后機電設備自查與能源計量配備

每年將現有設備與國家公布的高耗能落后機電設備（產品）淘汰目錄進行比較，如果存在高耗能落后機電設備（產品）的必須予以淘汰[7]。

石油鉆井企業主要用能單位是鉆井隊，其能源計量器具管理級別為次級用能單位級別。鉆井公司和鉆井隊分別建立能源計量器具臺賬[8]，每年下達年度檢測計劃。能源計量器具配備率、完好率100%。

4 重要能源使用、能源因素和節能機會識別

4.1 確定重點用能環節及用能種類

通過對鉆井工藝流程的分解，確定拆甩施工、搬安施工、一開施工、安裝井口、二開施工、電測、下套管、固井、完井施工、冬季保溫鍋爐、等停等為鉆井企業重點用能環節。同時，每一項重點用能環節可以根據能源控制要求繼續細化。根據實際情況，石油鉆井企業一線生產環節用能種類主要為柴油、電、天然氣。

4.2 重要能源因素確定依據及識別

可從能源使用占比、對能效影響大小等方面確定。結合識別出的重點用能環節和用能種類，識別可能影響能源消耗的因素。如：人員操作習慣、工序銜接、節約意識、相關方現場服務情況等方面。在識別重要用能因素的同時，評估其是否處于可控范圍，對于可控的就是石油鉆井企業應該關注的重點，也是節能措施制定的依據。

4.3 節能機會識別及措施制定

針對識別出的重要能源因素，尋找切實可行的節能機會，并按照可能節能量大小、節約價值大小，進行節能機會排序，制定相應的措施。節能措施應明確預期節能潛力、投資額、投資回報期、負責部門、計劃實施時間等內容[9]。

5 重點節能措施項目的實施與監控

根據節能機會及措施，開展節能項目實施。以某鉆井公司為例，目前實施的主要節能項目有工廠化鉆井、鉆機整托措施、鉆機井架平移措施、鉆機“電代油”、鉆機“氣代油”、節能發電機應用、濾波及無功補償節能裝置應用、節能型攪拌器應用、柴油機煙氣余熱裝置應用等[10]。為確保節能措施取得良好效果，針對每項節能措施編制《節能技術措施項目實施方案》，明確時間部署、實施范圍、工作目標及指標、工作職責、實施進度等內容，并按月或者季度進行階段性考核及年度完成情況考核。

通過這些措施的實施，該鉆井企業能源結構中清潔能源占比逐漸提升，能耗總量環比下降4.81%，進尺綜合單耗環比下降6.33%，鉆機月單耗環比下降5.04%，某鉆井公司2019 年總體能效水平明細見表1。

表1 某鉆井公司2019年總體能效水平明細

6 結論

通過對鉆井公司能源消耗結構的分析，提出了完善能源管理組織機構，總結分析了制定鉆井單井柴油消耗目標、指標的依據、方法、參數及注意事項，提出了70 型鉆機口井單日柴油目標指標計算模型，明確了如何確定耗能設備能源基準、目標指標及績效參數，說明了如何開展識別鉆井能源因素和節能機會，并通過實踐檢驗的相關措施方法的有效性和適宜性，為石油鉆井企業開展能源原理提供了參考依據。