能源轉型背景下鉆井行業低碳轉型

目前，全世界都在面對氣候變化帶來的影響，減少溫室氣體排放推動能源系統向低碳化方向發展是世界各國的共同責任和迫切任務。在此背景下，作為傳統能源開發中重要組成的石油天然氣鉆井行業，正承受著巨大的減排壓力。特別是鉆井行業作業時通常會使用大量化石燃料，用來啟動重型機械、保持現場正常運轉以及處理產生的廢棄物，這些都會產生大量的碳排放。因此，如何有效降低鉆井作業的碳排放量，讓整個行業逐漸適應能源轉型的趨勢，成為迫切需要解決的問題。本文從能源替換、設備升級、工藝革新、廢棄物處理四個方面闡釋了推動鉆井行業低碳轉型的可行路徑，為相關工作人員的工作提供幫助。

一、能源轉型背景下推動鉆井行業低碳轉型的意義

在能源轉型背景下推動鉆井行業低碳轉型具有多層面的重要意義。從全球氣候治理角度看，鉆井作業作為油氣產業鏈的重要碳排放源，其減排成效直接關系到全球凈零目標的實現。油氣勘探開發過程中產生的碳排放占全球總量比重顯著，推動該領域低碳化有助于減緩氣候變化。從國家能源安全角度看，我國油氣對外依存度較高，傳統鉆井模式面臨資源品質劣質化與開發成本上升的雙重壓力，低碳轉型通過技術革新可提升開采效率與資源利用率，從而在保障能源供應的同時降低環境代價，增強能源自主可控性。就行業自身發展而言，全球能源結構向清潔化演變已成趨勢，油氣雖在中期內仍是主體能源，但市場競爭已從單一產能競爭轉向“效率一成本一環保”的綜合競爭力比拼，低碳轉型是行業可持續發展的必經路徑。技術層面來看，低碳轉型倒逼鉆井行業工藝革新。例如，電動鉆機替代柴油動力、數字化優化作業流程、廢棄物資源化利用等措施，不僅可以減少碳排放，更能夠同步實現降本增效與環境風險管控，形成經濟與環境效益的共同提升。這一轉型過程還加速了傳統油氣開發與新能源技術的融合，如地熱能、氫能、CCUS等多能互補模式的應用，為鉆井行業注入新動力，拓展其未來在綜合能源服務中的發展空間。

二、能源轉型背景下鉆井行業低碳轉型的實踐路徑

（一）能源替換，開啟低碳動力源

鉆井行業開啟低碳動力源的核心實踐路徑在于系統性推進能源供應結構的清潔化轉型，通過因地制宜的可再生能源利用與動力設備電氣化改造的雙軌并進，從源頭實現作業過程的碳減排[]。具體而言，鉆井現場需要優先結合區域自然稟賦布局清潔供能體系一在日照資源充沛的戈壁或沙漠作業區，鋪設分布式太陽能光伏板陣列，將光能直接轉化為驅動設備運轉的電力；在風力條件穩定的高原或沿海區域，架設小型風力發電機組，利用自然風能補充電力供應；對于農林廢棄物豐富的作業地帶，可以將生物質顆粒燃料應用于井場供暖鍋爐，替代傳統柴油供熱系統。這種本地化清潔能源的直接利用，不僅可以規避化石能源長途運輸的損耗，還能顯著削減全生命周期碳排放。與此同時，鉆并行業亟需加速動力驅動模式的電氣化替代：對于電網覆蓋完善的區域，通過高壓接入或專用變電站建設，為鉆機頂驅、泥漿泵等高耗能設備提供穩定工業電力，徹底淘汰柴油機組；針對電網薄弱的偏遠井場，則采用“風光儲一體化”智能微電網方案，通過能源互補的儲能系統抵消可再生能源間歇性波動，保障鉆機連續作業需求[2]。

（二）設備升級，打造高效低耗裝備

鉆井行業打造高效低耗裝備的核心在于推進設備自動化與智能化高效化升級。鉆井行業需深度融合人工智能與物聯網技術。例如，為鉆機加裝多維度傳感器網絡實時采集鉆壓、轉速、泵壓、扭矩等參數，基于大數據分析模擬構建數字化井場，通過智能算法優化鉆進參數和井眼軌跡，既提升機械鉆速又避免無效進尺。同時，鉆井行業可以開發具備定位功能的自動化機具，如懸持式電驅機械手配合液壓吊卡實現鉆具毫米級精準對接，將套管內起下鉆速率提升至25柱/小時以上，大幅縮短無進尺時間。設備本體性能優化同樣關鍵，鉆井行業需要采用高強度輕量化材料減輕鉆機自重，應用新型耐磨合金與陶瓷復合材料延長鉆頭壽命，開發差壓步進式鉆頭結構以強化鉆頭研磨力，配合動力鉆具提升破巖效能，實現“一趟鉆”完成復雜層段鉆進任務。此外，鉆井行業可以通過模塊化設計簡化維護流程，依托設備全生命周期管理系統預判設備故障并自動提示維保節點，最大限度減少停機檢修導致的能源空耗。這種硬件與軟件的協同配合，可以推動鉆井裝備從經驗驅動轉向數據驅動，為行業綠色低碳轉型提供基礎支撐[3]。

（三）工藝革新，開創低碳作業新模式

鉆井行業開創低碳作業新模式的關鍵在于推進工藝革新，通過優化作業流程與材料體系實現減排降碳。在鉆井液體系革新方面，鉆井行業需要全面推廣環保型配方替代傳統油基體系。例如，鉆井行業可以采用高性能水基鉆井液，通過環保降濾失劑與潤滑劑增強井壁穩定性，既可以避免原油污染土壤與地下水，又能夠顯著降低高溫高壓條件下的能耗需求。同時，鉆井行業可以積極開發生物質合成基鉆井液，將地溝油等廢棄油脂經生物酶催化改性，形成可生物降解的鉆井液基液，在川西頁巖氣井等復雜地層應用中證實其兼具高效潤滑性與低溫穩定性，不僅可以減少有害物質排放，還能提升機械鉆速約 65% ，實現環保與增效的雙重突破[4。在鉆井工藝優化層面，鉆井行業可以推行“工廠化”作業模式，對叢式井組實施“順序壓裂”工藝，采用“井筒處理一趟過”集成技術，將固井、壓裂、試氣等工序無縫銜接，大幅縮短非生產時間與設備空轉能耗，鉆井行業可以同步推進物理降噪舉措，在井場周邊架設隔音圍擋，對高噪聲設備進行降噪處理，夜間作業提倡使用低噪設備，將井場噪聲控制在65-70分貝內，減少糾紛導致的停工風險和經濟損失。

（四）廢棄物處理，實現資源循環再利用

鉆井行業實現資源循環再利用的核心在于搭建“廢棄物即資源”的全流程處理體系。在實踐中，鉆井行業可以從無害化處理與高值化轉化雙路徑推進。在無害化處理層面，鉆井行業可以針對水基鉆井液體系開發分級破膠脫穩技術，通過環保破膠劑在中性條件下分解膠體結構，結合高速離心分離去除劣質固相，讓液相經復配處理后再生為合格鉆井液回用井筒。例如，川西頁巖氣井應用該技術后單井回用鉆并液量達配漿總量的 60% 以上，對油基鉆屑則可以采用熱解析與溶劑萃取組合工藝，在低溫負壓環境中分離回收基礎油，殘留固相經惰化處理后重金屬浸出濃度降至環保限值以下，實現含油固廢從危廢到一般固廢的質變。在資源轉化層面，鉆井行業可以將分離后的固相物質通過多途徑實現價值再造。例如，有機質含量高的鉆屑可以投入厭氧發酵系統，經水解酸化與產甲烷菌群代謝轉化為沼氣，為井場供熱系統提供清潔燃料；對于富含礦物質的廢棄鉆井液，則可以提取其中的重晶石、碳酸鈣等組分經浮選提純后作為壓裂支撐劑原料，替代傳統礦產開采。這種“處理一轉化一應用”閉環模式需要配套模塊化移動處理裝備，例如，集成振動篩、離心機與壓濾機的車載系統可以在井場完成固液分離，結合在線監測裝置實時調整藥劑投加量，既可以避免廢棄物轉運導致的二次污染，又能夠通過就地資源化降低運輸成本。通過技術創新與工程實踐融合，鉆井廢棄物處理可以從被動治理轉向主動增值，為鉆井行業綠色轉型提供可持續解決方案[5]。

三、結束語

鉆井行業在推進低碳轉型的過程中，要想實現可持續發展，整個工作模式都需要進行系統性的改變。通過使用清潔能源、引入智能設備、優化操作流程、把廢料變成資源一這基本搭建了一個從源頭上減碳、過程中控碳到最后處理碳的完整技術框架。這過程證實了平衡好技術成本、環保效果和社會接受度的重要性。

參考文獻：

[1]蘇小飛、楊忠彥、董路飛等。天津地區地熱定向井鉆井工藝優化及應用[J].鉆探工程，2024，51（S1）：392-397.

[2]黃振東。廢棄鉆井液脫穩處理技術中破膠劑的研究[J].湖南農機，2009，36（05）：22-24.

[3]豐元、張靜雯、栗勇田。污水處理廠提標改造關鍵技術與工程實踐[J].環境工程學報，2024，18（08）：2331-2338.

[4]劉金剛。廢棄油基鉆井液絮凝劑的制備與性能評價[D].東北石油大 學，2024.D0I：10.26995/d.cnki.gdqsc.2024.000437.作者單位：中國石化國際石油工程有限公司