钻机发电机房几项新技术的应用

李轶鹏，范亚民，李小勇

（1.渤海石油装备中成装备制造公司，天津300280；2.宝鸡石油机械有限责任公司，陕西宝鸡721002；3.西安特种设备检验检测院，西安710068） ①

钻机发电机房几项新技术的应用

李轶鹏1，范亚民2，李小勇3

（1.渤海石油装备中成装备制造公司，天津300280；2.宝鸡石油机械有限责任公司，陕西宝鸡721002；3.西安特种设备检验检测院，西安710068）①

石油钻机原有的发电机组已不能较好地适应现有钻井工程施工及井队配套生活对用电量的需求。分析了整体式发电机房的组成；设计分析了双渠道燃料供回系统、烟道灭火装置、排污系统及相关系统，有效地提高了整体式发电机房整体性能，更好地满足了钻井现场的使用，同时获得了较好的经济效益。

发电机房；燃料供回系统；烟道灭火装置；排污系统

随着油田对节能减排及环保的要求越来越高，石油钻机原有发电机组已不能很好地适应钻机及井队配套生活及工程设施的需求。笔者根据用户和环保的要求，以7 000m钻机所配发电机房为例，设计了双渠道燃料供回系统、烟道灭火装置、排污系统及相关系统，经现场使用，达到了目的和要求，可为同行提供参考。

1 发电机房组成分析

7 000m发电机房通常由4栋主发电房和1栋辅发电房组成，每栋机房均有燃料供回管线、气路管线、照明电路和排污系统，机房之间的线路要连在一起，同时要求占用空间小、可移动性强、拆装方便。这5栋发电房要有机地结合为统一的动力井场发电模块，以适应于钻井现场恶劣的作业工况［1］。

2 双渠道燃油供回系统

2.1 组成

发电机房双渠道燃料供回系统主要由柴油供油和回油2部分组成。柴油的供回油又分为2种方式，如图1所示。

1） 供回油均由发电房内的小柴油罐（日油罐）提供和回收，发电房外的高架油罐只负责给发电房内的小柴油罐供油，供满后自动停供（如图1所示打开阀门3和4，关闭阀门1和2）。

2） 供回油均由发电房外井场上的高架油罐提供和回收，而不经过发电房内的小柴油罐（如图1所示打开阀门1和2，关闭阀门3和4）。

图1 双渠道燃油供回系统原理

2.2 管路设计

发电机房的管路设计如图2，主要是由1条总供油和1条总回油组成。总供油与发电机房内小柴油罐相连接，由连接在总供油管路和柴油罐之间的磁力驱动泵控制供油管路与柴油罐之间柴油的补给。再由它们之间管路上的阀门控制柴油罐是否为供油的主体。总供油管线在3号发电机房内变径分支，供给各主辅发电机。由于辅发电机房不回油，所以只有主发电机将4路回油管线回到3号发电机房内的总回油管线上。3号发电机房内的小柴油罐为不锈钢油罐，体积4m3。主供回油管线均为∅50.8mm（2英寸）主管线，柴油发电机组的供油管线∅25.4mm（1英寸），回油管线∅22mm（3／4英寸）。供回油可均由发电房内的小柴油罐（日油罐）提供和回收，也可由发电房外井场上的高架油罐直接提供和回收。由主管线向柴油发电机组的供回管线均采用耐油耐压的软管线连接，拆卸维修方便，解决了以往无缝钢管之间的接头处一旦漏油无法更换的问题。

其余主管线均采用无缝钢管，便于与井场上柴油罐线的连接［2］。

图2 发电机房管路布置

2.3 小柴油罐（日油罐）设计

小柴油罐的材料为不锈钢，罐上配有自动液位开关、磁悬浮双色液位计、防火帽、上吊板和柴油罐固定件、柴油罐放空等装置和构件。其主要作用是：

1） 井场上高架油罐里的来油经小柴油罐起沉淀净化作用，提高柴油的利用率。

2） 井场上高架油罐里的柴油供给不足时，小柴油罐可以作为一个储备罐提供燃料给发电机组，确保发电机组正常使用。

3） 可以对发电机组的回油进行冷却。

按小柴油罐液位控制器上、下液位限位之间的柴油量能供1台发电机组工作10h计算，柴油罐上、下液位之间的体积为3.06m3，最后确定为4 m3，自动液位控制器的上、下限位高度差为1.5m。

2.4 小柴油罐自动供油装置

小柴油罐上装有液位计和自动液位控制开关。自动液位控制开关设有上、下液位限位。当柴油罐里的柴油达到设定的上限位时，自动液位开关会控制与其相连的磁力驱动泵停泵，使总供油管路停止向柴油罐里供油。当柴油罐内的柴油液面降低至设定的下限位时，自动液位控制开关又控制开启磁力驱动泵，经磁力泵使柴油总供油管路中的柴油能顺利向小柴油罐内供油，以满足小柴油罐的供油需求。使用小柴油罐供油时，关闭总供油阀门。其控制原理图如3所示。

图3 柴油罐自动供油控制原理

当小柴油罐内的柴油液面到达设定的下限位时，自动液位控制器开动触点闭合，将信号传给交流接触器，控制交流接触器主触点闭合从而控制柴油泵开启；当小柴油罐内的柴油液面到达设定的上限位时，自动液位控制器停止触点断开，将信号传给交流接触器，控制交流接触器主触点断开从而控制磁力泵停止工作。

2 烟道灭火装置

为了适应钻井现场井控的需要，进一步提高钻井队生产作业的安全性，在发电机房烟道口处增设烟道灭火装置，可以熄灭烟道口处产生的火花。发电机房的烟道灭火装置主要由水管线和喷头式灭火装置组成，如图4所示。

图4 烟道灭火装置

井场来水通过软管线输送到上面由∅12.7mm（1／2英寸）细管线做的上水管线上，水经上水管线直接输送到烟囱内的喷淋器喷头上，达到灭掉烟囱内火苗的目的；下面∅38.1mm（1英寸）的出水管线从烟囱底部通过软管连接到回水主管线上，用于排水。供回水主管线均通过管座固定在房顶上，发电机房各水管之间用软管连接。

喷淋器上出水孔的分布如图5所示，此种布孔方式可以使喷淋器的喷淋面积覆盖整个烟囱内壁，达到喷淋效果的最大化和最优化。喷淋装置具有熄灭烟囱内火花的作用，达到了设计要求。

图5 喷淋区域示意图

4 排污系统

整体式发电房的排污系统主要由机油排污、水箱排污和废气排放3部分组成，如图6。

图6 整体式发电房排污系统

4.1 机油排污

废机油的排放方式分为普通排放和强制排放。

1） 普通排放 将5台发电机的排废机油口用软管线连接，并汇到1根总管上，机油由主管排放到指定的容器中。

2） 强制排放 冬季寒冷的恶劣工况往往造成机油发稠，不能直接排放出去。在原有机油排出主管线上设计了1条支管，支管上连接齿轮泵，采用强排方式时，关闭机油总管线出口的阀门，打开支管齿轮泵，由齿轮泵实现强排。

4.2 水箱的排污

水箱采取直接排污的方式，将废水排放管线直接引到发电房外的指定容器中。

4.3 废气的排放

图7 废气渣收集排放装置

废气的排放包括废气和废气渣共同排放，如图7。废气通过钢管从房顶排放到房外，排气管顶部安装有防雨帽。废气渣收集排放装置省掉了以往的大量管线，减少了工作量，使用户可以方便、快捷、高效地收集清理废气渣。

5 结论

1） 双渠道燃料供回系统解决了单纯采用高架油罐带来的不足，确保给发电机组正常供油，设计了小柴油罐既可作为一个储备罐提供燃料给发电机组；又可对发电机组的回油进行冷却。

2） 在发电机房排气烟道口处设计了烟道灭火装置，可以熄灭烟道口处产生的火花，提高了钻井队生产作业的安全性。

3） 合理设计了废油、废水、废气管路，节能减排，符合环保要求。

［1］ 税理中.江苏油田钻机网电拖动技术改造［J］.石油矿场机械，2011，40（6）：94－97.

［2］ 李克宁.新型钻井柴油机供油装置设计与应用［J］.石油矿场机械，2010，39（2）：90－92.

1001－3482（2012）01－0091－04

TE922

B

2011－09－23

李轶鹏（1984－），男，天津人，工程师，2006年毕业于江汉石油学院机械设计制造及其自动化专业，主要从事石油钻井装备研制工作，E－mail：liyipeng＿cc＠126.com。